CN111946443A - 可变截面涡轮两级相继增压***结构及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供可变截面涡轮两级相继增压***结构及控制方法，包括柴油机、A列低压级可变截面涡轮增压器、A列高压级可变截面涡轮增压器、B列低压级可变截面涡轮增压器、B列高压级可变截面涡轮增压器，A列低压级可变截面涡轮增压器与A列高压级可变截面涡轮增压器相连并与A列进气管和排气管相配合，B列低压级可变截面涡轮增压器和B列高压级可变截面涡轮增压器相连并与B列进气管和排气管相配合，在B列高压级可变截面积涡轮进口处安装高压燃气阀，在B列高压级压气机出口处安装高压空气阀。本发明改善了柴油机的低工况性能，能够提供较高的增压压力，通过改变喷嘴环开度，提高了瞬态响应特性，实现与柴油机全工况范围内的良好匹配。

Description

可变截面涡轮两级相继增压***结构及控制方法
技术领域
本发明涉及的是一种柴油机，具体地说是相继增压大型柴油机。
背景技术
高速柴油机向着高压比、高功率、低排放的方向发展。增压技术成为改善柴油机性能的有效途径之一，传统的相继增压是指两台固定截面涡轮增压器并联在柴油机上，低工况下一台增压器工作，高工况下两台增压器共同工作，由于涡轮增压器是固定截面，在改善柴油机整机性能与低速性能方面有一定的局限性。两级相继增压技术是指大小涡轮两级增压***并联在柴油机上，低工况下一列两级增压***工作，高工况下两列两级增压***共同工作，提高了增压压力与整机性能。
发明内容
本发明的目的在于提供可以实现较大范围内涡轮增压器与柴油机的最佳匹配，明显改善柴油机整机性能、瞬态性能、涡轮迟滞现象的可变截面涡轮两级相继增压***结构及控制方法。
本发明的目的是这样实现的：
本发明可变截面涡轮两级相继增压***结构，其特征是：包括柴油机、A列低压级可变截面涡轮增压器、A列高压级可变截面涡轮增压器、B列低压级可变截面涡轮增压器、B列高压级可变截面涡轮增压器，A列低压级可变截面涡轮增压器包括A列低压级压气机、A列低压级可变截面积涡轮，A列高压级可变截面涡轮增压器包括A列高压级压气机、A列高压级可变截面积涡轮，B列低压级可变截面涡轮增压器包括B列低压级压气机、B列低压级可变截面积涡轮，B列高压级可变截面涡轮增压器包括B列高压级压气机、B列高压级可变截面积涡轮，A列低压级压气机入口连通大气，A列低压级压气机出口端连接A列高压级压气机，A列高压级压气机出口端连接二级中冷器，B列低压级压气机入口连通大气，B列低压级压气机出口端连接B列高压级压气机，B列高压级压气机出口端连接二级中冷器，二级中冷器的出口分别连接柴油机的A列进气总管和B列进气总管，柴油机的A列排气总管和B列排气总管均连接连通管，连通管的第一出口连接A列高压级可变截面积涡轮，A列高压级可变截面积涡轮的出口端连接A列低压级可变截面积涡轮，连通管的第二出口连接B列高压级可变截面积涡轮，B列高压级可变截面积涡轮的出口端连接B列低压级可变截面积涡轮，A列低压级压气机与A列高压级压气机之间设置A列一级中冷器，B列低压级压气机与B列高压级压气机之间设置B列一级中冷器。
本发明可变截面涡轮两级相继增压***结构还可以包括：
1、A列高压级可变截面积涡轮上设置A列高压级喷嘴环开度传感器，A列低压级可变截面积涡轮上设置A列低压级喷嘴环开度传感器，B列高压级可变截面积涡轮上设置B列高压级喷嘴环开度传感器，B列低压级可变截面积涡轮上设置B列低压级喷嘴环开度传感器，柴油机上分别设置柴油机转速传感器、油门位置传感器，连通管与B列高压级可变截面积涡轮之间设置高压燃气阀，二级中冷器与B列高压级压气机之间设置高压空气阀。
本发明可变截面涡轮两级相继增压***控制方法，其特征是：采用如权利要求1所述的可变截面涡轮两级相继增压***结构；
通过性能试验，得出A列低压级可变截面涡轮增压器、A列高压级可变截面涡轮增压器单独工作的最佳喷嘴环开度MAP图、最佳增压压力MAP图，A列低压级可变截面涡轮增压器、A列高压级可变截面涡轮增压器、B列低压级可变截面涡轮增压器、B列高压级可变截面涡轮增压器同时工作的最佳喷嘴环开度MAP图、最佳增压压力MAP图，并存储在总控制器ECU上；
当柴油机工况高于50％时，先打开高压燃气阀，之后延迟打开高压空气阀，使A列低压级可变截面涡轮增压器、A列高压级可变截面涡轮增压器、B列低压级可变截面涡轮增压器、B列高压级可变截面涡轮增压器同时工作，查询存储在ECU中A列低压级可变截面涡轮增压器、A列高压级可变截面涡轮增压器、B列低压级可变截面涡轮增压器、B列高压级可变截面涡轮增压器同时工作的最佳喷嘴环开度MAP图、最佳增压压力MAP图，调节A列低压级喷嘴环、B列低压级喷嘴环、A列高压级喷嘴环、B列高压级喷嘴环达到最佳喷嘴环开度位置；
当柴油机工况低于45％时，总控制器ECU通过柴油机转速传感器、油门位置传感器、A列低压级喷嘴环开度传感器、A列高压级喷嘴环开度传感器，判断柴油机的切换工况，先关闭高压燃气阀，之后延迟关闭高压空气阀，切出B列低压级可变截面涡轮增压器、B列高压级可变截面涡轮增压器，使A列低压级可变截面涡轮增压器、A列高压级可变截面涡轮增压器单独工作，查询存储在ECU中的A列低压级可变截面涡轮增压器、A列高压级可变截面涡轮增压器单独工作的最佳喷嘴环开度MAP图、最佳增压压力MAP图，得出喷嘴环开度的变化信号，调节A列低压级喷嘴环开度、A列高压级喷嘴环开度达到最佳喷嘴环开度位置。
本发明的优势在于：本发明用两级增压技术、相继增压技术以及可变截面涡轮增压技术相结合的方式，明显改善柴油机的低工况性能，能够提供较高的增压压力，通过改变喷嘴环开度，提高了瞬态响应特性，实现与柴油机全工况范围内的良好匹配。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1，本发明装置的组成包括柴油机整体14、A列进气总管13、A列排气总管12、B列进气总管16、B列排气总管17、A列一级中冷器4、B列一级中冷器26、二级中冷器15、A列低压级可变截面涡轮增压器1、A列高压级可变截面涡轮增压器7、B列低压级可变截面涡轮增压器28、B列高压级可变截面涡轮增压器23等。A、B列低压级可变截面涡轮增压器1、28的压气机端2、29连通大气环境，A、B列低压级可变截面涡轮增压器1、28的压气机2、29出口连接A、B列一级中冷器4、26，A、B列一级中冷器4、26与A、B列高压级可变截面涡轮增压器7、23的压气机6、24相连，经二级中冷器15连接到柴油机14上，A、B列低压级可变截面涡轮3、27连接A、B列高压级可变截面涡轮8、21，A、B列高压级可变截面涡轮8、21经A、B列排气总管12、17连接到柴油机14上，A、B列低压级可变截面涡轮增压器1、28与A、B列高压级可变截面涡轮增压器7、23串联构成A、B列两级增压***，A列排气总管12与B列排气总管17通过连通管10连接。在B列高压级可变截面涡轮增压器的压气机24出口处设置高压空气阀22，在B列高压级可变截面涡轮增压器的可变截面涡轮21废气入口处和连通管10之间设置高压燃气阀19，柴油机14上设置柴油机转速传感器11和油门位置传感器18，A、B列高压级可变截面涡轮增压器的可变截面涡轮8、21上设置A、B列高压级喷嘴环开度传感器9、20，A、B列低压级可变截面涡轮增压器的可变截面涡轮3、27上设置A、B列低压级喷嘴环开度传感器5、25。将高压空气阀位置传感器、高压燃气阀位置传感器、A、B列低压级喷嘴环开度传感器5、25、A、B列高压级喷嘴环开度传感器9、20、柴油机转速传感器11、油门位置传感器18连接到总控制器ECU上。
本发明可变截面涡轮两级相继增压***控制方法：
通过可变截面涡轮两级相继增压柴油机性能试验，得出A列两级增压***单独工作的最佳喷嘴环开度MAP图、最佳增压压力MAP图，A、B列两级增压***同时工作的最佳喷嘴环开度MAP图、最佳增压压力MAP图，并存储在总控制器ECU上，当柴油机工况高于50％时，通过存储在总控制器ECU的程序，通过高压燃气阀位置传感器、高压空气阀位置传感器控制执行机构，先打开高压燃气阀19，延迟一定时间后打开高压空气阀22，使A列可变截面两级增压***与B列可变截面两级增压***同时工作，查询存储在ECU中A、B列两级增压***同时工作的最佳喷嘴环开度MAP图、最佳增压压力MAP图，控制执行机构调节A、B列低压级喷嘴环开度与A、B列高压级喷嘴环开度达到最佳喷嘴环开度位置。当柴油机工况低于45％时，总控制器ECU通过柴油机转速传感器、油门位置传感器、A列低压级喷嘴环开度传感器、A列高压级喷嘴环开度传感器，判断柴油机的切换工况，先关闭高压燃气阀19，延迟一定时间后关闭高压空气阀22，切除B列可变截面两级增压***，使A列可变截面两级增压***单独工作。查询存储在ECU中的A列两级增压***单独工作的最佳喷嘴环开度MAP图、最佳增压压力MAP图，得出喷嘴环开度的变化信号，控制执行机构调节A列低压级喷嘴环开度、A列高压级喷嘴环开度达到最佳喷嘴环开度位置。

Claims (3)

1.可变截面涡轮两级相继增压***结构，其特征是：包括柴油机、A列低压级可变截面涡轮增压器、A列高压级可变截面涡轮增压器、B列低压级可变截面涡轮增压器、B列高压级可变截面涡轮增压器，A列低压级可变截面涡轮增压器包括A列低压级压气机、A列低压级可变截面积涡轮，A列高压级可变截面涡轮增压器包括A列高压级压气机、A列高压级可变截面积涡轮，B列低压级可变截面涡轮增压器包括B列低压级压气机、B列低压级可变截面积涡轮，B列高压级可变截面涡轮增压器包括B列高压级压气机、B列高压级可变截面积涡轮，A列低压级压气机入口连通大气，A列低压级压气机出口端连接A列高压级压气机，A列高压级压气机出口端连接二级中冷器，B列低压级压气机入口连通大气，B列低压级压气机出口端连接B列高压级压气机，B列高压级压气机出口端连接二级中冷器，二级中冷器的出口分别连接柴油机的A列进气总管和B列进气总管，柴油机的A列排气总管和B列排气总管均连接连通管，连通管的第一出口连接A列高压级可变截面积涡轮，A列高压级可变截面积涡轮的出口端连接A列低压级可变截面积涡轮，连通管的第二出口连接B列高压级可变截面积涡轮，B列高压级可变截面积涡轮的出口端连接B列低压级可变截面积涡轮，A列低压级压气机与A列高压级压气机之间设置A列一级中冷器，B列低压级压气机与B列高压级压气机之间设置B列一级中冷器。
2.根据权利要求1所述的可变截面涡轮两级相继增压***结构，其特征是：A列高压级可变截面积涡轮上设置A列高压级喷嘴环开度传感器，A列低压级可变截面积涡轮上设置A列低压级喷嘴环开度传感器，B列高压级可变截面积涡轮上设置B列高压级喷嘴环开度传感器，B列低压级可变截面积涡轮上设置B列低压级喷嘴环开度传感器，柴油机上分别设置柴油机转速传感器、油门位置传感器，连通管与B列高压级可变截面积涡轮之间设置高压燃气阀，二级中冷器与B列高压级压气机之间设置高压空气阀。
3.可变截面涡轮两级相继增压***控制方法，其特征是：采用如权利要求1所述的可变截面涡轮两级相继增压***结构；
通过性能试验，得出A列低压级可变截面涡轮增压器、A列高压级可变截面涡轮增压器单独工作的最佳喷嘴环开度MAP图、最佳增压压力MAP图，A列低压级可变截面涡轮增压器、A列高压级可变截面涡轮增压器、B列低压级可变截面涡轮增压器、B列高压级可变截面涡轮增压器同时工作的最佳喷嘴环开度MAP图、最佳增压压力MAP图，并存储在总控制器ECU上；
当柴油机工况高于50％时，先打开高压燃气阀，之后延迟打开高压空气阀，使A列低压级可变截面涡轮增压器、A列高压级可变截面涡轮增压器、B列低压级可变截面涡轮增压器、B列高压级可变截面涡轮增压器同时工作，查询存储在ECU中A列低压级可变截面涡轮增压器、A列高压级可变截面涡轮增压器、B列低压级可变截面涡轮增压器、B列高压级可变截面涡轮增压器同时工作的最佳喷嘴环开度MAP图、最佳增压压力MAP图，调节A列低压级喷嘴环、B列低压级喷嘴环、A列高压级喷嘴环、B列高压级喷嘴环达到最佳喷嘴环开度位置；
当柴油机工况低于45％时，总控制器ECU通过柴油机转速传感器、油门位置传感器、A列低压级喷嘴环开度传感器、A列高压级喷嘴环开度传感器，判断柴油机的切换工况，先关闭高压燃气阀，之后延迟关闭高压空气阀，切出B列低压级可变截面涡轮增压器、B列高压级可变截面涡轮增压器，使A列低压级可变截面涡轮增压器、A列高压级可变截面涡轮增压器单独工作，查询存储在ECU中的A列低压级可变截面涡轮增压器、A列高压级可变截面涡轮增压器单独工作的最佳喷嘴环开度MAP图、最佳增压压力MAP图，得出喷嘴环开度的变化信号，调节A列低压级喷嘴环开度、A列高压级喷嘴环开度达到最佳喷嘴环开度位置。
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