一種可調(diào)柴油機(jī)順序增壓結(jié)構(gòu)及增壓方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及的是一種柴油機(jī)相繼增壓結(jié)構(gòu)及增壓方法。
【背景技術(shù)】
[0002]增壓技術(shù)目前已經(jīng)成為船用柴油機(jī)領(lǐng)域廣泛采用的技術(shù)手段，它能夠有效的提高柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性以及排放性。隨著高壓比、高效率渦輪增壓的發(fā)展，增壓柴油機(jī)的增壓程度也越來越高了，這也帶來了一些新的問題。由于渦輪增壓器與柴油機(jī)需要配合運(yùn)行，如何兼顧柴油機(jī)所有工況，提高渦輪增壓器與柴油機(jī)的匹配性能，從而保證柴油機(jī)良好的運(yùn)行性能，成為了急需解決的問題。
[0003]目前已有的解決方案中，如相繼增壓、進(jìn)排氣旁通增壓、變截面渦輪增壓、高工況放氣增壓等，雖然都一定程度的提高渦輪增壓器與柴油機(jī)的匹配性能，但每一種增壓系統(tǒng)均是各有優(yōu)缺點(diǎn)。
[0004]相繼增壓是旨在擴(kuò)大壓縮比、高壓發(fā)動(dòng)機(jī)的工作范圍，提高低工況性能的技術(shù)手段，基本原理是采用多個(gè)渦輪增壓器，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的增加，相繼按次序地投入運(yùn)行，從而保證渦輪增壓器始終工作在高效率區(qū)，獲得良好的低速大扭矩性能。當(dāng)相繼增壓系統(tǒng)中兩個(gè)或者兩個(gè)以上渦輪增壓器大小不同時(shí)，則衍生出了大小渦輪增壓器順序增壓系統(tǒng)，其基本工作原理與相繼增壓是相同的。
[0005]高工況放氣增壓旨在解決柴油機(jī)缸內(nèi)最高爆發(fā)壓力過高，對(duì)柴油機(jī)進(jìn)氣采取部分旁通的技術(shù)手段，從而保證柴油機(jī)在高負(fù)荷、高轉(zhuǎn)速下的運(yùn)行性能。
[0006]由于相繼增壓是并聯(lián)運(yùn)行，因此更多適用于流量范圍大而壓比低的工況點(diǎn)，特別是高轉(zhuǎn)速、低負(fù)荷工況。為了進(jìn)一步改善高增壓柴油機(jī)低工況性能，擴(kuò)大渦輪的當(dāng)量流通面積的變化范圍，考慮將各增壓系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來，也就是將各增壓系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來充分利用，從而覆蓋柴油機(jī)更多工況。
[0007]目前，相關(guān)專利中，如申請?zhí)?200710144757.9的專利“可調(diào)相繼復(fù)合渦輪增壓系統(tǒng)”中記載的通過設(shè)置4個(gè)控制閥實(shí)現(xiàn)單臺(tái)渦輪增壓、兩臺(tái)并聯(lián)渦輪增壓、進(jìn)排氣旁通渦輪增壓、高工況放氣渦輪增壓之間的切換，擴(kuò)大了增壓柴油機(jī)的運(yùn)行范圍；如申請?zhí)?200510025774.0的專利“大小渦輪增壓器串并聯(lián)可調(diào)高增壓系統(tǒng)”中通過4個(gè)控制閥及相應(yīng)胖通管路，實(shí)現(xiàn)了單級(jí)渦輪增壓、相繼渦輪增壓和兩級(jí)渦輪增壓，使渦輪當(dāng)量流通面積的變化范圍更廣;再如申請?zhí)枮?201310277421.4的專利“多模式大小渦輪增壓器柴油機(jī)順序增壓結(jié)構(gòu)”通過設(shè)置6個(gè)控制閥來實(shí)現(xiàn)非增壓模式、小渦輪增壓器模式、大渦輪增壓器模式以及大小渦輪增壓器模式的切換。以上專利均存在值得改進(jìn)的地方，如對(duì)增壓柴油機(jī)的怠速或者暖機(jī)工況并無改善效果，或者改進(jìn)后的系統(tǒng)成本及復(fù)雜性問題還有待提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供可以實(shí)現(xiàn)自然吸氣模式、單渦輪增壓模式、雙渦輪并聯(lián)增壓模式以及高負(fù)荷放氣增壓模式之間的切換的一種可調(diào)柴油機(jī)順序增壓結(jié)構(gòu)及增壓方法。
[0009]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0010]本發(fā)明一種可調(diào)柴油機(jī)順序增壓結(jié)構(gòu)，其特征是:包括A列氣缸、B列氣缸、第一渦輪增壓器、第二渦輪增壓器，第一渦輪增壓器包括同軸的第一壓氣機(jī)和第一渦輪，第二渦輪增壓器包括同軸的第二壓氣機(jī)和第二渦輪，第一壓氣機(jī)通過A列進(jìn)氣管連接A列氣缸，第一渦輪通過A列排管連接A列氣缸，第二壓氣機(jī)通過B列進(jìn)氣管連接B列氣缸，第二渦輪通過B列排氣管連接B列氣缸，A列進(jìn)氣管和B列進(jìn)氣管之間通過進(jìn)氣連通管相通，A列排氣管和B列排氣管之間通過排氣連通管相通，在第一渦輪與排氣連通管之間的A列排氣管上安裝基本三通閥，基本三通閥的第一通道連接排氣連通管，基本三通閥的第二通道連接第一渦輪，基本三通閥的第三通道連通大氣，在第二壓氣機(jī)與進(jìn)氣連通管之間的B列進(jìn)氣管上安裝受控三通閥，受控三通閥的第一通道連接進(jìn)氣連通管，受控三通閥的第二通道連接第二壓氣機(jī)，受控三通閥的第三通道連通大氣。
[0011]本發(fā)明一種可調(diào)柴油機(jī)順序增壓結(jié)構(gòu)還可以包括:
[0012]1、A列進(jìn)氣管上安裝A列中冷器，B列進(jìn)氣管上安裝B列中冷器，在第二渦輪與排氣連通管之間的B列排氣管上安裝燃?xì)忾y。
[0013]本發(fā)明一種可調(diào)柴油機(jī)順序增壓方法，其特征是:采用如下增壓結(jié)構(gòu):
[0014]包括A列氣缸、B列氣缸、第一渦輪增壓器、第二渦輪增壓器，第一渦輪增壓器包括同軸的第一壓氣機(jī)和第一渦輪，第二渦輪增壓器包括同軸的第二壓氣機(jī)和第二渦輪，第一壓氣機(jī)通過A列進(jìn)氣管連接A列氣缸，第一渦輪通過A列排管連接A列氣缸，第二壓氣機(jī)通過B列進(jìn)氣管連接B列氣缸，第二渦輪通過B列排氣管連接B列氣缸，A列進(jìn)氣管和B列進(jìn)氣管之間通過進(jìn)氣連通管相通，A列排氣管和B列排氣管之間通過排氣連通管相通，在第一渦輪與排氣連通管之間的A列排氣管上安裝基本三通閥，基本三通閥的第一通道連接排氣連通管，基本三通閥的第二通道連接第一渦輪，基本三通閥的第三通道連通大氣，在第二壓氣機(jī)與進(jìn)氣連通管之間的B列進(jìn)氣管上安裝受控三通閥，受控三通閥的第一通道連接進(jìn)氣連通管，受控三通閥的第二通道連接第二壓氣機(jī)，受控三通閥的第三通道連通大氣;A列進(jìn)氣管上安裝A列中冷器，B列進(jìn)氣管上安裝B列中冷器，在第二渦輪與排氣連通管之間的B列排氣管上安裝燃?xì)忾y；
[0015](I)柴油機(jī)處于怠速或暖機(jī):打開基本三通閥的第一通道和第三通道，保持基本三通閥的第二通道關(guān)閉；打開受控三通閥的第一通道和第三通道，保持受控三通閥的第二通道關(guān)閉;關(guān)閉燃?xì)忾y；
[0016]空氣由受控三通閥的第一通道-第三通道間路徑進(jìn)入B列進(jìn)氣管，之后通過進(jìn)氣連通管分別進(jìn)入A、B列氣缸參與燃燒;柴油機(jī)排氣由排氣連通管匯入A列排氣管，經(jīng)由基本三通閥第一通道-第三通道間路徑排入大氣，此時(shí)，第一、二渦輪增壓器均不工作；
[0017]上述即自然吸氣工作模式；
[0018](2)柴油機(jī)處于低轉(zhuǎn)速、低負(fù)荷:打開基本三通閥的第一通道和第二通道，保持基本三通閥的第三通道關(guān)閉；關(guān)閉受控三通閥的第一通道;關(guān)閉燃?xì)忾y；
[0019]柴油機(jī)排氣由排氣連通管匯入A列排氣管，經(jīng)由基本三通閥第一通道-第二通道間路徑流入第一渦輪，完成膨脹做功之后排入大氣;空氣由第一壓氣機(jī)入口進(jìn)入，通過進(jìn)氣連通管分別進(jìn)入A、B列氣缸參與燃燒;此時(shí)有且僅有第一渦輪增壓器投入工作；
[0020]上述即單渦輪增壓工作模式；
[0021](3)柴油機(jī)處于中高轉(zhuǎn)速、中高負(fù)荷:打開基本三通閥的第一通道和第二通道，保持基本三通閥的第三通道關(guān)閉；打開燃?xì)忾y，延遲打開受控三通閥的第一通道和第二通道，保持受控三通閥的第三通道關(guān)閉；
[0022]柴油機(jī)排氣通過A列排氣管，流經(jīng)基本三通閥第一通道-第二通道間路徑進(jìn)入第一渦輪，帶動(dòng)第一壓氣機(jī)工作，之后排入大氣;柴油機(jī)排氣通過B列排氣管，流經(jīng)燃?xì)忾y之后進(jìn)入第二禍輪，帶動(dòng)第二壓氣機(jī)工作，之后排入大氣;空氣分別由第一壓氣機(jī)和第二壓氣機(jī)進(jìn)入，第一壓氣機(jī)出口的壓縮空氣，通過進(jìn)氣連通管分別進(jìn)入A、B列氣缸參與燃燒;第二壓氣機(jī)出口的壓縮空氣，經(jīng)由受控三通閥第二通道-第一通道間路徑，通過進(jìn)氣連通管分別進(jìn)入A、B列氣缸參與燃燒;此時(shí)第一、二渦輪增壓器均投入工作；
[0023]上述即雙渦輪并聯(lián)增壓工作模式；
[0024](4)當(dāng)柴油機(jī)負(fù)荷過高:同時(shí)打開基本三通閥所有通道，同時(shí)打開受控三通閥所有通道，部分廢氣由基本三通閥第一通達(dá)-第三通道直接排入大氣，部分空氣由受控三通閥第一通道-第三通道間路徑直接排入大氣，即為高負(fù)荷放氣增壓模式。
[0025]本發(fā)明的優(yōu)勢在于:在傳統(tǒng)相繼增壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，用一個(gè)三通閥替代原有的空氣閥，并在基本渦輪前添加三通閥，通過兩個(gè)三通閥的靈活控制，可以分別實(shí)現(xiàn)自然吸氣模式、單渦輪增壓模式、雙渦輪并聯(lián)增壓模式及高工況放