[发明专利]一种基于总管独立补气的大功率V型船用柴油机瞬态特性提升装置与方法

说明书

本发明的目的在于提供一种基于总管独立补气的大功率V型船用柴油机瞬态特性提升装置与方法，主要包括：高压缩气源、补气管、补气喷射阀、高压喷嘴、进气压力传感器、曲轴转角传感器以及控制单元等。本发明将补气装置安装在V型柴油机两侧的进气总管，并在柴油机上装有检测转速、进气总管压力等传感器，将柴油机的运行工况传输到控制系统，实时采集柴油机的运行状态，再通过控制系统控制补气装置的运行，从而在柴油机进气不足时定量地补气，满足瞬态条件空气量的快速需求进而改善柴油机的瞬态特性，以避免燃烧和排放恶化。

技术领域

本发明涉及的是一种柴油机，具体地说是柴油机进排气装置及控制方法。

背景技术

随着船舶柴油机的不断发展，大功率V型柴油机得到了越来越广泛的应用，而涡轮增压也成为柴油机提升性能不可或缺的技术之一。但采用单机增压的大型柴油机在实际使用时会出现低工况下扭矩不足的问题，所以常采用相继增压技术来解决这一问题。相继增压技术也成为未来发展的趋势。相继增压柴油机的基本原理是：增压柴油机采用多台增压器,随着转速和负荷的增长,增压器相继投入运行,达到增压器和柴油机的最佳匹配,从而使柴油机在整个运行区域内有较高的增压比和较好的经济性。

然而在相继增压切换过程中，由于空气阀会迟于废气阀打开，导致在增压器转换的瞬态过程进气响应慢，进气量会明显不足。此外，柴油机运行过程中突然加速或突然加载时，负荷会突增，导致瞬态过程喷油量会增加，而由于各缸进气存在迟滞现象，导致各缸进气量会明显不足，瞬态过程燃烧恶化。所以针对柴油机在瞬态过程进气量不足的问题，需装配补气装置进行补气，从而提升柴油机的瞬态特性。然而直接在连接两列进气总管的连通管补气会导致空气进入两列气缸的路径不同，补气不均匀。并且补气装置若不与控制系统配合，会导致补气正时以及补气量难以控制，导致补气难以满足柴油机瞬态过程的提升需求。

现阶段对于相继增压柴油机的补气装置的研究仍然有很多不足，补气损失的控制，补气正时以及补气量的控制都存在着一定的问题。专利CN 203035338 U发明了具有补气功能的相继增压结构，该结构只是将高压缩气源与两进气总管间的连通管相连，使得补充空气到各缸的行程较长，容易造成补气能量的损失，补气效果较差。

发明内容

本发明的目的在于提供柴油机在瞬态过程由于进气量不足导致瞬态特性较差的问题，以及在连通管补气导致两列气缸补气分配不均匀，且无法定时定量补气等问题的一种基于总管独立补气的大功率V型船用柴油机瞬态特性提升装置与方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种基于总管独立补气的大功率V型船用柴油机瞬态特性提升装置，其特征是：包括基本涡轮增压器、受控涡轮增压器、A列气缸、B列气缸、A列补气气源、B列补气气源，基本涡轮增压器的压气机通过A列进气总管连接A列气缸，基本涡轮增压器的涡轮通过A列排气总管连接A列气缸，受控涡轮增压器的压气机通过B列进气总管连接B列气缸，受控涡轮增压器的涡轮通过B列排气总管连接B列气缸，A列进气总管与B列进气总管之间通过进气连通管相通，A列排气总管与B列排气总管之间通过排气连通管相通，A列进气总管上设置A列中冷器，A列补气气源通过A列补气管连接A列进气总管，A列补气管位于进气连通管和A列中冷器之间，B列进气总管上设置B列中冷器，B列补气气源通过B列补气管连接B列进气总管，B列补气管位于进气连通管和B列中冷器之间，A列补气管上设置A列补气喷射阀，B列补气管上设置B列补气喷射阀，受控涡轮增压器的压气机与进气连通管之间的B列进气总管上设置空气阀，受控涡轮增压器的涡轮与排气连通管之间的B列排气总管上设置废气阀，A列补气喷射阀、B列补气喷射阀、空气阀、废气阀分别连接控制单元。

本发明一种基于总管独立补气的大功率V型船用柴油机瞬态特性提升装置还可以包括：

1、A列补气管的一侧弯曲深入到A列进气总管中，该侧的端部设置高压喷嘴，高压喷嘴的喷口方向与空气流通方向一致，B列补气管的一侧弯曲深入到B列进气总管中，该侧的端部设置高压喷嘴，高压喷嘴的喷口方向与空气流通方向一致。