一種車用柴油機(jī)高原二級可調(diào)增壓系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種車用柴油機(jī)高原二級可調(diào)增壓系統(tǒng)。本實(shí)用新型系統(tǒng)包括高壓級增壓器、低壓級增壓器及電子控制單元；在高壓級壓氣機(jī)與低壓級壓氣機(jī)間設(shè)置中冷器，在高壓級壓氣機(jī)后設(shè)置中冷器；高壓級壓氣機(jī)連接高壓級增壓器，低壓級壓氣機(jī)連接低壓級增壓器，高壓級增壓器與低壓級增壓器串聯(lián)，在高壓級增壓器的渦輪側(cè)是遏制高壓調(diào)節(jié)閥，在低壓級增壓器的渦輪側(cè)設(shè)置低壓調(diào)節(jié)閥；在低壓級增壓器的壓氣機(jī)側(cè)設(shè)置壓氣機(jī)旁通閥；高壓調(diào)節(jié)閥、低壓調(diào)節(jié)閥、旁通閥及高壓級增壓器渦輪葉片調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)都由電子控制單元控制。本實(shí)用新型采用二級中冷技術(shù)(在高壓級壓氣機(jī)與低壓級壓氣機(jī)間設(shè)置中冷器；在高壓級壓氣機(jī)后設(shè)置中冷器)，以降低增壓后的空氣溫度，提高進(jìn)氣量，保證柴油機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。
【專利說明】一種車用柴油機(jī)高原二級可調(diào)增壓系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本實(shí)用新型涉及柴油機(jī)增壓【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體的說，是涉及一種車用柴油機(jī)高原二級可調(diào)增壓系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是一個(gè)聞原大國，擁有世界上面積最大的聞原地域，聞原地域占國土面積的60%左右。青減聞原是世界上最具代表性的聞原，平均海拔超過4000m,總面積達(dá)240萬km2,約占國土面積的1/4，有著極其重要的國防戰(zhàn)略地位。高原地區(qū)氣候環(huán)境的主要特點(diǎn)是:大氣壓力低，空氣稀薄，全年平均氣溫低，晝夜溫差大。海拔高度每升高1000m，大氣壓力下降約IOkPa,大氣溫度下降約7K,空氣密度下降約0.08kg/m3,氧含量下降約0.02kg/m3。高原地域的特殊地理和氣候特點(diǎn)，對車用柴油機(jī)高原環(huán)境適應(yīng)性產(chǎn)生較大影響，突出地表現(xiàn)為:動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性、耐久性下降，熱負(fù)荷增加，起動(dòng)困難。
[0003]對非增壓柴油機(jī)來說，海拔高度每上升1000m，額定功率、最大轉(zhuǎn)矩下降7%~12%，最低燃料消耗率增加2%~12%，排溫升高4%~12%，缸蓋溫度升高7%，機(jī)體熱強(qiáng)度上升2%~5%。對增壓柴油機(jī)來說，海拔高度每上升1000m，最高燃燒壓力下降3%~4%，渦輪增壓器轉(zhuǎn)速上升6%~8%，額定功率下降4%~7%，最低燃油消耗率增加3%~7%，渦輪前溫度升高7%，缸蓋溫度升高7%，機(jī)體熱強(qiáng)度增加2%~4%。柴油機(jī)是車輛的“心臟”，柴油機(jī)的高原環(huán)境適應(yīng)性直接影響車輛在高原地區(qū)運(yùn)行時(shí)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性、耐久性、起動(dòng)性能等高原環(huán)境適應(yīng)性能，進(jìn)而影響整車的牽引特性、作業(yè)效率和運(yùn)輸效率等。
[0004]工作在高原地區(qū)的車用柴油機(jī)性能下降的主要原因是，由于高原海拔高、大氣壓力低、空氣密度低，進(jìn)入氣缸內(nèi)的空氣質(zhì)量減少，燃燒惡化，導(dǎo)致柴油機(jī)高原性能降低。海拔5500m的大氣壓力和空氣密度分別為平原的50%和57%。為了實(shí)現(xiàn)5 500 m海拔時(shí)柴油機(jī)標(biāo)定點(diǎn)功率恢復(fù)到平原的90%以上，通過中冷器后的空氣密度應(yīng)達(dá)到平原的90%以上，增壓器增壓比應(yīng)至少達(dá)到5以上。顯然，從目前單級增壓器技術(shù)水平來看，采用單級增壓方式實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)高原動(dòng)力的提升是不可能的。因此，在保持平原特性不變的同時(shí)兼顧高原功率的恢復(fù)，提高車輛柴油機(jī)的高原適應(yīng)能力，需采用高原二級可調(diào)增壓系統(tǒng)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種車用柴油機(jī)高原二級可調(diào)增壓系統(tǒng)。
[0006]本實(shí)用新型是一種車用柴油機(jī)高原二級可調(diào)增壓系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括高壓級增壓器、低壓級增壓器及電子控制單元；在高壓級壓氣機(jī)與低壓級壓氣機(jī)間設(shè)置中冷器，在高壓級壓氣機(jī)后設(shè)置中冷器；高壓級壓氣機(jī)連接高壓級增壓器，低壓級壓氣機(jī)連接低壓級增壓器，高壓級增壓器與低壓級增壓器串聯(lián)，在高壓級增壓器的渦輪側(cè)是遏制高壓調(diào)節(jié)閥，在低壓級增壓器的渦輪側(cè)設(shè)置低壓調(diào)節(jié)閥；在低壓級增壓器的壓氣機(jī)側(cè)設(shè)置壓氣機(jī)旁通閥；高壓調(diào)節(jié)閥、低壓調(diào)節(jié)閥、旁通閥及高壓級增壓器渦輪葉片調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)都由電子控制單元控制。[0007]所述高壓級增壓器選用可變截面渦輪增壓器(VGT)，低壓級增壓器選用普通渦輪增壓器(T)。
[0008]本實(shí)用新型是一種車用柴油機(jī)高原二級可調(diào)增壓系統(tǒng)控制方法，當(dāng)柴油機(jī)在海拔高度2500米以下工作，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速小于1300/r/min的時(shí)候，可變截面渦輪增壓器單獨(dú)工作，可變截面渦輪增壓器控制閥為小開度，可變截面渦輪增壓器調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，低壓級渦輪調(diào)節(jié)閥和低壓級壓氣機(jī)旁通閥都打開；
[0009]當(dāng)柴油機(jī)在海拔高度2500米以下工作，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速在1300-2100/r/min之間，可變截面渦輪增壓器和低壓級渦輪增壓器聯(lián)合工作，調(diào)節(jié)可變截面渦輪增壓器調(diào)節(jié)閥開度，調(diào)節(jié)低壓級渦輪調(diào)節(jié)閥開度，低壓級壓氣機(jī)旁通閥關(guān)閉；
[0010]當(dāng)柴油機(jī)在海拔高度2500-5500米之間工作，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速小于1100/r/min的時(shí)候，可變截面渦輪增壓器和低壓級渦輪增壓器聯(lián)合工作，可變截面渦輪增壓器控制閥為小開度，可變截面渦輪增壓器調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，調(diào)節(jié)低壓級渦輪調(diào)節(jié)閥開度，低壓級壓氣機(jī)旁通閥關(guān)閉；
[0011]當(dāng)柴油機(jī)在海拔高度2500-5500米之間工作，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速在1100-2100/r/min之間，可變截面渦輪增壓器和低壓級渦輪增壓器聯(lián)合工作，調(diào)節(jié)可變截面渦輪增壓器控制閥開度，調(diào)節(jié)可變截面渦輪增壓器調(diào)節(jié)閥開度，調(diào)節(jié)低壓級渦輪調(diào)節(jié)閥開度，低壓級壓氣機(jī)旁通閥關(guān)閉；
[0012]當(dāng)柴油機(jī)在海拔高度5500米以上工作，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速小于1100/r/min的時(shí)候，可變截面渦輪增壓器和低壓級渦輪增壓器聯(lián)合工作，可變截面渦輪增壓器控制閥為小開度，可變截面渦輪增壓器調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，調(diào)節(jié)低壓級渦輪調(diào)節(jié)閥開度，低壓級壓氣機(jī)旁通閥關(guān)閉；
[0013]當(dāng)柴油機(jī)在海拔高度5500米以上工作，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速在1100-2100/r/min的時(shí)候，可變截面渦輪增壓器和低壓級渦輪增壓器聯(lián)合工作，調(diào)節(jié)可變截面渦輪增壓器控制閥開度，調(diào)節(jié)可變截面渦輪增壓器調(diào)節(jié)閥開度，調(diào)節(jié)低壓級渦輪調(diào)節(jié)閥開度，低壓級壓氣機(jī)旁通閥關(guān)閉。
[0014]由于在高原條件下，空氣密度降低，相應(yīng)的進(jìn)氣量減少，燃燒惡化，排氣溫度升高，而且排氣背壓減小，使得渦輪膨脹功增大，空氣經(jīng)低壓級和高壓級壓氣機(jī)壓縮后溫度升高，從而使柴油機(jī)的進(jìn)氣密度降低，所以方案中采用二級中冷技術(shù)(在高壓級壓氣機(jī)與低壓級壓氣機(jī)間設(shè)置中冷器；在高壓級壓氣機(jī)后設(shè)置中冷器)，以降低增壓后的空氣溫度，提高進(jìn)氣量，保證柴油機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。在高、低壓級增壓器的渦輪側(cè)分別設(shè)置高壓、低壓調(diào)節(jié)閥，在低壓級增壓器的壓氣機(jī)側(cè)設(shè)置壓氣機(jī)旁通閥，其中2個(gè)渦輪調(diào)節(jié)閥為比例調(diào)節(jié)閥，可調(diào)節(jié)開度的大??；壓氣機(jī)旁通閥為位置閥，只實(shí)現(xiàn)旁通閥的關(guān)和開。二級可調(diào)渦輪增壓系統(tǒng)高壓、低壓調(diào)節(jié)閥、旁通閥及高壓級可變截面渦輪葉片調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)都由電子控制單元(ECU)根據(jù)柴油機(jī)工況、進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣溫度和大氣環(huán)境壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是二級可調(diào)渦輪增壓系統(tǒng)原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。[0017]如圖1所示，所述系統(tǒng)包括高壓級增壓器、低壓級增壓器及電子控制單元；在高壓級壓氣機(jī)與低壓級壓氣機(jī)間設(shè)置中冷器，在高壓級壓氣機(jī)后設(shè)置中冷器；高壓級壓氣機(jī)連接高壓級增壓器，低壓級壓氣機(jī)連接低壓級增壓器，高壓級增壓器與低壓級增壓器串聯(lián)，在高壓級增壓器的渦輪側(cè)是遏制高壓調(diào)節(jié)閥，在低壓級增壓器的渦輪側(cè)設(shè)置低壓調(diào)節(jié)閥；在低壓級增壓器的壓氣機(jī)側(cè)設(shè)置壓氣機(jī)旁通閥；高壓調(diào)節(jié)閥、低壓調(diào)節(jié)閥、旁通閥及高壓級增壓器渦輪葉片調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)都由電子控制單元控制。
[0018]二級可調(diào)增壓系統(tǒng)工作過程:當(dāng)柴油機(jī)在平原工作時(shí)，只需高壓級渦輪增壓器工作就能滿足柴油機(jī)的工作要求，此時(shí)低壓級增壓器無需運(yùn)行，壓氣機(jī)進(jìn)氣旁通閥、渦輪廢氣調(diào)節(jié)閥同時(shí)打開。當(dāng)柴油機(jī)在高原地區(qū)工作時(shí)，高壓級增壓器和低壓級增壓器同時(shí)工作，通過調(diào)節(jié)高壓級渦輪可調(diào)葉片角度、渦輪廢氣調(diào)節(jié)閥開度，可實(shí)現(xiàn)不同海拔、不同工況下柴油機(jī)增壓壓力的調(diào)節(jié)。
[0019]二級可調(diào)增壓系統(tǒng)具體控制方法如表1所示。
[0020]表1 二級可調(diào)渦輪增壓系統(tǒng)控制方法
[0021].,.MiA 級
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【權(quán)利要求】
1.一種車用柴油機(jī)高原二級可調(diào)增壓系統(tǒng)，其特征是，所述系統(tǒng)包括高壓級增壓器、低壓級增壓器及電子控制單元；在高壓級壓氣機(jī)與低壓級壓氣機(jī)間設(shè)置中冷器，在高壓級壓氣機(jī)后設(shè)置中冷器；高壓級壓氣機(jī)連接高壓級增壓器，低壓級壓氣機(jī)連接低壓級增壓器，高壓級增壓器與低壓級增壓器串聯(lián)，在高壓級增壓器的渦輪側(cè)是遏制高壓調(diào)節(jié)閥，在低壓級增壓器的渦輪側(cè)設(shè)置低壓調(diào)節(jié)閥；在低壓級增壓器的壓氣機(jī)側(cè)設(shè)置壓氣機(jī)旁通閥；高壓調(diào)節(jié)閥、低壓調(diào)節(jié)閥、旁通閥及高壓級增壓器渦輪葉片調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)都由電子控制單元控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用柴油機(jī)高原二級可調(diào)增壓系統(tǒng)，其特征是，所述高壓級增壓器選用可變截面渦輪增壓器，低壓級增壓器選用普通渦輪增壓器。
【文檔編號(hào)】F02D21/08GK203476517SQ201320467526
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月2日
【發(fā)明者】劉瑞林, 董素榮, 孟軍, 張眾杰, 周廣猛, 許翔, 劉剛 申請人:中國人民解放軍軍事交通學(xué)院