可切換相繼/二級增壓結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及的是一種內(nèi)燃機結構，具體地說是增壓內(nèi)燃機結構。
【背景技術】
[0002]為了使內(nèi)燃機功率密度大、效率高、排放性能好，現(xiàn)在普遍采用廢氣渦輪增壓技術。廢氣渦輪增壓技術，利用內(nèi)燃機廢氣能量推動增壓器對內(nèi)燃機進氣壓縮，提高進氣密度，進而增加進氣量，并且改善掃氣效果。如此就提高了廢氣能量利用率，提高了內(nèi)燃機功率密度，一定程度上提高了空燃比，降低了內(nèi)燃機排放。
[0003]隨著內(nèi)燃機增壓技術的發(fā)展，產(chǎn)生了很多種增壓方式以及增壓系統(tǒng)，比如二級增壓、相繼增壓等。采用廢氣渦輪增壓的內(nèi)燃機，由于內(nèi)燃機工作范圍較寬，而增壓器流量范圍及高效率區(qū)較窄，通常不能實現(xiàn)增壓器和內(nèi)燃機全工況較好匹配。二級增壓和相繼增壓均可以有效改善這一問題。
[0004]相繼增壓基本原理是采用兩個渦輪增壓器，隨內(nèi)燃機轉速和負荷的增加，相繼按次序地投入并聯(lián)運行，這樣就可以保證工作著的渦輪增壓器始終在高效率區(qū)運行，以使內(nèi)燃機的燃油消耗率在整個運行區(qū)內(nèi)都較低，低速大扭矩性能良好。
[0005]二級增壓基本原理是采用兩個渦輪增壓器，隨內(nèi)燃機轉速和負荷的增加，按次序地投入串聯(lián)運行，提高增壓比，增加進氣密度，保證工作著的渦輪增壓器運行在高效率區(qū)，以使內(nèi)燃機的燃油消耗率在整個運行區(qū)內(nèi)都較低，低速大扭矩性能良好。
[0006]由于相繼增壓采用兩個渦輪增壓器并聯(lián)運行，而二級增壓采用兩個渦輪增壓器串聯(lián)運行，因此相繼增壓系統(tǒng)適用于流量范圍大壓比低的工作條件，二級增壓系統(tǒng)適用于流量范圍小壓比高的工作條件。對于工況范圍較寬的內(nèi)燃機，當處于低轉速高負荷時，二級增壓系統(tǒng)能更好滿足進氣要求；當處于高轉速低負荷時，相繼增壓系統(tǒng)能更好滿足進氣要求。傳統(tǒng)的相繼增壓系統(tǒng)和二級增壓系統(tǒng)只是單獨采用一種增壓系統(tǒng)來匹配內(nèi)燃機全工況，雖能實現(xiàn)較好匹配，但是對于工況范圍較寬的內(nèi)燃機來說，仍不夠理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實用新型的目的在于提供能夠解決廢氣渦輪增壓器與內(nèi)燃機全工況匹配不夠理想的問題的可切換相繼/二級增壓結構及控制方法。
[0008]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0009]本實用新型可切換相繼/ 二級增壓結構，包括第一增壓器、第二增壓器、內(nèi)燃機組，第一增壓器的壓氣機通過A列進氣總管經(jīng)A列進氣歧管連通內(nèi)燃機組，第一增壓器的壓氣機通過第一壓氣機進氣管連通大氣，第一增壓器的渦輪通過A列排氣總管經(jīng)A列排氣歧管連通內(nèi)燃機組，第一增壓器的渦輪通過第一渦輪排氣管連通大氣，第二增壓器的壓氣機通過B列進氣總管經(jīng)B列進氣歧管連通內(nèi)燃機組，第二增壓器的壓氣機通過第二壓氣機進氣管連通大氣，第二增壓器的渦輪通過B列排氣總管經(jīng)B列排氣歧管連通內(nèi)燃機組，第二增壓器的渦輪通過第二渦輪排氣管連通大氣，其特征是:A列進氣總管與B列進氣總管之間通過安裝進氣總管連通管從而連通，第一壓氣機進氣管與B列進氣總管之間通過安裝壓氣機連通管從而連通，第一渦輪排氣管與B列排氣總管之間通過安裝渦輪連通管從而連通，A列排氣總管與B列排氣總管之間通過安裝排氣總管連通管從而連通，第一壓氣機進氣管上安裝第一增壓器壓氣機進氣閥，第一增壓器壓氣機進氣閥處于進氣管和壓氣機連通管接口上游，第一渦輪排氣管上安裝第一增壓器渦輪排氣閥，第一增壓器渦輪排氣閥處于第一渦輪排氣管和渦輪連通管接口下游，A列進氣總管上安裝第一中冷器，B列進氣總管上安裝第二中冷器，壓氣機連通管上安裝壓氣機連通閥和第三中冷器，渦輪連通管上安裝渦輪連通閥，渦輪連通管和排氣總管連通管之間的B列排氣總管上安裝燃氣閥，壓氣機連通管和進氣總管連通管之間的B列進氣總管上安裝空氣閥，內(nèi)燃機組上安裝分別采集其轉速和噴油器齒條位置的轉速傳感器和齒條位置傳感器，轉速傳感器和齒條位置傳感器均連接控制第一增壓器壓氣機進氣閥、壓氣機連通閥、第一增壓器渦輪排氣閥、渦輪連通閥、空氣閥、燃氣閥開閉的切換控制器。
[0010]本實用新型的優(yōu)勢在于:
[0011]1、對轉速、噴油器齒條位置、增壓模式三者制成的MAP圖進行改進。本實用新型能實現(xiàn)相繼、二級增壓切換，增壓模式有三種(單渦輪增壓器、兩渦輪增壓器串聯(lián)、兩渦輪增壓器并聯(lián))O對于相繼增壓只有單渦輪增壓器和兩渦輪增壓器并聯(lián)兩種增壓模式，二級增壓只有單渦輪增壓器和兩渦輪增壓器串聯(lián)，均包含于本實用新型的三種增壓模式。因此，本實用新型中MAP圖存在三個區(qū)域和三個切換邊界，而相繼增壓和二級增壓均只存在兩個區(qū)域和一個切換邊界。
[0012]2、本實用新型有三個切換邊界，因此模式切換的種類有6種，而相繼增壓和二級增壓均只有一個切換邊界，因此都只有兩種模式切換，并且均在本實用新型切換種類包含之內(nèi)。對于相繼增壓，具有單渦輪增壓器切換至兩渦輪增壓器并聯(lián)和兩渦輪增壓器并聯(lián)切換至單渦輪增壓器兩種切換模式，分別對應于本實用新型中的切換種類2和種類6。對于二級增壓，具有單渦輪增壓器切換至兩渦輪增壓器串聯(lián)和兩渦輪增壓器串聯(lián)切換至單渦輪增壓器兩種切換模式，分別對應于本實用新型中的切換種類I和種類4。本實用新型還具有兩渦輪增壓器串聯(lián)切換至兩渦輪增壓器并聯(lián)和兩渦輪增壓器并聯(lián)切換至兩渦輪增壓器串聯(lián)兩種切換模式，分別為切換種類3和種類5。
[0013]3、為避免在切換邊界附近反復切換，引入穩(wěn)定時間，每次最佳增壓模式改變之后開始計時，計時時間超過穩(wěn)定時間再識別最佳增壓模式是否產(chǎn)生變化，穩(wěn)定時間之內(nèi)不對其進行識別。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的裝置結構示意圖；
[0015]圖2為經(jīng)典相繼增壓結構示意圖；
[0016]圖3為經(jīng)典二級增壓結構示意圖；
[0017]圖4為本實用新型流程圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖舉例對本實用新型做更詳細地描述:
[0019]結合圖1?4，本實用新型將相繼增壓和二級增壓兩種增壓結構通過改動融合在一起，并提出兩種增壓形式切換的控制方法，實現(xiàn)了相繼增壓和二級增壓有機結合，使兩種增壓形式優(yōu)缺點互補。本實用新型可用于兩個及以上廢氣渦輪增壓器的增壓系統(tǒng)，以兩個廢氣渦輪增壓器為例，可實現(xiàn)單渦輪增壓器、兩渦輪增壓器并聯(lián)-相繼增壓、兩渦輪增壓器串聯(lián)-二級增壓三種模式。
[0020]本實用新型裝置結構包括基本增壓器壓氣機進氣閥1、壓氣機連通閥2、基本增壓器壓氣機3、基本增壓器渦輪4、進氣總管連通管5、中冷器6、排氣總管連通管7、轉速傳感器8、A列進氣總管9、進氣歧管10、內(nèi)燃機組11、排氣歧管12、A列排氣總管13、B列排氣總管14、B列進氣總管15、齒條位置傳感器16、燃氣閥17、空氣閥18、切換控制器19、渦輪連通管20、壓氣機連通管21、受控增壓器壓氣機22、受控增壓器渦輪排氣管23、受控增壓器壓氣機進氣管24、受控增壓器渦輪25、渦輪連通閥26、基本增壓器渦輪排氣閥27、基本增壓器禍輪排氣管28、基本增壓器壓氣機進氣管29。
[0021]按圖1所示來說明本實用新型主要部件的位置關系:
[0022]基本增壓器壓氣機進氣管29分別與大氣和壓氣機連通管21連通，壓氣機3出口與A列進氣總管9連通。基本增壓器渦輪4進口與A列排氣總管13連通，其排氣管28分別與大氣和渦輪連通管20連通。受控增壓器壓氣機進氣管24與大氣連通，壓氣機22出口分別與B列進氣總管15和壓氣機連通管21連通。受控增壓器渦輪25進口分別與B列排氣總管14和渦輪連通管20連通，其排氣管23與大氣連通。基本增壓器壓氣機進氣閥I安裝在壓氣機進氣管29上，處于進氣管29和壓氣機連通管21接口上游?；驹鰤浩鳒u輪排氣閥27安裝在渦輪排氣管28上，處于渦輪排氣管28和渦輪連通管20接口下游。壓氣機連通管21兩端分別與基本增壓器壓氣機進氣管29和B列進氣總管15連通。渦輪連通管20兩端分別與基本增壓器渦輪排氣管28和B列排氣總管14連通。進氣總管連通管5兩端分別與A列進氣總管9和B列進氣總管15連通。排氣總管連通管7兩端分別與A列排氣總管13和B列排氣總管14連通。燃氣閥17安裝在處于渦輪連通管20和排氣總管連通管7之間的B列排氣總管14上?？諝忾y18安裝在處于壓氣機連通管21和進氣總管連通管5之間的B列進氣總管15上。
[0023]結合圖1、2、3說明本實用新型在結構上將相繼增壓、二級增壓有機結合并實現(xiàn)兩者切換的設計。實現(xiàn)相繼增壓的主要部件包括:基本增壓器、受控增壓器、燃氣閥和空氣閥；實現(xiàn)二級增壓的主要部件包括:高壓級增壓器、低壓級增壓器、低壓級渦輪旁通閥和低壓級壓氣機旁通閥。本實用新型采用兩臺增壓器:基本增壓器3、4和受控增壓器22、25，分別充當相繼增壓結構中的基本增壓器和受控增壓器，還充當二級增壓結構中的高壓級增壓器和低壓級增壓器。采用空氣閥18和燃氣閥17，分別充當相繼增壓結構中的空氣閥和燃氣閥，還充當二級增壓結構中的高壓級壓氣機旁通閥和高壓級渦輪旁通閥。采用壓氣機連通管21和渦輪連通管20，相當于圖3中的壓氣機連通管和渦輪連通管。采用基本增壓器壓氣機進氣閥1、基本增壓器渦輪排氣閥27、壓氣機連通閥2、渦輪連通閥26、空氣閥17和燃氣閥18，閥1、閥27開啟并且閥2、閥26關閉時，相當于圖3中二級增壓結構，閥17相當于圖3中的高壓級渦輪旁通閥，閥18相當于圖3中的高壓級壓氣機旁通閥；閥2、閥26開啟并且閥1、閥27關閉時，相當于圖2中相繼增壓結構，閥17相當于圖2中的燃氣閥，閥18相當于圖2中的空氣閥。
[0024]本實用新型實現(xiàn)切換的控制方法:
[0025]步驟1:切換控制器19采集轉速傳感器8、齒條位置傳感器16信號。由轉速、噴油器齒條位置、最佳增壓模式三者制成的切換控制MAP圖，其中轉速、噴油器齒條位置作為切換控制MAP圖的輸入信號。切換控制MAP圖上存在單渦輪增壓器、兩渦輪增壓器串聯(lián)、兩渦輪增壓器并聯(lián)三種增壓模式，分別作為內(nèi)燃機處于低流量低壓比、高流量低壓比、低流量高壓比三種不同進氣需求時的最佳增壓模式。用采集到的轉速、齒條位置信號，通過查切換控制MAP圖得出最佳增壓模式。
[0026]步驟2:判斷穩(wěn)定時間是否超過設定值t，若超過，采用步驟I得到的最佳增壓模式；若未超過，保持上一控制循環(huán)的最佳增壓模式不變，跳轉至步驟I。
[0027]步驟3:判斷當前控制循環(huán)和上一控制循環(huán)的最佳增壓模式是否改變，若改變，對