涡轮旁通阀可调的两级电控气动增压系统技术方案

一种涡轮旁通阀可调的两级电控气动增压系统，包括高、低压级涡轮增压器、高低压级中冷器和调节装置；所述高、低压级涡轮增压器包括串联的高压级涡轮增压器和低压级涡轮增压器，所述高压级涡轮增压器包括高压级旁通阀涡轮机和高压级压气机，所述低压级增压器包括低压级旁通阀涡轮机和低压级压气机；所述高低压级中冷器由高压级压气机中冷器与低压级压气机中冷器组成；所述调节装置包括真空泵、电磁阀、气动执行器、旁通阀和连接管路。该系统能够实现变海拔全工况增压器各阀门开度与开闭进行及时调节，使发动机在海拔5000m标定点功率恢复平原标定点90％目标。

【技术实现步骤摘要】
涡轮旁通阀可调的两级电控气动增压系统
本技术涉及发动机增压
，特别涉及一种涡轮旁通阀可调的两级电控气动增压系统及其变海拔控制方法。
技术介绍
涡轮增压器是利用发动机排出的废气的压力来驱动涡轮，然后利用涡轮的扭矩旋转压气机将吸入空气推入发动机，用以提高输出功率。随海拔升高，大气压力降低，增压器增压能力下降，发动机功率随之下降，为了使发动机在5000m海拔高度恢复功率达到平原功率90％的目标，压气机增压压力在最大扭矩点至标定点区间内至少达到平原增压压力水平甚至更高。若采用单级增压，目前没有任何一款压气机能够满足如此高的压比和流量范围要求，因此需要采用二级可调增压。目前可调增压主要有可变截面增压与涡轮旁通阀可调增压，可变截面增压理论优势明显，但其结构的复杂性、可靠性与体积限制了其应用，涡轮旁通阀可调增压器相较可变截面增压器体积小且可靠性高，针对高原环境采用两级涡轮旁通阀可调的增压器更为合适。目前两级增压变海拔控制方法大多针对固定海拔稳态工况，当两级增压设计匹配点选择为平原地区的发动机，在高原地区运行时，由于空气密度降低，发动机功率也会相应下降。当两级增压设计匹配点选择为高原地区发动机，到了平原地区运行时，发动机低速段的排放性、高速段经济性会严重下降。在发动机瞬态工况时，发动机瞬态性能恶化严重，因此增压器变海拔控制方法需针对全工况进行设计。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有可调两级增压系统存在的技术缺陷，提供一种涡轮旁通阀可调的两级电控气动增压系统，该系统能够实现变海拔全工况增压器各阀门开度与开闭进行及时调节，使发动机在海拔5000m标定点功率恢复平原标定点90％目标。如上构思，本技术的技术方案是：一种涡轮旁通阀可调的两级电控气动增压系统，包括柴油机、柴油机进气歧管(5)、排气总管(9)、ECU(16)、油门位置传感器(4)、发动机转速传感器(1)和大气环境压力传感器(23)，其特征在于：包括高、低压级涡轮增压器、高、低压级中冷器和调节装置；所述高、低压级涡轮增压器包括串联的高压级涡轮增压器和低压级涡轮增压器，所述高压级涡轮增压器包括高压级旁通阀涡轮机(20)和高压级压气机(19)，所述低压级增压器包括低压级旁通阀涡轮机(28)和低压级压气机(27)；所述高、低压级中冷器由高压级压气机中冷器(12)与低压级压气机中冷器(25)组成；所述高压级涡轮机入口(20′)和高压级涡轮机旁通阀进气管路(14)连接排气总管(9)；高压级涡轮机出口(20″)和高压级涡轮机旁通阀排气管路(14′)连接低压级涡轮机进口(28′)与低压级涡轮机旁通阀进气管路(26)；低压级涡轮机出口(28″)与低压级涡轮机旁通阀排气管路(26′)连接环境；低压级压气机进口(27′)连接环境，低压级压气机出口(27″)连接低压级压气机中冷器进口(25′)，低压级压气机中冷器出口(25″)连接高压级压气机进口(19′)和高压级旁通管路(11′)；高压级压气机出口(19″)连接高压级压气机中冷器进口(12′)，高压级压气机旁通阀管路(11)和高压级压气机中冷器出口(12″)连接进气歧管(5)；所述低压级压气机中冷器(25)和高压级压气机(19)之间设置低压级中冷后压力传感器(24)，高压级压气机中冷器(12)和进气歧管(5)间设置高压级中冷后压力传感器(8)和进气温度传感器(6)；排气总管(9)设置排气温度传感器(13)；所述调节装置由机械式真空泵(2)、电磁阀(3)、高压级涡轮机旁通阀(21)、高压级涡轮机旁通阀气动执行器(22)、低压级涡轮机旁通阀(29)、低压级涡轮机旁通阀气动执行器(30)、高压级压气机旁通阀(18)、高压级压气机旁通阀气动执行器(17)及相应管路组成；所述真空泵(2)由发动机曲轴引出，所述电磁阀(3)内包含三个及以上电磁阀开关，以分别连接真空泵(2)、高压级涡轮机旁通阀气动执行器(22)、低压级涡轮机旁通阀气动执行器(30)、高压级压气机旁通阀气动执行器(17)；所述电磁阀(3)、高压级中冷后压力传感器(8)、低压级中冷后压力传感器(24)、排气温度传感器(13)、发动机转速传感器(1)、油门位置传感器(4)、进气温度传感器(6)、大气环境压力传感器(23)和高、低压级涡轮旁通阀气动执行器(22)和(30)、高压级压气机旁通阀气动执行器(17)中的内置压力传感器连接发动机总控制器ECU(16)。上述高压级涡轮机旁通阀(21)和低压级涡轮机旁通阀为内置式调节阀(29)。上述高压级压气机旁通阀(18)为外置调节阀。与现有技术相比，本技术的优势在于：本技术的高压级涡轮机旁通阀开度、低压级涡轮机旁通阀开度和高压级压气机旁通阀开闭由ECU控制电磁阀来控制气动执行器调节。发动机处在怠速、低速工况，由于废气能量低，所需进气量小，只需高压级涡轮增压器就能满足发动机工作需求。当发动机处于中高转速时，为所需进气量较大，且进气流量均在两级增压器较高效率范围，两级涡轮增压器同时工作既可以提供充足进气量又可以减小排气损失。当发动机处于高转速时，进气量超过高压级压气机高压级增压器运行范围，此时只有低压级增压器工作，高压级涡轮机与高压级压气机旁通阀均处于全开状态。发动机工作在平原时，相较于高原大气压力较高，转速由低到高，低压级增压器介入转速较高，高压级增压器脱离工作转速较高。增压器通过标定MAP进行闭环反馈与开环前馈组合控制，可以实现不同海拔全工况发动机增压压力调节，从而达到发动机在海拔5000m标定点功率恢复平原条件标定点的90％目标。附图说明图1为涡轮旁通阀可调的两级电控气动增压系统结构示意图；图2为涡轮旁通阀可调的两级电控气动增压系统控制流程示意图。图中：1——发动机转速传感器；2——机械式真空泵；3——电磁阀；4——油门位置传感器；5——进气歧管；6——进气温度传感器；7——柴油机；8——高压级中冷后压力传感器；9——排气总管；10——高压级压气机旁通阀调节装置管路；11——高压级压气机旁通阀管路；12——高压级压气机中冷器；12′——高压级压气机中冷器进口；12″——高压级压气机中冷器出口；13——排气温度传感器；14——高压级涡轮机旁通阀进气管路；14′——高压级涡轮机旁通阀排气管路；15——高压级涡轮机旁通阀调节装置管路；16——ECU；17——高压级压气机旁通阀气动执行器；18——高压级压气机旁通阀；19——.高压级压气机；19′——高压级压气机进口；19″——高压级压气机出口；20——高压级旁通阀涡轮机；20′——高压级涡轮机进口；20″——高压级涡轮机出口；21——高压级涡轮机旁通阀；21′——高压级涡轮机旁通阀进口；21″——高压级涡轮机旁通阀出口；22——高压级涡轮机旁通阀气动执行器；23——大气环境压力传感器；24——低压级中冷后压力传感器；25——低压级压气机中冷器；25′——低压级压气机中冷器进口；25″——低压级压气机中冷器出口；26——低压级涡轮机旁通阀进气管路；26′——低压级涡轮机旁通阀排气管路；27——低压级压气机；27′——低压级压气机进口；27″——低压级压气机出口；28——低压级旁通阀涡轮机；28′——低压级涡轮机进口；28″——低压级涡轮机出口；29——低压级涡轮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涡轮旁通阀可调的两级电控气动增压系统，包括柴油机、柴油机进气歧管(5)、排气总管(9)、ECU(16)、油门位置传感器(4)、发动机转速传感器(1)和大气环境压力传感器(23)，其特征在于：包括高、低压级涡轮增压器、高、低压级中冷器和调节装置；所述高、低压级涡轮增压器包括串联的高压级涡轮增压器和低压级涡轮增压器，所述高压级涡轮增压器包括高压级旁通阀涡轮机(20)和高压级压气机(19)，所述低压级增压器包括低压级旁通阀涡轮机(28)和低压级压气机(27)；所述高、低压级中冷器由高压级压气机中冷器(12)与低压级压气机中冷器(25)组成；所述高压级涡轮机入口(20′)和高压级涡轮机旁通阀进气管路(14)连接排气总管(9)；高压级涡轮机出口(20″)和高压级涡轮机旁通阀排气管路(14′)连接低压级涡轮机进口(28′)与低压级涡轮机旁通阀进气管路(26)；低压级涡轮机出口(28″)与低压级涡轮机旁通阀排气管路(26′)连接环境；低压级压气机进口(27′)连接环境，低压级压气机出口(27″)连接低压级压气机中冷器进口(25′)，低压级压气机中冷器出口(25″)连接高压级压气机进口(19′)和高压级旁通管路(11′)；高压级压气机出口(19″)连接高压级压气机中冷器进口(12′)，高压级压气机旁通阀管路(11)和高压级压气机中冷器出口(12″)连接进气歧管(5)；所述低压级压气机中冷器(25)和高压级压气机(19)之间设置低压级中冷后压力传感器(24)，高压级压气机中冷器(12)和进气歧管(5)间设置高压级中冷后压力传感器(8)和进气温度传感器(6)；排气总管(9)设置排气温度传感器(13)；所述调节装置由机械式真空泵(2)、电磁阀(3)、高压级涡轮机旁通阀(21)、高压级涡轮机旁通阀气动执行器(22)、低压级涡轮机旁通阀(29)、低压级涡轮机旁通阀气动执行器(30)、高压级压气机旁通阀(18)、高压级压气机旁通阀气动执行器(17)及相应管路组成；所述真空泵(2)由发动机曲轴引出，所述电磁阀(3)内包含三个及以上电磁阀开关，以分别连接真空泵(2)、高压级涡轮机旁通阀气动执行器(22)、低压级涡轮机旁通阀气动执行器(30)、高压级压气机旁通阀气动执行器(17)；所述电磁阀(3)、高压级中冷后压力传感器(8)、低压级中冷后压力传感器(24)、排气温度传感器(13)、发动机转速传感器(1)、油门位置传感器(4)、进气温度传感器(6)、大气环境压力传感器(23)、高压级涡轮机旁通阀气动执行器(22)、低压级涡轮机旁通阀气动执行器(30)、高压级压气机旁通阀气动执行器(17)中的内置压力传感器连接发动机总控制器ECU(16)。...

【技术特征摘要】
1.一种涡轮旁通阀可调的两级电控气动增压系统，包括柴油机、柴油机进气歧管(5)、排气总管(9)、ECU(16)、油门位置传感器(4)、发动机转速传感器(1)和大气环境压力传感器(23)，其特征在于：包括高、低压级涡轮增压器、高、低压级中冷器和调节装置；所述高、低压级涡轮增压器包括串联的高压级涡轮增压器和低压级涡轮增压器，所述高压级涡轮增压器包括高压级旁通阀涡轮机(20)和高压级压气机(19)，所述低压级增压器包括低压级旁通阀涡轮机(28)和低压级压气机(27)；所述高、低压级中冷器由高压级压气机中冷器(12)与低压级压气机中冷器(25)组成；所述高压级涡轮机入口(20′)和高压级涡轮机旁通阀进气管路(14)连接排气总管(9)；高压级涡轮机出口(20″)和高压级涡轮机旁通阀排气管路(14′)连接低压级涡轮机进口(28′)与低压级涡轮机旁通阀进气管路(26)；低压级涡轮机出口(28″)与低压级涡轮机旁通阀排气管路(26′)连接环境；低压级压气机进口(27′)连接环境，低压级压气机出口(27″)连接低压级压气机中冷器进口(25′)，低压级压气机中冷器出口(25″)连接高压级压气机进口(19′)和高压级旁通管路(11′)；高压级压气机出口(19″)连接高压级压气机中冷器进口(12′)，高压级压气机旁通阀管路(11)和高压级压气机中冷器出口(12″)连接进气歧管(5)；所述低压级压气机中冷器(25)和高压级压气机(19)之间设置低压级中冷后压力传感器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘瑞林，刘大川，张众杰，周广猛，董素荣，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军军事交通学院，
类型：新型
国别省市：天津,12