一種船用相繼增壓柴油機裝置及其控制方法
【技術(shù)領域】
[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)溫度過高而導致葉片變形。葉片發(fā)生變形后，會嚴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，會加劇由于進氣量不足導致的經(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列進氣管和B列進氣管上安裝中冷器，B列進氣管里設置空氣閥，B列排氣管里設置燃氣閥，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設置在A列進氣管里，噴管II設置在B列進氣管里，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列進氣管和B列進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前端設置機匣控制閥，冷卻氣管上設置冷卻閥，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列進氣管和B列進氣管上安裝中冷器，B列進氣管里設置空氣閥，B列排氣管里設置燃氣閥，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設置在A列進氣管里，噴管II設置在B列進氣管里，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)，若柴油機未進入補氣過程，補氣閥I關(guān)閉，若基本壓氣機的壓比大于設定值，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入壓氣機中對壓氣機葉輪葉片和擴壓器葉片進行冷卻。
[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)明做更詳細地描述:
[0016]結(jié)合圖1，柴油機I包括A、B兩列進氣管和A、B兩列排氣管；A列進氣管2上裝有基本壓氣機13，B列進氣管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列進氣管2和B列進氣管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列進氣管3上裝有空氣閥22，在B列排氣管5上裝有燃氣閥23 ;當燃氣閥23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)，當燃氣閥23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列進氣管2和B列進氣管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列進氣管2和B列進氣管3上，噴管與進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定值。該設定值可以根據(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氣壓力值加0.3MPa。
[0025]機匣控制閥26的開啟和關(guān)閉與燃氣閥同步，即當燃氣閥開啟時機匣控制閥26開啟，燃氣閥關(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，即當補氣閥I 10開啟時補氣閥II 21開啟，即當補氣閥I 10關(guān)閉時補氣閥II 21關(guān)閉。
[0027]