相继增压柴油机切换稳定装置及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种发动机装置及其控制方法。
【背景技术】
[0002]相继增压技术是指采用两台或者多台涡轮增压器，根据柴油机运行工况的不同，使用不同数量的涡轮增压器与之并联运行，是改善高增压柴油机低工况性能的有效方法，具有结构简单，可靠性高，易于在现有涡轮增压柴油机上实现的优点，目前已经得到越来越广泛的应用。
[0003]相继增压切换延迟时间是确定相继增压的关键技术之一，随着柴油机转速和负荷的增压，相继增压系统中的燃气阀和空气阀先后打开，受控增压器投入运行。在切换过程中，由于增压器自身转速惯量等因素，受控增压器无法立即响应投入工作，即具有滞后性，所以燃气阀必须先于空气阀一定时间打开，防止切换过程中受控增压器发生喘振。但是，由于燃气阀的开启，使基本增压器的废气流量瞬时减少，而空气阀需延迟一段时间再开启，这期间受控增压器无法向发动机提供增压空气，造成发动机转速波动、运行不平稳等不良现象。
[0004]由于具有快速的响应特性和灵活的工作方式，电辅助涡轮增压技术逐渐收到关注并进入研发过程。当低速大负荷、加速工况时，电机启动驱动压气机工作，电能转化为压气机的动能，以提高进气压力；当发动机工作在高速或大负荷时，电机关闭，发电机启动，回收涡轮能量中一部分转化为电能。电辅助增压主要有三种实现方式:电机前置、电机中置以及电辅助增压器独立布置。
[0005]目前已授权或公开的专利中，涉及到电辅助增压涡轮增压器的较多。如申请号为“200720017195.X”的“电辅助涡轮增压器”专利，提供了一种电辅助涡轮增压器，将电辅助装置设置于压气机壳的进气口外侧，以克服涡轮增压器高温对电辅助装置的限制，但是该电辅助装置改变了增压器的平衡，会产生振动问题，对增压器工作不利。申请号为“200820225752.8”的“一种电辅助涡轮增压器”，在专利“电辅助涡轮增压器”的基础上，在电磁转子与压气机叶轮之间设置了转子轴承支撑装置，以此来消除增压器轴系不平衡带来的振动问题。但是由于电机转子与涡轮增压器连接轴固连在一起，涡轮增压器长时间高速运转会降低电机的运行性能，类似将电辅助装置与涡轮增压器集成一起的方案值得进一步改进。同时，上述专利均是把电辅助增压技术单纯运用在涡轮增压器上，旨在解决全工况的理想匹配和涡轮滞后效应。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供能够消除相继增压柴油机切换时间延迟问题，改善切换过程稳定性的相继增压柴油机切换稳定装置及控制方法。
[0007]本发明的目的是这样实现的:
[0008]本发明相继增压柴油机切换稳定装置，包括基本增压器、受控增压器、柴油机气缸，其特征是:基本增压器的压气机通过A列进气管连接柴油机气缸，基本增压器的涡轮通过A列排气管连接柴油机气缸，受控增压器的压气机通过B列进气管连接柴油机气缸，受控增压器的涡轮通过B列排气管连接柴油机气缸，A列进气管上安装A列中冷器，B列进气管上安装B列中冷器、空气阀、放气阀，B列排气管上安装燃气阀，A列进气管和B列进气管之间通过进气连通管连通，A列排气管和B列排气管之间通过排气连通管连通管，燃气阀设置在排气连通管和B列排气管连接处与受控增压器的涡轮之间，放气阀设置在受控增压器的压气机与空气阀之间，空气阀设置在进气连通管和B列进气管连接处与放气阀之间，受控增压器的轴通过离合器连接电机。
[0009]本发明相继增压柴油机切换稳定装置还可以包括:
[0010]1、基本增压器和受控增压器的轴上分别安装第一转速传感器和第二转速传感器，基本增压器压气机后方的A列进气管上安装第一压力传感器，受控增压器压气机后方的B列进气管上安装第二压力传感器。
[0011]本发明相继增压柴油机切换控制方法，其特征是:采用如下稳定装置:
[0012]包括基本增压器、受控增压器、柴油机气缸，基本增压器的压气机通过A列进气管连接柴油机气缸，基本增压器的涡轮通过A列排气管连接柴油机气缸，受控增压器的压气机通过B列进气管连接柴油机气缸，受控增压器的涡轮通过B列排气管连接柴油机气缸，A列进气管上安装A列中冷器，B列进气管上安装B列中冷器、空气阀、放气阀，B列排气管上安装燃气阀，A列进气管和B列进气管之间通过进气连通管连通，A列排气管和B列排气管之间通过排气连通管连通管，燃气阀设置在排气连通管和B列排气管连接处与受控增压器的涡轮之间，放气阀设置在受控增压器的压气机与空气阀之间，空气阀设置在进气连通管和B列进气管连接处与放气阀之间，受控增压器的轴通过离合器连接电机，基本增压器和受控增压器的轴上分别安装基本增压器转速传感器和受控增压器转速传感器，基本增压器压气机后方的A列进气管上安装基本增压器压力传感器，受控增压器压气机后方的B列进气管上安装受控增压器压力传感器；
[0013](I)分别采集基本增压器转速传感器和受控增压器转速传感器的转速信号以及基本增压器压力传感器和受控增压器压力传感器的压力信号；
[0014](2)当柴油机工况满足受控增压器切入的条件时，同时打开燃气阀和空气阀，并启动电机，电机带动受控增压器运转；
[0015](3)判断基本增压器转速传感器和受控增压器转速传感器的转速，当两者的相对误差不低于10%时，维持电机继续工作；当两者相对误差低于10%时，再对基本增压器压力传感器和受控增压器压力传感器的压力进行判断；
[0016](4)判断基本增压器压力传感器与受控增压器压力传感器的压力是否相等，若不相等，则维持电机继续工作，若相等，则控制离合器使电机与受控增压器分离并关闭电机，至此受控增压器切入进行工作；
[0017](5)继续采集基本增压器转速传感器和受控增压器转速传感器的转速信号以及基本增压器压力传感器和受控增压器压力传感器的压力信号，当柴油机工况满足受控增压器切出条件时，同时关闭燃气阀和空气阀，并打开放气阀，控制电机通过离合器与受控涡轮增压器结合，利用受控增压器运转的惯性力带动电机对蓄电池进行充电，至此受控增压器切出。
[0018]本发明的优势在于:本发明可以在相继增压柴油机切换过程中对受控增压器进行辅助增压，消除相继增压系统切换时间延迟问题，防止发动机转速波动，提高了切换过程的稳定性。通过离合装置控制有效避免了涡轮增压器高温、高转速的工作环境对电辅助装置的限制。利用受控增压器切出后的惯性力对电辅助装置中蓄电池进行充电，充分利用能源的同时，有助于受控增压器快速停止工作。
【附图说明】
[0019]图1为本发明装置的结构示意图；
[0020]图2为本发明方法的流程图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图举例对本发明做更详细地描述:
[0022]结合图1?2，本发明的相继增压柴油机切换稳定装置，涡轮增压器与柴油机气缸通过管道连接，涡轮增压器包括基本增压器I和受控增压器12，其中受控增压器12的压气机前设置有电机10以及离合装置，中冷器安装在涡轮增压器与柴油机气缸相连的管道上，包括A列中冷器5和B列中冷器6。燃气阀3安装在受控增压器12涡轮入口与废气连通管之间，空气阀8安装在受控增压器12压气机出口与B列中冷器6入口之间，放气阀9安装在空气阀8和受控增压器12压气机出口之间。
[0023]在涡轮增压器连接轴上安装有转速传感器13、14，用来测量涡轮增压器转速。在涡轮增压器压气机出口处安装压力传感器2、10，用来测量压气机出口压力。电机10同时具有发电机功能，位置布置在受控增压器12压气机前，并设置有相应的离合装置，电机10转子与受控增压器12连接轴默认为结合状态。离合装置的控制根据采集转速传感器和压力传感器信号而定。
[0024]相继增压柴油机切换稳定控制方法流程如下:
[0025](I)分别采集基本增压器转速传感器13和受控增压器转速传感器14的转速信号，基本增压器压力传感器2和受控增压器压力传感器10的压力信号。
[0026](2)若满足切换的条件，同时打开燃气阀3和空气阀8，并启动电机11，电机11带动受控增压器12高速运转。
[0027](3)判断基本增压器转速传感器14和受控增压器转速传感器13的转速，当两者的相