相繼增壓柴油機(jī)切換穩(wěn)定裝置及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種發(fā)動(dòng)機(jī)裝置及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]相繼增壓技術(shù)是指采用兩臺或者多臺渦輪增壓器，根據(jù)柴油機(jī)運(yùn)行工況的不同，使用不同數(shù)量的渦輪增壓器與之并聯(lián)運(yùn)行，是改善高增壓柴油機(jī)低工況性能的有效方法，具有結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，易于在現(xiàn)有渦輪增壓柴油機(jī)上實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)得到越來越廣泛的應(yīng)用。
[0003]相繼增壓切換延遲時(shí)間是確定相繼增壓的關(guān)鍵技術(shù)之一，隨著柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的增壓，相繼增壓系統(tǒng)中的燃?xì)忾y和空氣閥先后打開，受控增壓器投入運(yùn)行。在切換過程中，由于增壓器自身轉(zhuǎn)速慣量等因素，受控增壓器無法立即響應(yīng)投入工作，即具有滯后性，所以燃?xì)忾y必須先于空氣閥一定時(shí)間打開，防止切換過程中受控增壓器發(fā)生喘振。但是，由于燃?xì)忾y的開啟，使基本增壓器的廢氣流量瞬時(shí)減少，而空氣閥需延遲一段時(shí)間再開啟，這期間受控增壓器無法向發(fā)動(dòng)機(jī)提供增壓空氣，造成發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)、運(yùn)行不平穩(wěn)等不良現(xiàn)象。
[0004]由于具有快速的響應(yīng)特性和靈活的工作方式，電輔助渦輪增壓技術(shù)逐漸收到關(guān)注并進(jìn)入研發(fā)過程。當(dāng)?shù)退俅筘?fù)荷、加速工況時(shí)，電機(jī)啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)工作，電能轉(zhuǎn)化為壓氣機(jī)的動(dòng)能，以提高進(jìn)氣壓力；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作在高速或大負(fù)荷時(shí)，電機(jī)關(guān)閉，發(fā)電機(jī)啟動(dòng)，回收渦輪能量中一部分轉(zhuǎn)化為電能。電輔助增壓主要有三種實(shí)現(xiàn)方式:電機(jī)前置、電機(jī)中置以及電輔助增壓器獨(dú)立布置。
[0005]目前已授權(quán)或公開的專利中，涉及到電輔助增壓渦輪增壓器的較多。如申請?zhí)枮椤?00720017195.X”的“電輔助渦輪增壓器”專利，提供了一種電輔助渦輪增壓器，將電輔助裝置設(shè)置于壓氣機(jī)殼的進(jìn)氣口外側(cè)，以克服渦輪增壓器高溫對電輔助裝置的限制，但是該電輔助裝置改變了增壓器的平衡，會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)問題，對增壓器工作不利。申請?zhí)枮椤?00820225752.8”的“一種電輔助渦輪增壓器”，在專利“電輔助渦輪增壓器”的基礎(chǔ)上，在電磁轉(zhuǎn)子與壓氣機(jī)葉輪之間設(shè)置了轉(zhuǎn)子軸承支撐裝置，以此來消除增壓器軸系不平衡帶來的振動(dòng)問題。但是由于電機(jī)轉(zhuǎn)子與渦輪增壓器連接軸固連在一起，渦輪增壓器長時(shí)間高速運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)降低電機(jī)的運(yùn)行性能，類似將電輔助裝置與渦輪增壓器集成一起的方案值得進(jìn)一步改進(jìn)。同時(shí)，上述專利均是把電輔助增壓技術(shù)單純運(yùn)用在渦輪增壓器上，旨在解決全工況的理想匹配和渦輪滯后效應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供能夠消除相繼增壓柴油機(jī)切換時(shí)間延遲問題，改善切換過程穩(wěn)定性的相繼增壓柴油機(jī)切換穩(wěn)定裝置及控制方法。
[0007]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0008]本發(fā)明相繼增壓柴油機(jī)切換穩(wěn)定裝置，包括基本增壓器、受控增壓器、柴油機(jī)氣缸，其特征是:基本增壓器的壓氣機(jī)通過A列進(jìn)氣管連接柴油機(jī)氣缸，基本增壓器的渦輪通過A列排氣管連接柴油機(jī)氣缸，受控增壓器的壓氣機(jī)通過B列進(jìn)氣管連接柴油機(jī)氣缸，受控增壓器的渦輪通過B列排氣管連接柴油機(jī)氣缸，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、空氣閥、放氣閥，B列排氣管上安裝燃?xì)忾y，A列進(jìn)氣管和B列進(jìn)氣管之間通過進(jìn)氣連通管連通，A列排氣管和B列排氣管之間通過排氣連通管連通管，燃?xì)忾y設(shè)置在排氣連通管和B列排氣管連接處與受控增壓器的渦輪之間，放氣閥設(shè)置在受控增壓器的壓氣機(jī)與空氣閥之間，空氣閥設(shè)置在進(jìn)氣連通管和B列進(jìn)氣管連接處與放氣閥之間，受控增壓器的軸通過離合器連接電機(jī)。
[0009]本發(fā)明相繼增壓柴油機(jī)切換穩(wěn)定裝置還可以包括:
[0010]1、基本增壓器和受控增壓器的軸上分別安裝第一轉(zhuǎn)速傳感器和第二轉(zhuǎn)速傳感器，基本增壓器壓氣機(jī)后方的A列進(jìn)氣管上安裝第一壓力傳感器，受控增壓器壓氣機(jī)后方的B列進(jìn)氣管上安裝第二壓力傳感器。
[0011]本發(fā)明相繼增壓柴油機(jī)切換控制方法，其特征是:采用如下穩(wěn)定裝置:
[0012]包括基本增壓器、受控增壓器、柴油機(jī)氣缸，基本增壓器的壓氣機(jī)通過A列進(jìn)氣管連接柴油機(jī)氣缸，基本增壓器的渦輪通過A列排氣管連接柴油機(jī)氣缸，受控增壓器的壓氣機(jī)通過B列進(jìn)氣管連接柴油機(jī)氣缸，受控增壓器的渦輪通過B列排氣管連接柴油機(jī)氣缸，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、空氣閥、放氣閥，B列排氣管上安裝燃?xì)忾y，A列進(jìn)氣管和B列進(jìn)氣管之間通過進(jìn)氣連通管連通，A列排氣管和B列排氣管之間通過排氣連通管連通管，燃?xì)忾y設(shè)置在排氣連通管和B列排氣管連接處與受控增壓器的渦輪之間，放氣閥設(shè)置在受控增壓器的壓氣機(jī)與空氣閥之間，空氣閥設(shè)置在進(jìn)氣連通管和B列進(jìn)氣管連接處與放氣閥之間，受控增壓器的軸通過離合器連接電機(jī)，基本增壓器和受控增壓器的軸上分別安裝基本增壓器轉(zhuǎn)速傳感器和受控增壓器轉(zhuǎn)速傳感器，基本增壓器壓氣機(jī)后方的A列進(jìn)氣管上安裝基本增壓器壓力傳感器，受控增壓器壓氣機(jī)后方的B列進(jìn)氣管上安裝受控增壓器壓力傳感器；
[0013](I)分別采集基本增壓器轉(zhuǎn)速傳感器和受控增壓器轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速信號以及基本增壓器壓力傳感器和受控增壓器壓力傳感器的壓力信號；
[0014](2)當(dāng)柴油機(jī)工況滿足受控增壓器切入的條件時(shí)，同時(shí)打開燃?xì)忾y和空氣閥，并啟動(dòng)電機(jī)，電機(jī)帶動(dòng)受控增壓器運(yùn)轉(zhuǎn)；
[0015](3)判斷基本增壓器轉(zhuǎn)速傳感器和受控增壓器轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速，當(dāng)兩者的相對誤差不低于10%時(shí)，維持電機(jī)繼續(xù)工作；當(dāng)兩者相對誤差低于10%時(shí)，再對基本增壓器壓力傳感器和受控增壓器壓力傳感器的壓力進(jìn)行判斷；
[0016](4)判斷基本增壓器壓力傳感器與受控增壓器壓力傳感器的壓力是否相等，若不相等，則維持電機(jī)繼續(xù)工作，若相等，則控制離合器使電機(jī)與受控增壓器分離并關(guān)閉電機(jī)，至此受控增壓器切入進(jìn)行工作；
[0017](5)繼續(xù)采集基本增壓器轉(zhuǎn)速傳感器和受控增壓器轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速信號以及基本增壓器壓力傳感器和受控增壓器壓力傳感器的壓力信號，當(dāng)柴油機(jī)工況滿足受控增壓器切出條件時(shí)，同時(shí)關(guān)閉燃?xì)忾y和空氣閥，并打開放氣閥，控制電機(jī)通過離合器與受控渦輪增壓器結(jié)合，利用受控增壓器運(yùn)轉(zhuǎn)的慣性力帶動(dòng)電機(jī)對蓄電池進(jìn)行充電，至此受控增壓器切出。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)勢在于:本發(fā)明可以在相繼增壓柴油機(jī)切換過程中對受控增壓器進(jìn)行輔助增壓，消除相繼增壓系統(tǒng)切換時(shí)間延遲問題，防止發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)，提高了切換過程的穩(wěn)定性。通過離合裝置控制有效避免了渦輪增壓器高溫、高轉(zhuǎn)速的工作環(huán)境對電輔助裝置的限制。利用受控增壓器切出后的慣性力對電輔助裝置中蓄電池進(jìn)行充電，充分利用能源的同時(shí)，有助于受控增壓器快速停止工作。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述:
[0022]結(jié)合圖1?2，本發(fā)明的相繼增壓柴油機(jī)切換穩(wěn)定裝置，渦輪增壓器與柴油機(jī)氣缸通過管道連接，渦輪增壓器包括基本增壓器I和受控增壓器12，其中受控增壓器12的壓氣機(jī)前設(shè)置有電機(jī)10以及離合裝置，中冷器安裝在渦輪增壓器與柴油機(jī)氣缸相連的管道上，包括A列中冷器5和B列中冷器6。燃?xì)忾y3安裝在受控增壓器12渦輪入口與廢氣連通管之間，空氣閥8安裝在受控增壓器12壓氣機(jī)出口與B列中冷器6入口之間，放氣閥9安裝在空氣閥8和受控增壓器12壓氣機(jī)出口之間。
[0023]在渦輪增壓器連接軸上安裝有轉(zhuǎn)速傳感器13、14，用來測量渦輪增壓器轉(zhuǎn)速。在渦輪增壓器壓氣機(jī)出口處安裝壓力傳感器2、10，用來測量壓氣機(jī)出口壓力。電機(jī)10同時(shí)具有發(fā)電機(jī)功能，位置布置在受控增壓器12壓氣機(jī)前，并設(shè)置有相應(yīng)的離合裝置，電機(jī)10轉(zhuǎn)子與受控增壓器12連接軸默認(rèn)為結(jié)合狀態(tài)。離合裝置的控制根據(jù)采集轉(zhuǎn)速傳感器和壓力傳感器信號而定。
[0024]相繼增壓柴油機(jī)切換穩(wěn)定控制方法流程如下:
[0025](I)分別采集基本增壓器轉(zhuǎn)速傳感器13和受控增壓器轉(zhuǎn)速傳感器14的轉(zhuǎn)速信號，基本增壓器壓力傳感器2和受控增壓器壓力傳感器10的壓力信號。
[0026](2)若滿足切換的條件，同時(shí)打開燃?xì)忾y3和空氣閥8，并啟動(dòng)電機(jī)11，電機(jī)11帶動(dòng)受控增壓器12高速運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0027](3)判斷基本增壓器轉(zhuǎn)速傳感器14和受控增壓器轉(zhuǎn)速傳感器13的轉(zhuǎn)速，當(dāng)兩者的相