CN102061981A - 涡轮增压器的防喘振装置及涡轮增压器 - Google Patents

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牟恕宽
刘艳朝
安军
李辉
张辉常
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Abstract

本发明公开了一种涡轮增压器的防喘振装置及涡轮增压器。涡轮增压器包括压气机和涡轮机，其特征在于，涡轮增压器的防喘振装置包括：空气压力测量装置，设置在压气机的出口管道上，用于测量压气机的出口管道上的空气压力；燃气压力测量装置，设置在涡轮机的进口管道上，用于测量涡轮机的进口管道上的燃气压力；放气阀，设置在压气机的出口管道上，包括开启状态和闭合状态，放气阀用于处于开启状态时，释放压气机中的空气；控制装置，与空气压力测量装置和燃气压力测量装置连接，用于当空气压力与燃气压力的比值大于预先设置的比例阈值时，控制放气阀处于开启状态，从而防止了涡轮增压器发生喘振。

Description

涡轮增压器的防喘振装置及涡轮增压器
技术领域
本发明涉及涡轮增压技术，尤其涉及一种涡轮增压器的防喘振装置及涡轮增压器。
背景技术
废气涡轮增压器(简称涡轮增压器)由涡轮机和压气机两主要部件组成，内燃机气缸排出的高温高速的燃气，经排气管供入涡轮机，推动涡轮旋转，涡轮再带动与它同轴的压气机叶轮旋转。压气机将吸入的空气进行压缩以增加空气的压力，经过增压的空气流经内燃机进气管，供入气缸，从而达到增压的目的。
喘振是涡轮增压器常见的故障之一，其表现为离心式的压气机出现剧烈的气流波动(气流以周期性的、强烈的脉冲形式表现出来，即气流的压力、速度和流量急剧变化)，并伴有很大的吼叫声。当涡轮增压器发生喘振时，会使主机(柴油机)的工作效率下降，从而造成了较大的经济损失。现有技术中，可以采用降低压气机的扩压器的叶片高度用以减少增压的空气流量，从而达到防止涡轮增压器喘振的目的。
但是，上述现有技术中，无论增压器是否发生喘振，都始终是按上述固定的设置一直工作，增大了涡轮增压器的喘振裕度，降低了涡轮增压器的效率，从而降低了柴油机的工作效率，增加了柴油机的燃油耗油量和排气温度。
发明内容
本发明提供一种涡轮增压器的防喘振装置及涡轮增压器，用以防止涡轮增压器发生喘振，避免由于降低压气机的扩压器的叶片高度所导致的涡轮增压器的效率降低、柴油机的工作效率降低、柴油机的燃油耗油量增加和排气温度升高。
本发明提供一种涡轮增压器的防喘振装置，所述涡轮增压器包括压气机和涡轮机，所述涡轮增压器的防喘振装置包括：
空气压力测量装置，设置在所述压气机的出口管道上，用于测量所述压气机的出口管道上的空气压力；
燃气压力测量装置，设置在所述涡轮机的进口管道上，用于测量所述涡轮机的进口管道上的燃气压力；
放气阀，设置在所述压气机的出口管道上，包括开启状态和闭合状态，所述放气阀用于处于所述开启状态时，释放所述压气机中的空气；
控制装置，与所述空气压力测量装置和所述燃气压力测量装置连接，用于当所述空气压力与所述燃气压力的比值大于预先设置的比例阈值时，控制所述放气阀处于开启状态。
本发明还提供一种涡轮增压器，包括上述涡轮增压器的防喘振装置。
本发明提供的涡轮增压器的防喘振装置及涡轮增压器，通过空气压力测量装置测量压气机的出口管道上的空气压力，以及燃气压力测量装置测量涡轮机的进口管道上的燃气压力，从而使得控制装置当上述空气压力与上述燃气压力的比值大于预先设置的比例阈值时，控制放气阀处于开启状态，以释放所述压气机中的空气，从而防止了涡轮增压器发生喘振，避免了由于降低压气机的扩压器的叶片高度所导致的涡轮增压器的效率降低、柴油机的工作效率降低、柴油机的燃油耗油量增加和排气温度升高。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的涡轮增压器的防喘振装置的结构示意图；
图2为本发明实施例二提供的涡轮增压器的防喘振装置的结构示意图；
图3为本发明实施例二提供的涡轮增压器的防喘振装置中控制电路的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例一提供的涡轮增压器的防喘振装置的结构示意图，如图1所示，本实施例的涡轮增压器的防喘振装置可以包括设置在涡轮增压器的压气机的出口管道上的空气压力测量装置11、设置在涡轮增压器的涡轮机的进口管道上的燃气压力测量装置12、设置在涡轮增压器的压气机的出口管道上的放气阀13，以及与空气压力测量装置11和燃气压力测量装置12连接的控制装置14。空气压力测量装置11用于测量上述压气机的出口管道上的空气压力，燃气压力测量装置12用于测量上述涡轮机的进口管道上的燃气压力，控制装置14用于当空气压力测量装置11测量的上述空气压力与燃气压力测量装置12测量的上述燃气压力的比值大于预先设置的比例阈值时，控制放气阀13工作，即释放上述压气机中的空气。其中，上述比例阈值可以由增压器的具体特性得出。
本实施例中，通过空气压力测量装置测量压气机的出口管道上的空气压力，以及燃气压力测量装置测量涡轮机的进口管道上的燃气压力，从而使得控制装置当上述空气压力与上述燃气压力的比值大于预先设置的比例阈值(即涡轮增压器将要发生喘振)时，控制放气阀处于开启状态，以释放所述压气机中的空气，能够防止涡轮增压器发生喘振，从而提高了主机(柴油机)的工作效率。
本实施例的涡轮增压器的防喘振装置可以广范应用于各种离心式的压气机上，该装置设计结构简单，易于调整控制，可在下列情况下应用以避免压气机发生喘振，从而使柴油机始终保持较低的燃油消耗率和较高的工作效率：
海拔高、外界气压低；
气温过低、空气密度过大；
压气机的进口管道与涡轮机的进口管道阻力增大；
对有的增压器还可以使其运行线进一步调整到靠近喘振线工作，减少喘振裕度，使柴油机始终在高效率区工作。
图2为本发明实施例二提供的涡轮增压器的防喘振装置的结构示意图，如图2所示，与上一实施例相比，本实施例的涡轮增压器的防喘振装置还可以进一步包括与空气压力测量装置11连接的空气压力转换装置21和与燃气压力测量装置12连接的燃气压力转换装置22。其中，空气压力转换装置21用于将空气压力测量装置11测量的上述空气压力转换为第一电压信号，燃气压力转换装置22用于将燃气压力测量装置12测量的上述燃气压力转换为第二电压信号。
相应地，控制装置14可以进一步包括与空气压力转换装置21和燃气压力转换装置22连接的控制电路141和与控制电路141的输出端连接的继电器142。其中，控制电路141用于当输入的上述第一电压信号的电压值与上述第二电压信号的电压值的比值大于预先设置的比例阈值时，输出电流信号，继电器142用于根据上述控制电路输出的电流信号，控制放气阀13工作，即释放上述压气机中的空气。
具体地，本实施例中的控制电路141可以采用一个简单的比例电桥，如图3所示。电位器Q滑臂的位置可以手动调整，以使Q1的阻值与Q2的阻值的比值等于预先设置的比例阈值(该比例阈值可以根据涡轮增压器的类型而调整)。当第一电压信号的电压值Vk与第二电压信号的电压值Vt的比值小于或等于比例阈值(Q1/Q2)时，说明A点电位低于B点电位，此时，比较器C的输出为高电位，光电耦合器IC1关断，三极管T1截止，继电器J释放，即通过触点不吸合控制放气阀13不工作；当第一电压信号的电压值Vk与第二电压信号的电压值Vt的比值大于比例阈值(Q1/Q2)时，说明A点电位高于B点电位，此时，比较器C的输出为低电位，光电耦合器IC1导通，三极管T1饱和，继电器J吸合，即通过触点吸合控制放气阀13工作。
本领域技术人员可以理解：本实施例中的空气压力测量装置11与空气压力转换装置21可以组成一个压力传感器，同理，燃气压力测量装置12与燃气压力转换装置22也可以组成一个压力传感器。
本实施例中，通过空气压力测量装置测量压气机的出口管道上的空气压力，以及燃气压力测量装置测量涡轮机的进口管道上的燃气压力，再经过空气压力转换装置将空气压力测量装置测量的上述空气压力转换为第一电压信号，以及燃气压力转换装置将燃气压力测量装置测量的上述燃气压力转换为第二电压信号，从而使得控制电路当上述第一电压信号的电压值与上述第二电压信号的电压值的比值大于预先设置的比例阈值时，输出电流信号，以使继电器控制放气阀处于开启状态，以释放所述压气机中的空气，从而防止了涡轮增压器发生喘振，避免了由于降低压气机的扩压器的叶片高度所导致的涡轮增压器的效率降低、柴油机的工作效率降低、柴油机的燃油耗油量增加和排气温度升高。
进一步地，当实施例中的放气阀13处于开启状态时，具体可以向外界释放上述压气机中的空气；或者还可以向上述涡轮机的进口管道中释放上述压气机中的空气；或者也可以向上述压气机的进口管道中释放上述压气机中的空气。
本发明还提供了一种涡轮增压器，具体可以包括上述本发明实施例一或本发明实施例二中的涡轮增压器的防喘振装置。
本实施例中，通过空气压力测量装置测量压气机的出口管道上的空气压力，以及燃气压力测量装置测量涡轮机的进口管道上的燃气压力，从而使得控制装置当上述空气压力与上述燃气压力的比值大于预先设置的比例阈值(即涡轮增压器将要发生喘振)时，控制放气阀处于开启状态，以释放所述压气机中的空气，从而防止了涡轮增压器发生喘振，避免了由于降低压气机的扩压器的叶片高度所导致的涡轮增压器的效率降低、柴油机的工作效率降低、柴油机的燃油耗油量增加和排气温度升高。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种涡轮增压器的防喘振装置，所述涡轮增压器包括压气机和涡轮机，其特征在于，所述涡轮增压器的防喘振装置包括：
空气压力测量装置，设置在所述压气机的出口管道上，用于测量所述压气机的出口管道上的空气压力；
燃气压力测量装置，设置在所述涡轮机的进口管道上，用于测量所述涡轮机的进口管道上的燃气压力；
放气阀，设置在所述压气机的出口管道上，包括开启状态和闭合状态，所述放气阀用于处于所述开启状态时，释放所述压气机中的空气；
控制装置，与所述空气压力测量装置和所述燃气压力测量装置连接，用于当所述空气压力与所述燃气压力的比值大于预先设置的比例阈值时，控制所述放气阀处于开启状态。
2.根据权利要求1所述的涡轮增压器的防喘振装置，其特征在于，所述涡轮增压器的防喘振装置还包括：
空气压力转换装置，与所述空气压力测量装置连接，用于将所述空气压力转换为第一电压信号；
燃气压力转换装置，与所述燃气压力测量装置连接，用于将所述燃气压力转换为第二电压信号；
所述控制装置：
控制电路，与所述空气压力转换装置和所述燃气压力转换装置连接，用于当输入的所述第一电压信号的电压值与所述第二电压信号的电压值的比值大于预先设置的比例阈值时，输出电流信号；
继电器，与所述控制电路的输出端连接，用于根据所述控制电路输出的电流信号，控制所述放气阀处于开启状态。
3.根据权利要求1或2所述的涡轮增压器的防喘振装置，其特征在于，所述放气阀具体用于处于所述开启状态时，向外界释放所述压气机中的空气。
4.根据权利要求1或2所述的涡轮增压器的防喘振装置，其特征在于，所述放气阀具体用于处于所述开启状态时，向所述涡轮机的进口管道中释放所述压气机中的空气。
5.根据权利要求1或2所述的涡轮增压器的防喘振装置，其特征在于，所述放气阀具体用于处于所述开启状态时，向所述压气机的进口管道中释放所述压气机中的空气。
6.一种涡轮增压器，其特征在于，包括权利要求1至5任一权利要求所述的涡轮增压器的防喘振装置。
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