一种可调柴油机顺序增压结构及增压方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及的是一种柴油机相继增压结构及增压方法。
【背景技术】
[0002]增压技术目前已经成为船用柴油机领域广泛采用的技术手段，它能够有效的提高柴油机的经济性、动力性以及排放性。随着高压比、高效率涡轮增压的发展，增压柴油机的增压程度也越来越高了，这也带来了一些新的问题。由于涡轮增压器与柴油机需要配合运行，如何兼顾柴油机所有工况，提高涡轮增压器与柴油机的匹配性能，从而保证柴油机良好的运行性能，成为了急需解决的问题。
[0003]目前已有的解决方案中，如相继增压、进排气旁通增压、变截面涡轮增压、高工况放气增压等，虽然都一定程度的提高涡轮增压器与柴油机的匹配性能，但每一种增压系统均是各有优缺点。
[0004]相继增压是旨在扩大压缩比、高压发动机的工作范围，提高低工况性能的技术手段，基本原理是采用多个涡轮增压器，随着发动机转速和负荷的增加，相继按次序地投入运行，从而保证涡轮增压器始终工作在高效率区，获得良好的低速大扭矩性能。当相继增压系统中两个或者两个以上涡轮增压器大小不同时，则衍生出了大小涡轮增压器顺序增压系统，其基本工作原理与相继增压是相同的。
[0005]高工况放气增压旨在解决柴油机缸内最高爆发压力过高，对柴油机进气采取部分旁通的技术手段，从而保证柴油机在高负荷、高转速下的运行性能。
[0006]由于相继增压是并联运行，因此更多适用于流量范围大而压比低的工况点，特别是高转速、低负荷工况。为了进一步改善高增压柴油机低工况性能，扩大涡轮的当量流通面积的变化范围，考虑将各增压系统有机结合起来，也就是将各增压系统的优点结合起来充分利用，从而覆盖柴油机更多工况。
[0007]目前，相关专利中，如申请号:200710144757.9的专利“可调相继复合涡轮增压系统”中记载的通过设置4个控制阀实现单台涡轮增压、两台并联涡轮增压、进排气旁通涡轮增压、高工况放气涡轮增压之间的切换，扩大了增压柴油机的运行范围；如申请号:200510025774.0的专利“大小涡轮增压器串并联可调高增压系统”中通过4个控制阀及相应胖通管路，实现了单级涡轮增压、相继涡轮增压和两级涡轮增压，使涡轮当量流通面积的变化范围更广;再如申请号为:201310277421.4的专利“多模式大小涡轮增压器柴油机顺序增压结构”通过设置6个控制阀来实现非增压模式、小涡轮增压器模式、大涡轮增压器模式以及大小涡轮增压器模式的切换。以上专利均存在值得改进的地方，如对增压柴油机的怠速或者暖机工况并无改善效果，或者改进后的系统成本及复杂性问题还有待提高。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供可以实现自然吸气模式、单涡轮增压模式、双涡轮并联增压模式以及高负荷放气增压模式之间的切换的一种可调柴油机顺序增压结构及增压方法。
[0009]本发明的目的是这样实现的:
[0010]本发明一种可调柴油机顺序增压结构，其特征是:包括A列气缸、B列气缸、第一涡轮增压器、第二涡轮增压器，第一涡轮增压器包括同轴的第一压气机和第一涡轮，第二涡轮增压器包括同轴的第二压气机和第二涡轮，第一压气机通过A列进气管连接A列气缸，第一涡轮通过A列排管连接A列气缸，第二压气机通过B列进气管连接B列气缸，第二涡轮通过B列排气管连接B列气缸，A列进气管和B列进气管之间通过进气连通管相通，A列排气管和B列排气管之间通过排气连通管相通，在第一涡轮与排气连通管之间的A列排气管上安装基本三通阀，基本三通阀的第一通道连接排气连通管，基本三通阀的第二通道连接第一涡轮，基本三通阀的第三通道连通大气，在第二压气机与进气连通管之间的B列进气管上安装受控三通阀，受控三通阀的第一通道连接进气连通管，受控三通阀的第二通道连接第二压气机，受控三通阀的第三通道连通大气。
[0011]本发明一种可调柴油机顺序增压结构还可以包括:
[0012]1、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，在第二涡轮与排气连通管之间的B列排气管上安装燃气阀。
[0013]本发明一种可调柴油机顺序增压方法，其特征是:采用如下增压结构:
[0014]包括A列气缸、B列气缸、第一涡轮增压器、第二涡轮增压器，第一涡轮增压器包括同轴的第一压气机和第一涡轮，第二涡轮增压器包括同轴的第二压气机和第二涡轮，第一压气机通过A列进气管连接A列气缸，第一涡轮通过A列排管连接A列气缸，第二压气机通过B列进气管连接B列气缸，第二涡轮通过B列排气管连接B列气缸，A列进气管和B列进气管之间通过进气连通管相通，A列排气管和B列排气管之间通过排气连通管相通，在第一涡轮与排气连通管之间的A列排气管上安装基本三通阀，基本三通阀的第一通道连接排气连通管，基本三通阀的第二通道连接第一涡轮，基本三通阀的第三通道连通大气，在第二压气机与进气连通管之间的B列进气管上安装受控三通阀，受控三通阀的第一通道连接进气连通管，受控三通阀的第二通道连接第二压气机，受控三通阀的第三通道连通大气;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，在第二涡轮与排气连通管之间的B列排气管上安装燃气阀；
[0015](I)柴油机处于怠速或暖机:打开基本三通阀的第一通道和第三通道，保持基本三通阀的第二通道关闭；打开受控三通阀的第一通道和第三通道，保持受控三通阀的第二通道关闭;关闭燃气阀；
[0016]空气由受控三通阀的第一通道-第三通道间路径进入B列进气管，之后通过进气连通管分别进入A、B列气缸参与燃烧;柴油机排气由排气连通管汇入A列排气管，经由基本三通阀第一通道-第三通道间路径排入大气，此时，第一、二涡轮增压器均不工作；
[0017]上述即自然吸气工作模式；
[0018](2)柴油机处于低转速、低负荷:打开基本三通阀的第一通道和第二通道，保持基本三通阀的第三通道关闭；关闭受控三通阀的第一通道;关闭燃气阀；
[0019]柴油机排气由排气连通管汇入A列排气管，经由基本三通阀第一通道-第二通道间路径流入第一涡轮，完成膨胀做功之后排入大气;空气由第一压气机入口进入，通过进气连通管分别进入A、B列气缸参与燃烧;此时有且仅有第一涡轮增压器投入工作；
[0020]上述即单涡轮增压工作模式；
[0021](3)柴油机处于中高转速、中高负荷:打开基本三通阀的第一通道和第二通道，保持基本三通阀的第三通道关闭；打开燃气阀，延迟打开受控三通阀的第一通道和第二通道，保持受控三通阀的第三通道关闭；
[0022]柴油机排气通过A列排气管，流经基本三通阀第一通道-第二通道间路径进入第一涡轮，带动第一压气机工作，之后排入大气;柴油机排气通过B列排气管，流经燃气阀之后进入第二祸轮，带动第二压气机工作，之后排入大气;空气分别由第一压气机和第二压气机进入，第一压气机出口的压缩空气，通过进气连通管分别进入A、B列气缸参与燃烧;第二压气机出口的压缩空气，经由受控三通阀第二通道-第一通道间路径，通过进气连通管分别进入A、B列气缸参与燃烧;此时第一、二涡轮增压器均投入工作；
[0023]上述即双涡轮并联增压工作模式；
[0024](4)当柴油机负荷过高:同时打开基本三通阀所有通道，同时打开受控三通阀所有通道，部分废气由基本三通阀第一通达-第三通道直接排入大气，部分空气由受控三通阀第一通道-第三通道间路径直接排入大气，即为高负荷放气增压模式。
[0025]本发明的优势在于:在传统相继增压系统结构的基础上，用一个三通阀替代原有的空气阀，并在基本涡轮前添加三通阀，通过两个三通阀的灵活控制，可以分别实现自然吸气模式、单涡轮增压模式、双涡轮并联增压模式及高工况放