本發(fā)明涉及的是一種柴油機進排氣系統(tǒng)，具體地說是渦輪增壓器。

背景技術(shù)：

目前柴油機上廣泛采用渦輪增壓技術(shù)，特別是低速和中速柴油機更為普及，而且達到了高增壓的程度。柴油機采用渦輪增壓后，柴油機的運行特性存在很多問題。其中之一就是低速性能差，當(dāng)增壓柴油機在低速運行時，進入氣缸的空氣量跟不上噴油量的變化速率，增壓空氣不足以滿足氣缸燃燒所需要的空氣量的要求，就會產(chǎn)生燃燒冒黑煙、排氣溫度和零部件溫度過高，扭矩不足，經(jīng)濟性變差，加速性差等后果。為了改善增壓柴油機低速特性，電輔助渦輪增壓便是其中一種方法。電輔助渦輪增壓系統(tǒng)是利用電能來提高渦輪增壓器轉(zhuǎn)子的加速性，還可依靠發(fā)電機回收能量，其快速的響應(yīng)性和靈活的工作方式受到人們廣泛關(guān)注。當(dāng)渦輪增壓器與柴油機匹配時，發(fā)動機進入減速階段，隨負荷的增大，運行線愈接近喘振線，需要防止其穿過喘振線而落入不穩(wěn)定工作區(qū)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供降低了增壓器與發(fā)動機的匹配難度，從而改善了增壓器的性能電輔助差速增壓器及其控制方法。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明電輔助差速增壓器，其特征是：包括渦輪、壓氣機、差速器、電動機，差速器包括差速器殼、行星齒輪系，行星齒輪系位于差速器殼里，行星齒輪系的行星齒輪軸與差速器殼相連，壓氣機通過壓氣機軸連接行星齒輪系，渦輪通過渦輪軸連接行星齒輪系，電動機通過主減速器從動齒輪連接差速器殼，壓氣機軸上安裝第一轉(zhuǎn)速傳感器，渦輪軸上安裝第二轉(zhuǎn)速傳感器。

本發(fā)明電輔助差速增壓器控制方法，其特征是：采用如下電輔助差速增壓器：包括渦輪、壓氣機、差速器、電動機，差速器包括差速器殼、行星齒輪系，行星齒輪系位于差速器殼里，行星齒輪系的行星齒輪軸與差速器殼相連，壓氣機通過壓氣機軸連接行星齒輪系，渦輪通過渦輪軸連接行星齒輪系，電動機通過主減速器從動齒輪連接差速器殼，壓氣機軸上安裝第一轉(zhuǎn)速傳感器，渦輪軸上安裝第二轉(zhuǎn)速傳感器；

將所述電輔助差速增壓器安裝在柴油機進排氣系統(tǒng)中：

當(dāng)柴油機處于啟動階段時，啟動電動機，使增壓器轉(zhuǎn)速達到某一工況的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，當(dāng)柴油機穩(wěn)定在該工況后，電動機停止工作；

當(dāng)柴油機處于加速階段時，啟動電動機，使增壓器轉(zhuǎn)速達到下一工況下的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，當(dāng)柴油機穩(wěn)定在該工況后，電動機停止工作；

當(dāng)柴油機在某一工況小于50％額定轉(zhuǎn)速時，啟動電動機，使增壓器達到該工況下的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，然后停止電動機，通過第一轉(zhuǎn)速傳感器和第二轉(zhuǎn)速傳感器測壓氣機與渦輪轉(zhuǎn)速信號，當(dāng)兩者轉(zhuǎn)速差大于較小轉(zhuǎn)速的10％時，啟動電動機，使增壓器轉(zhuǎn)速同步在該工況下的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，再停止電動機，同時通過第一轉(zhuǎn)速傳感器和第二轉(zhuǎn)速傳感器繼續(xù)監(jiān)測壓氣機與渦輪轉(zhuǎn)速信號；

當(dāng)柴油機在某一工況大于70％額定轉(zhuǎn)速時，停止電動機，通過第一轉(zhuǎn)速傳感器和第二轉(zhuǎn)速傳感器監(jiān)測壓氣機與渦輪轉(zhuǎn)速信號，當(dāng)兩者轉(zhuǎn)速差大于較大轉(zhuǎn)速的10％時，啟動電動機，使增壓器轉(zhuǎn)速同步在該工況下的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，再停止電動機，同時通過第一轉(zhuǎn)速傳感器和第二轉(zhuǎn)速傳感器繼續(xù)監(jiān)測壓氣機與渦輪轉(zhuǎn)速信號；

當(dāng)柴油機在某一工況處于50％-70％額定轉(zhuǎn)速時，如果柴油機是由低工況向高工況運行，控制方法與柴油機處于加速階段時相同；如果柴油機是由高工況向低工況運行，電動機保持不工作狀態(tài)，使增壓器通過差速器自然減速。

本發(fā)明的優(yōu)勢在于：本發(fā)明改善了發(fā)動機的加速特性，并預(yù)防了增壓器壓氣機喘振，增加了渦輪流量范圍，降低了增壓器與發(fā)動機的匹配難度，從而改善了增壓器的性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述：

結(jié)合圖1，本發(fā)明主要包括：壓氣機1、渦輪9、電動機12、差速器，在壓氣機1上安裝有轉(zhuǎn)速傳感器2同時與半軸齒輪3相連，接入差速器中，差速器采用行星齒輪6的結(jié)構(gòu)，在差速器另一端與渦輪9相連，并且渦輪也安裝有轉(zhuǎn)速傳感器8。在差速器殼4上安裝有主減速器從動齒輪10，與電動機12的半軸齒輪11相連。

差速器的運行過程如下所示：由壓氣機轉(zhuǎn)速傳感器2、渦輪轉(zhuǎn)速傳感器8以及發(fā)動機轉(zhuǎn)速三個參數(shù)控制電動機12工作。當(dāng)電動機工作時，差速器相當(dāng)于一根軸，壓氣機1和渦輪9轉(zhuǎn)速同步，快速響應(yīng)達到目標(biāo)轉(zhuǎn)速。當(dāng)電動機12停止工作時，由于差速器的工作原理可知，差速器殼4停止轉(zhuǎn)動，壓氣機1與渦輪9繼續(xù)工作。

在電輔助增壓器中，通過壓氣機轉(zhuǎn)速傳感器2、渦輪轉(zhuǎn)速傳感器8以及發(fā)動機轉(zhuǎn)速等相關(guān)參數(shù)經(jīng)由控制模塊來控制電動機12轉(zhuǎn)速，使進氣效率達到最佳，發(fā)動機啟動或加速時，要求增壓器具有快速響應(yīng)的特性，此時啟動電動機12，滿足發(fā)動機的進氣需求，使增壓器轉(zhuǎn)速迅速達到目標(biāo)轉(zhuǎn)速。發(fā)動機處于高工況時，此時不需要電動機做功，但由于脈沖波動，壓氣機轉(zhuǎn)速和渦輪轉(zhuǎn)速可能存在微小差異，此時需要通過轉(zhuǎn)速傳感器監(jiān)控兩者轉(zhuǎn)速，當(dāng)轉(zhuǎn)速差(此處以兩者轉(zhuǎn)速先對較小的一方為基準(zhǔn))大于10％時，啟動電動機使壓氣機與渦輪轉(zhuǎn)速同步。當(dāng)發(fā)動機處于低工況時，此時排氣能量不足，增壓器效率差，進氣不滿足燃燒需求，啟動電動機12，使增壓器轉(zhuǎn)速上升，提高進氣效率，改善燃燒環(huán)境。當(dāng)發(fā)動機減速時，排氣能量受到影響，渦輪轉(zhuǎn)速首先開始下降，因為差速器原理，壓氣機轉(zhuǎn)速減少量是渦輪轉(zhuǎn)速減少量的1/2，能有效的避免壓氣機喘振，拓展了渦輪流量范圍。

本發(fā)明電輔助差速增壓器控制方法，通過以下方案實現(xiàn)：

通過采集壓氣機的轉(zhuǎn)速、渦輪的轉(zhuǎn)速以及主機的轉(zhuǎn)速信號進行制定控制策略，控制電動機。

電動機控制策略：

當(dāng)柴油機處于啟動階段時，啟動電動機，使增壓器轉(zhuǎn)速迅速達到每個工況的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，當(dāng)柴油機穩(wěn)定在某個工況后，電動機停止工作。

當(dāng)柴油機處于加速階段時，啟動電動機，使增壓器轉(zhuǎn)速迅速達到下一工況下的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，當(dāng)柴油機穩(wěn)定在該工況后，電動機停止工作。

當(dāng)柴油機工況小于50％額定轉(zhuǎn)速時，啟動電動機，使增壓器迅速達到該工況下的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，然后停止電動機，測壓氣機與渦輪轉(zhuǎn)速信號，當(dāng)兩者轉(zhuǎn)速差(此處以兩者轉(zhuǎn)速先對較小的一方為基準(zhǔn))大于10％時，啟動電動機，使增壓器轉(zhuǎn)速同步在該工況下的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，再停止電動機，繼續(xù)監(jiān)測。

當(dāng)柴油機工況大于70％額定轉(zhuǎn)速時，停止電動機，監(jiān)測壓氣機與渦輪轉(zhuǎn)速信號，當(dāng)兩者轉(zhuǎn)速差(此處以兩者轉(zhuǎn)速先對較大的一方為基準(zhǔn))大于10％時，啟動電動機，使增壓器轉(zhuǎn)速同步在該工況下的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，再停止電動機，繼續(xù)監(jiān)測。

當(dāng)柴油機工況處于50％-70％額定轉(zhuǎn)速時，如果柴油機是由低工況向高工況運行，控制方法參照加速階段控制策略；如果柴油機是由高工況向低工況運行，電動機保持不工作狀態(tài)，使增壓器通過差速器自然減速。