具有切換穩(wěn)定功能的柴油機(jī)相繼增壓結(jié)構(gòu)及相繼增壓方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供具有切換穩(wěn)定功能的柴油機(jī)相繼增壓結(jié)構(gòu)及相繼增壓方法，柴油機(jī)的氣缸包括第一-第四組氣缸，A列進(jìn)氣管連通基本渦輪增壓器的壓氣機(jī)、第一-第二組氣缸的進(jìn)口，B列進(jìn)氣管連通受控渦輪增壓器的壓氣機(jī)、第三-第四組氣缸的進(jìn)口，第一-第二組氣缸的出口分別連通第一-第二A列排氣支管，第三-第四組氣缸的出口分別連通第一-第二B列排氣支管，A列排氣管連通基本渦輪增壓器的渦輪、第一-第二A列排氣支管，B列排氣管連通受控渦輪增壓器的渦輪、第一B列排氣支管，A列排氣管與B列排氣管之間通過排氣連通管相連通，第二B列排氣支管連通排氣連通管。本發(fā)明提高了柴油機(jī)相繼增壓切換性能。
【專利說明】具有切換穩(wěn)定功能的柴油機(jī)相繼增壓結(jié)構(gòu)及相繼增壓方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種柴油機(jī)結(jié)構(gòu)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]相繼增壓技術(shù)是MTU公司于20世紀(jì)70年代末首先采用的技術(shù)，它的設(shè)計(jì)目的主要是擴(kuò)大低壓縮比、高增壓發(fā)動機(jī)的工作范圍，增大發(fā)動機(jī)的低速扭矩和降低部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的燃油消耗率。它的基本原理是采用多個(gè)渦輪增壓器，隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的增長，相繼按順序地投入運(yùn)行，這樣可以保證工作著的渦輪增壓器始終在高效率去運(yùn)行，使發(fā)動機(jī)的燃油消耗率在整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)都較低，具有良好的低速大扭矩性能。
[0003]相繼增壓切換過程中，受增壓器的轉(zhuǎn)動慣量及發(fā)動機(jī)相連管路內(nèi)氣體的可壓縮性等因素的影響，受控增壓器的響應(yīng)具有遲滯性，因此燃?xì)忾y必須先于空氣閥一定的時(shí)間打開，以防止瞬態(tài)切換過程中受控增壓器發(fā)生喘振。然而，空氣閥滯后于燃?xì)忾y打開，使基本增壓器廢氣流量瞬時(shí)減少，其提供的增壓空氣流量和壓比下降，但受控增壓器又不能向發(fā)動機(jī)提供增壓空氣，導(dǎo)致切換過程前后發(fā)動機(jī)空燃比瞬時(shí)減小或增大，導(dǎo)致柴油機(jī)轉(zhuǎn)速急劇波動，運(yùn)行不平穩(wěn)。
[0004]因此有必要對提高柴油機(jī)相繼增壓切換過程穩(wěn)定性能進(jìn)行進(jìn)一步研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供能改善由于切換后造成的基本渦輪增壓器廢氣流量劇減帶來的轉(zhuǎn)速波動等不穩(wěn)定狀況的具有切換穩(wěn)定功能的柴油機(jī)相繼增壓結(jié)構(gòu)及相繼增壓方法。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]本發(fā)明具有切換穩(wěn)定功能的柴油機(jī)相繼增壓結(jié)構(gòu)，其特征是:包括柴油機(jī)、基本渦輪增壓器、受控渦輪增壓器、A列進(jìn)氣管、B列進(jìn)氣管、A列排氣管、B列排氣管，柴油機(jī)的氣缸包括第一-第四組氣缸，A列進(jìn)氣管連通基本渦輪增壓器的壓氣機(jī)、第一-第二組氣缸的進(jìn)口，B列進(jìn)氣管連通受控渦輪增壓器的壓氣機(jī)、第三-第四組氣缸的進(jìn)口，第一-第二組氣缸的出口分別連通第一-第二 A列排氣支管，第三-第四組氣缸的出口分別連通第一-第二 B列排氣支管，A列排氣管連通基本渦輪增壓器的渦輪、第一-第二 A列排氣支管，B列排氣管連通受控渦輪增壓器的渦輪、第一 B列排氣支管，A列排氣管與B列排氣管之間通過排氣連通管相連通，第二 B列排氣支管連通排氣連通管。
[0008]本發(fā)明具有切換穩(wěn)定功能的柴油機(jī)相繼增壓結(jié)構(gòu)還可以包括:
[0009]1、第四組氣缸與受控渦輪增壓器的壓氣機(jī)之間的B列進(jìn)氣管上安裝空氣閥，第一B列排氣支管和第二 B列排氣支管之間安裝控制閥，在排氣連通管上位于第二 B列排氣支管和排氣連通管相連處與B列排氣管和排氣連通管相連處之間的位置上安裝單向閥，在B列排氣管上位于排氣連通管和B列排氣管相連處與受控渦輪增壓器的渦輪之間的位置上安裝燃?xì)忾y。[0010]本發(fā)明具有切換穩(wěn)定功能的柴油機(jī)相繼增壓方法，其特征是:采用如下柴油機(jī)相繼增壓結(jié)構(gòu):包括柴油機(jī)、基本渦輪增壓器、受控渦輪增壓器、A列進(jìn)氣管、B列進(jìn)氣管、A列排氣管、B列排氣管，柴油機(jī)的氣缸包括第一-第四組氣缸，A列進(jìn)氣管連通基本渦輪增壓器的壓氣機(jī)、第一-第二組氣缸的進(jìn)口，B列進(jìn)氣管連通受控渦輪增壓器的壓氣機(jī)、第三-第四組氣缸的進(jìn)口，第一-第二組氣缸的出口分別連通第一-第二 A列排氣支管，第三-第四組氣缸的出口分別連通第一-第二 B列排氣支管，A列排氣管連通基本渦輪增壓器的渦輪、第一-第二 A列排氣支管，B列排氣管連通受控渦輪增壓器的渦輪、第一 B列排氣支管，A列排氣管與B列排氣管之間通過排氣連通管相連通，第二 B列排氣支管連通排氣連通管；第四組氣缸與受控渦輪增壓器的壓氣機(jī)之間的B列進(jìn)氣管上安裝空氣閥，第一 B列排氣支管和第二 B列排氣支管之間安裝控制閥，在排氣連通管上位于第二 B列排氣支管和排氣連通管相連處與B列排氣管和排氣連通管相連處之間的位置上安裝單向閥，在B列排氣管上位于排氣連通管和B列排氣管相連處與受控渦輪增壓器的渦輪之間的位置上安裝燃?xì)忾y；
[0011]當(dāng)基本渦輪增壓器和受控渦輪增壓器不進(jìn)行切換時(shí)，燃?xì)忾y關(guān)閉，控制閥保持常開，第一-第二 B列排氣支管之間連通，第一-第二 B列排氣支管中的廢氣共同匯入B列排氣管；
[0012]當(dāng)基本渦輪增壓器和受控渦輪增壓器進(jìn)行切換時(shí)，燃?xì)忾y先于空氣閥打開，同時(shí)控制閥關(guān)閉，第一 B列排氣支管中的廢氣進(jìn)入B列排氣管，經(jīng)過燃?xì)忾y供給受控渦輪增壓器渦輪；第二 B列排氣支管中的廢氣進(jìn)入排氣連通管，供給基本渦輪增壓器渦輪當(dāng)切換延遲時(shí)間結(jié)束時(shí)開啟控制閥第二 B列排氣支管中的廢氣經(jīng)由控制閥流入B列排氣管，供給受控增壓器渦輪，同時(shí)打開空氣閥，受控渦輪增壓器壓氣機(jī)開始工作。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)勢在于:切換過程中B列汽缸排氣分批先后供給受控渦輪增壓器，并且在切換中保持A、B列排氣管之間的單向流向，有助于減緩燃?xì)忾y的切入造成的基本渦輪增壓器流量瞬間劇減來帶的轉(zhuǎn)速波動等不良現(xiàn)象，提高了切換過程的平穩(wěn)性；當(dāng)切換結(jié)束可恢復(fù)為現(xiàn)有的相繼增壓模式。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)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，本發(fā)明包括柴油機(jī)本體即A1-A8及B1-B8汽缸、A列進(jìn)氣管、B列進(jìn)氣管、A列排氣管、B列排氣管、基本渦輪增壓器I和19、受控渦輪增壓器16和18、中冷器5、排氣連通管2、排氣連通支管13、燃?xì)忾y15、空氣閥17、單向閥14以及控制閥11。
[0017]排氣管包括A列排氣管3和B列排氣管12，A、B列排氣管均由排氣支管一、二組成，A列排氣管3與基本渦輪增壓器渦輪I相連，B列排氣管12與受控渦輪增壓器渦輪16相連。
[0018]A、B列排氣管通過連通排氣管2相連，實(shí)現(xiàn)A、B列排氣管廢氣互通。
[0019]排氣連通支管13—端與控制閥11入口連接，另一端與單向閥14出口連接，以實(shí)現(xiàn)切換初始時(shí)刻B列汽缸的廢氣先后分批供給受控渦輪增壓器。[0020]單向閥14設(shè)置在排氣連通管2上，僅使切換時(shí)B列排氣管12中的排氣流向A列排氣管3，A列排氣管3中排氣無法流向B列排氣管12，防止切換過程中A列排氣管3中的排氣流入B列排氣管12，有助于減緩切換時(shí)基本渦輪增壓器的廢氣損失。
[0021]控制方案是這樣:
[0022]1、切換開始，燃?xì)忾y15打開，關(guān)閉控制閥11，使B列排氣支管二 9中的廢氣繼續(xù)通過排氣連通支管13進(jìn)入排氣連通管2，供給基本渦輪增壓器工作，僅B列排氣支管一 8中的廢氣供給受控渦輪增壓器渦輪，受控渦輪增壓器開始工作。
[0023]2、由于單向閥14的單向流動，阻止了 A列排氣管3中的廢氣竄入B列排氣管12，有效減輕了基本渦輪增壓器切換時(shí)刻的瞬時(shí)廢氣流失。
[0024]3、當(dāng)切換延遲時(shí)間結(jié)束時(shí)或者即將結(jié)束前，根據(jù)不同機(jī)型的不同延遲時(shí)間而定，打開控制閥11，B列排氣支管二 9與B列排氣管12之間的通道打開，排氣支管二 9中的廢氣同時(shí)供給受控渦輪增壓器，B列A、B列排氣管實(shí)現(xiàn)互通。
[0025]通過1、2、3步驟，使得切換延遲開始到結(jié)束之間，B列汽缸的廢氣先后分批供給受控渦輪增壓器，同時(shí)利用帶單向閥14的通道限制了 A列排氣管3中的廢氣流失，可有助于減緩基本渦輪增壓器的在切入時(shí)廢氣瞬時(shí)流量劇減，提高了切換過程的平穩(wěn)性。
[0026]本發(fā)明裝置包括柴油機(jī)、進(jìn)氣管、排氣管、渦輪增壓器、中冷器、燃?xì)忾y、空氣閥、單向閥。渦輪增壓器包括基本增壓器和受控增壓器，進(jìn)氣管包括A列進(jìn)氣管和B列進(jìn)氣管，A列進(jìn)氣管與基本渦輪增壓器壓氣機(jī)相連，B列進(jìn)氣管與受控渦輪增壓器壓氣機(jī)相連，A、B列進(jìn)氣管均與中冷器相連。排氣管包括A列排氣管和B列排氣管，A、B列排氣管均由排氣支管一、二組成，A列排氣管與基本渦輪增壓器渦輪相連，B列排氣管與受控渦輪增壓器渦輪相連，A、B列排氣管通過連通排氣管相連，排氣連通支管一端與控制閥入口連接，另一端與單向閥出口連接?？刂崎y設(shè)置在B列排氣支管二上，單向閥安裝在排氣連通管上，燃?xì)忾y安裝在B列排氣管上，空氣閥安裝在B列進(jìn)氣管上。
[0027]本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)是這樣的:
[0028]I當(dāng)沒有進(jìn)行切換或者切換后穩(wěn)定狀態(tài)下，控制閥保持常開，B列排氣支管一、二之間連通，支管中的廢氣共同匯入B列排氣管，B列排氣管中的廢氣可以通過單向閥流向A列排氣管，也可通過排氣連通支管流向A列排氣管。A列排氣管中的廢氣只能通過排氣連通支管流入B列排氣管。此時(shí)，所有廢氣均供給給基本渦輪增壓器工作，實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有相繼增壓結(jié)構(gòu)同樣的效果，即A、B列排氣管互通。
[0029]2當(dāng)進(jìn)行切換時(shí)，燃?xì)忾y先于空氣閥打開之后，同時(shí)關(guān)閉控制閥，B列排氣支管一中的廢氣進(jìn)入B列排氣管，經(jīng)過燃?xì)忾y供給受控渦輪增壓器渦輪工作；B列排氣支管二通過排氣連通支管進(jìn)入排氣連通管，繼續(xù)供給基本渦輪增壓器工作，防止切入過程基本渦輪增壓器流量瞬間劇減。同時(shí)由于單向閥的特性，阻止了 A列汽缸的排氣在切換過程中流向B列排氣管，有助于維持基本渦輪增壓器廢氣流量穩(wěn)定。當(dāng)切換延遲時(shí)間結(jié)束時(shí)或者結(jié)束前根據(jù)不同機(jī)型的不同延遲時(shí)間而定，開啟控制閥，B列排氣支管二中的廢氣經(jīng)由控制閥流入B列排氣管，供給受控增壓器渦輪，同時(shí)打開空氣閥，受控渦輪增壓器壓氣機(jī)開始工作，恢復(fù)為I所述操作。
[0030]本發(fā)明具有切換穩(wěn)定功能的柴油機(jī)相繼增壓結(jié)構(gòu)，包括柴油機(jī)、進(jìn)氣管、排氣管、渦輪增壓器、中冷器、燃?xì)忾y、空氣閥、單向閥。渦輪增壓器包括基本增壓器和受控增壓器，進(jìn)氣管包括A列進(jìn)氣管4和B列進(jìn)氣管10，A列進(jìn)氣管4與基本渦輪增壓器壓氣機(jī)19相連，B列進(jìn)氣管10與受控渦輪增壓器壓氣機(jī)18相連，A、B列進(jìn)氣管均與中冷器5相連。排氣管包括A列排氣管3和B列排氣管12，A、B列排氣管均由排氣支管一、二組成，A列排氣管3與基本渦輪增壓器渦輪I相連，B列排氣管12與受控渦輪增壓器渦輪16相連，A、B列排氣管通過連通排氣管2相連，排氣連通支管13—端與控制閥11入口連接，另一端與單向閥14出口連接.控制閥11設(shè)置在B列排氣支管二 9上，單向閥14安裝在排氣連通管2上，燃?xì)忾y15安裝在B列排氣管上，空氣閥17安裝在B列進(jìn)氣管上。
[0031]排氣連通管2上安裝有單向閥14，防止切換過程中A列排氣管3中的排氣流入B列排氣管12，有助于減緩切換時(shí)基本渦輪增壓器的廢氣損失。
[0032]B列排氣支管二 9上設(shè)置有控制閥11。
[0033]B列排氣支管二 9與排氣連通管2之間通過排氣連通支管13連通，其中排氣連通支管13—端與控制閥11入口連接，另一端與單向閥14出口連接.[0034]單向閥的流動方向設(shè)置為:僅使切換時(shí)B列排氣管12中的排氣流向A列排氣管3，A列排氣管3中排氣無法流向B列排氣管12。
[0035]控制閥11的啟閉與切換延遲時(shí)間有關(guān)。
【權(quán)利要求】
1.具有切換穩(wěn)定功能的柴油機(jī)相繼增壓結(jié)構(gòu)，其特征是:包括柴油機(jī)、基本渦輪增壓器、受控渦輪增壓器、A列進(jìn)氣管、B列進(jìn)氣管、A列排氣管、B列排氣管，柴油機(jī)的氣缸包括第一-第四組氣缸，A列進(jìn)氣管連通基本渦輪增壓器的壓氣機(jī)、第一-第二組氣缸的進(jìn)口，B列進(jìn)氣管連通受控渦輪增壓器的壓氣機(jī)、第三-第四組氣缸的進(jìn)口，第一-第二組氣缸的出口分別連通第一-第二 A列排氣支管，第三-第四組氣缸的出口分別連通第一-第二 B列排氣支管，A列排氣管連通基本渦輪增壓器的渦輪、第一-第二 A列排氣支管，B列排氣管連通受控渦輪增壓器的渦輪、第一 B列排氣支管，A列排氣管與B列排氣管之間通過排氣連通管相連通，第二 B列排氣支管連通排氣連通管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有切換穩(wěn)定功能的柴油機(jī)相繼增壓結(jié)構(gòu)，其特征是:第四組氣缸與受控渦輪增壓器的壓氣機(jī)之間的B列進(jìn)氣管上安裝空氣閥，第一 B列排氣支管和第二 B列排氣支管之間安裝控制閥，在排氣連通管上位于第二 B列排氣支管和排氣連通管相連處與B列排氣管和排氣連通管相連處之間的位置上安裝單向閥，在B列排氣管上位于排氣連通管和B列排氣管相連處與受控渦輪增壓器的渦輪之間的位置上安裝燃?xì)忾y。
3.具有切換穩(wěn)定功能的柴油機(jī)相繼增壓方法，其特征是:采用如下柴油機(jī)相繼增壓結(jié)構(gòu):包括柴油機(jī)、基本渦輪增壓器、受控渦輪增壓器、A列進(jìn)氣管、B列進(jìn)氣管、A列排氣管、B列排氣管，柴油機(jī)的氣缸包括第一-第四組氣缸，A列進(jìn)氣管連通基本渦輪增壓器的壓氣機(jī)、第一-第二組氣缸的進(jìn)口，B列進(jìn)氣管連通受控渦輪增壓器的壓氣機(jī)、第三-第四組氣缸的進(jìn)口，第一-第二組氣缸的出口分別連通第一-第二 A列排氣支管，第三-第四組氣缸的出口分別連通第一-第二 B列排氣支管，A列排氣管連通基本渦輪增壓器的渦輪、第一-第二 A列排氣支管，B列排氣管連通受控渦輪增壓器的渦輪、第一 B列排氣支管，A列排氣管與B列排氣管之間通過排氣連通管相連通，第二 B列排氣支管連通排氣連通管；第四組氣缸與受控渦輪增壓器的壓氣機(jī)之間的B列進(jìn)氣管上安裝空氣閥，第一 B列排氣支管和第二 B列排氣支管之間安裝控制閥，在排氣連通管上位于第二 B列排氣支管和排氣連通管相連處與B列排氣管和排氣連通管相連處之間的位置上安裝單向閥，在B列排氣管上位于排氣連通管和B列排氣管相連處與受控渦輪增壓器的渦輪之間的位置上安裝燃?xì)忾y； 當(dāng)基本渦輪增壓器和受控渦輪增壓器不進(jìn)行切換時(shí)，燃?xì)忾y關(guān)閉，控制閥保持常開，第一-第二 B列排氣支管之間連通，第一-第二 B列排氣支管中的廢氣共同匯入B列排氣管； 當(dāng)基本渦輪增壓器和受控渦輪增壓器進(jìn)行切換時(shí)，燃?xì)忾y先于空氣閥打開，同時(shí)控制閥關(guān)閉，第一 B列排氣支管中的廢氣進(jìn)入B列排氣管，經(jīng)過燃?xì)忾y供給受控渦輪增壓器渦輪；第二 B列排氣支管中的廢氣進(jìn)入排氣連通管，供給基本渦輪增壓器渦輪，當(dāng)切換延遲時(shí)間結(jié)束時(shí)，開啟控制閥，第二 B列排氣支管中的廢氣經(jīng)由控制閥流入B列排氣管，供給受控增壓器渦輪，同時(shí)打開空氣閥，受控渦輪增壓器壓氣機(jī)開始工作。
【文檔編號】F02B37/00GK103967591SQ201410216233
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月21日
【發(fā)明者】王銀燕, 祖象歡, 楊傳雷, 王賀春, 胡松, 崔欣潔, 孫永瑞, 牛曉曉 申請人:哈爾濱工程大學(xué)