一種船用相繼增壓柴油機裝置及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種柴油機，具體地說是船用柴油機的增壓系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]采用渦輪增壓技術(shù)可以提高內(nèi)燃機的升功率、降低燃油消耗率，因此大多數(shù)內(nèi)燃機都已經(jīng)采用的增壓技術(shù)。但是采用渦輪增壓技術(shù)，內(nèi)燃機在加速或加載過程中，由于增壓器的轉(zhuǎn)動慣性，增壓器轉(zhuǎn)速升高較慢，壓氣機出口空氣壓力低，使得內(nèi)燃機的進(jìn)氣量不能滿足燃燒，因此在加速過程中燃油消耗率升高，排氣中有害物質(zhì)量增加，使得內(nèi)燃機的經(jīng)濟性和排放性都急劇惡化。同時增壓器壓氣機中的葉輪是旋轉(zhuǎn)部件，在工作時會承受多種載荷。尤其是在高壓比工況下，葉輪葉片的溫度會超過200°C，使得鋁制的壓氣機葉片極易發(fā)生變形，對與擴壓器葉片也會由于工質(zhì)溫度過高而導(dǎo)致葉片變形。葉片發(fā)生變形后，會嚴(yán)重惡化壓氣機的性能，縮小壓氣機的穩(wěn)定運行范圍，使壓氣機易于出現(xiàn)失速和喘振等問題。
[0003]對于船用柴油機一般采用相繼增壓系統(tǒng)，由于其進(jìn)排氣系統(tǒng)容積大，增壓器尺寸大，使得柴油機在加速或加載過程中，會加劇由于進(jìn)氣量不足導(dǎo)致的經(jīng)濟性和排放性惡化。同時船用壓氣機的尺寸大，葉輪葉片線速度高，壓比高，壓氣機內(nèi)部的氣體溫度高，使得壓氣機的葉輪葉片和擴壓器葉片更易于發(fā)生變形。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供可以改善柴油機加載、加速過程中的經(jīng)濟性和排放性的一種船用相繼增壓柴油機裝置及其控制方法。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明一種船用相繼增壓柴油機裝置，包括柴油機、基本壓氣機、基本渦輪、受控壓氣機、受控渦輪，柴油機的A列進(jìn)氣管上安裝基本壓氣機，柴油機的A列排氣管上安裝基本渦輪，基本壓氣機和基本渦輪同軸，柴油機的B列進(jìn)氣管上安裝受控壓氣機，柴油機的B列排氣管上安裝受控渦輪，受控壓氣機和受控渦輪同軸，A列進(jìn)氣管和B列進(jìn)氣管上安裝中冷器，B列進(jìn)氣管里設(shè)置空氣閥，B列排氣管里設(shè)置燃?xì)忾y，其特征是:還包括補氣裝置和冷卻裝置；所述補氣裝置包括空氣壓縮機、氣源氣瓶，空氣壓縮機連接氣源氣瓶，氣源氣瓶后方設(shè)置補氣閥I，補氣閥I后方的管道分成A路氣管和B路氣管，A路氣管上分別安裝噴管I和噴管II，噴管I設(shè)置在A列進(jìn)氣管里，噴管II設(shè)置在B列進(jìn)氣管里，B路氣管上分別安裝機匣噴管A和機匣噴管B，機匣噴管A安裝在基本壓氣機上，機匣噴管B安裝在受控壓氣機上；所述冷卻裝置包括混合器，混合器里設(shè)置噴淋器，中冷器后方引出冷卻氣管，混合器安裝在冷卻氣管上，混合器后方的冷卻氣管與B路氣管相通。
[0007]本發(fā)明一種船用相繼增壓柴油機裝置還可以包括:
[0008]1、所述噴管I和噴管II在A列進(jìn)氣管和B列進(jìn)氣管中的位置位于中冷器之后。
[0009]2、B路氣管上安裝補氣閥II，補氣閥II位于補氣閥I和機匣噴管B之間，機匣噴管B前端設(shè)置機匣控制閥，冷卻氣管上設(shè)置冷卻閥，冷卻閥位于中冷器和混合器之間。
[0010]本發(fā)明一種船用相繼增壓柴油機控制方法，其特征是:采用如下船用相繼增壓柴油機裝置:
[0011]包括柴油機、基本壓氣機、基本渦輪、受控壓氣機、受控渦輪、補氣裝置和冷卻裝置，柴油機的A列進(jìn)氣管上安裝基本壓氣機，柴油機的A列排氣管上安裝基本渦輪，基本壓氣機和基本渦輪同軸，柴油機的B列進(jìn)氣管上安裝受控壓氣機，柴油機的B列排氣管上安裝受控渦輪，受控壓氣機和受控渦輪同軸，A列進(jìn)氣管和B列進(jìn)氣管上安裝中冷器，B列進(jìn)氣管里設(shè)置空氣閥，B列排氣管里設(shè)置燃?xì)忾y，所述補氣裝置包括空氣壓縮機、氣源氣瓶，空氣壓縮機連接氣源氣瓶，氣源氣瓶后方設(shè)置補氣閥I，補氣閥I后方的管道分成A路氣管和B路氣管，A路氣管上分別安裝噴管I和噴管II，噴管I設(shè)置在A列進(jìn)氣管里，噴管II設(shè)置在B列進(jìn)氣管里，B路氣管上分別安裝機匣噴管A和機匣噴管B，機匣噴管A安裝在基本壓氣機上，機匣噴管B安裝在受控壓氣機上；所述冷卻裝置包括混合器，混合器里設(shè)置噴淋器，中冷器后方引出冷卻氣管，混合器安裝在冷卻氣管上，混合器后方的冷卻氣管與B路氣管相通。
[0012]當(dāng)柴油機加速或加載時，補氣閥I和補氣閥II同時開啟，補氣過程開始，此時冷卻閥強制關(guān)閉；當(dāng)柴油機加速或加載過程結(jié)束，補氣閥I和補氣閥II同時關(guān)閉，補氣過程結(jié)束，冷卻閥取消強制關(guān)閉狀態(tài)，在柴油機從ITC向2TC切換過程中，補氣閥I和補氣閥II強制開啟，補氣過程開始，此時冷卻閥強制關(guān)閉，5s后取消補氣閥1、補氣閥II和冷卻閥的強制狀態(tài)，若柴油機未進(jìn)入補氣過程，補氣閥I關(guān)閉，若基本壓氣機的壓比大于設(shè)定值，則冷卻閥開啟，噴淋器開始噴淋過程，氣流與噴淋的液滴在混合器中混合后進(jìn)入壓氣機中對壓氣機葉輪葉片和擴壓器葉片進(jìn)行冷卻。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)勢在于:本發(fā)明采用一套裝置既可以在相繼增壓柴油機加速、加載時，通過進(jìn)氣管上的噴管以及壓氣機機匣上的噴管向柴油機內(nèi)噴入氣體，改善柴油機加載、加速過程中的經(jīng)濟性和排放性；又可以在壓氣機高壓比工況下，向壓氣機內(nèi)部引入帶有小液滴的低溫濕氣體，對葉輪葉片和擴壓器葉片進(jìn)行冷卻。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述:
[0016]結(jié)合圖1，柴油機I包括A、B兩列進(jìn)氣管和A、B兩列排氣管；A列進(jìn)氣管2上裝有基本壓氣機13，B列進(jìn)氣管3上裝有受控壓氣機12，A列排氣管4上裝有基本渦輪14，B列排氣管5上裝有受控渦輪11，A列進(jìn)氣管2和B列進(jìn)氣管3上裝有中冷器15 ;基本壓氣機13和基本渦輪14組成基本增壓器，受控壓氣機12和受控渦輪11組成受控增壓器；在B列進(jìn)氣管3上裝有空氣閥22，在B列排氣管5上裝有燃?xì)忾y23 ;當(dāng)燃?xì)忾y23和空氣閥22全部打開時，受控增壓器開始工作，稱此時相繼增壓柴油機處于2TC狀態(tài)，當(dāng)燃?xì)忾y23和空氣閥22全部關(guān)閉時，受控增壓器停止工作，稱此時相繼增壓柴油機處于ITC狀態(tài)。
[0017]船用相繼增壓柴油機渦輪增壓器輔助裝置的特征結(jié)構(gòu)包括兩部分:補氣裝置和冷卻裝置。
[0018]補氣裝置為:空氣壓縮機6左側(cè)通過氣管連接氣源氣瓶9，氣源氣瓶9右側(cè)連著補氣閥I 10。補氣閥I 10后氣管分為兩路，A路氣管101分別連接著噴管I 24和噴管II 25，噴管I 24和噴管II 25分別安裝在中冷器15后的A列進(jìn)氣管2和B列進(jìn)氣管3上路氣管102上裝有補氣閥II 21。補氣閥II 21后分別連接著機匣噴管A19和機匣噴管B20，在機匣噴管B20上游裝有機匣控制閥26。
[0019]冷卻裝置為:在中冷器后15的A列進(jìn)氣管2上引出一條冷卻氣管103，冷卻氣管103按順序裝有冷卻閥16、混合器18，冷卻管103末端連接著機匣噴管A19和機匣噴管B20。其中在混合器18上裝有噴淋器17。
[0020]空氣壓縮機6為任意空氣壓縮機；補氣閥I 10、補氣閥II 21、機匣控制閥26和冷卻閥16為電磁閥，根據(jù)信號控制閥門的開關(guān)。
[0021]噴管I 24和噴管II 25為任意噴管，安裝在中冷器15后的A列進(jìn)氣管2和B列進(jìn)氣管3上，噴管與進(jìn)氣管的安裝角度可以根據(jù)實際情況確定，本發(fā)明中的安裝角度為30°。
[0022]機匣噴管A19和機匣噴管B20安裝在壓氣機機匣上，其安裝位置和安裝角度可以根據(jù)實際情況確定。
[0023]噴淋器17安裝在混合器18上，噴淋器17噴淋的液體為液態(tài)水，噴出的液滴平均直徑要求10微米以下，液態(tài)水的溫度為常溫水，一般為25°C。
[0024]氣源氣瓶9與空氣壓縮機6聯(lián)合工作，保持氣源氣瓶9內(nèi)的氣體壓力保持在設(shè)定值。該設(shè)定值可以根據(jù)實際情況確定，本發(fā)明中氣瓶中壓力保持在柴油機工作的最高進(jìn)氣壓力值加0.3MPa。
[0025]機匣控制閥26的開啟和關(guān)閉與燃?xì)忾y同步，即當(dāng)燃?xì)忾y開啟時機匣控制閥26開啟，燃?xì)忾y關(guān)閉時機匣控制閥26關(guān)閉。
[0026]補氣閥II 21的開啟和關(guān)閉與補氣閥I 10同步，即當(dāng)補氣閥I 10開啟時補氣閥II 21開啟，即當(dāng)補氣閥I 10關(guān)閉時補氣閥II 21關(guān)閉。
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