[发明专利]带有多个可变式涡轮增压器的大型两冲程柴油发动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种设置有多个可变式涡轮增压器的大型多缸两冲程柴油 发动机，并且具体地涉及多个可变式涡轮增压器的控制。

背景技术

由于两冲程柴油发动机尺寸巨大，所以大型两冲程柴油发动机已经设 置有多个涡轮增压器。大型两冲程柴油发动机是通常带有5-14个直列气 缸的巨型机器。扫气箱沿着发动机的整个长度延伸，并且能够比30m还长。

理论上讲，这些发动机能够设置有单个巨型涡轮增压器。但是，构造 一个这种尺寸的涡轮增压器在技术上非常困难因此是非常昂贵的。从而， 这些大型两冲程柴油发动机通常设置有两个、三个、四个或更多个涡轮增 压器。这些涡轮增压器沿着发动机的长度均匀地分布。

这些已知的发动机设置有传统的涡轮增压器，即这些涡轮增压器不是 可变类型的。可变式涡轮增压器的优点在于，它们能够在局部负载时提供 高扫气压力，而不会在高负载时提供高压力。涡轮增压器的速度在高负载 时被相对减小。该特征类似于废气旁路，但是具有更高的效率。结果是压 缩机侧将更接近喘振线而运动，因而必须非常精确地控制以避免喘振和停 转。用于单个可变式涡轮增压器的合适的控制系统是已知的，但是这些已 知的控制系统不适合于多个并联的可变式涡轮增压器，在发动机是大型两 冲程柴油发动机时更不适合。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有多个可变式涡轮增压器的大型两冲程柴 油发动机。

可变式涡轮增压器能够在发动机的可行的运行条件下高效率运行。可 变式涡轮增压器的最优设定值通常接近于喘振极限(喘振线)，并且当接 近喘振极限运行时涡轮增压器必须精确地控制以避免停转。

本发明的发明人已经意识到用在只有一个可变式涡轮增压器的小型发 动机上的现有的控制系统由于以下原因而不能在大型两冲程柴油发动机 上对多个可变式涡轮增压器起作用。其中一个原因是多个可变式涡轮增压 器会彼此影响，从而改变一个可变式涡轮增压器的设定值将会对于其它可 变式涡轮增压器的运行具有影响。而且，本发明人意识到每个可变式涡轮 增压器的运行条件依赖于其沿着发动机的位置。沿着发动机的这种位置会 对单个可变式涡轮增压器的运行具有相当大的影响，因为在扫气箱内具有 很大的压力波动。在大型两冲程柴油发动机中，这种波动大到足以对于涡 轮增压器的运行具有影响：压力波动导致相关涡轮增压器的速度发生波 动。通常，低频压力波动在接近扫气箱的极端时最坏。本发明人还意识到 多个涡轮增压器中的各个涡轮增压器的运行情形彼此都不同，因为通常多 个涡轮增压器中仅有一个或两个同时受到检修。从而，多个涡轮增压器中 的一些将在近期受到检修，而多个涡轮增压器中的其它一些将在次佳运行 情形下运行，从而产生了考虑这些差异的控制系统的需要。

本发明人还意识到对于可变式涡轮增压器而言，比传统的涡轮增压器 具有更大的机械公差。从而多个可变类型的涡轮增压器中各个涡轮增压器 之间的差异比传统的涡轮增压器的更大。

该目的是通过提供一种大型两冲程柴油发动机实现的，其具有：多个 气缸，所述多个气缸全部直列设置；多个喷嘴面积可变式涡轮增压器，所 述可变式涡轮增压器并联于发动机的全部气缸共有的废气箱和全部气缸 共有的扫气箱之间；耦联到所述可变式涡轮增压器的控制器，所述控制器 包括外部压力回路和内部速度回路，外部压力回路包括压力控制器，内部 速度回路包括速度控制器，所述压力控制器配置成产生一个与期望的可变 式涡轮增压器的总喷嘴面积相适应的信号，该信号被传送到在所述内部速 度回路中的可变式涡轮增压器的速度控制器，，所述速度控制器配置成单 独控制每个涡轮增压器的速度。

通过提供确保扫气箱中具有正确压力的外部控制回路，从而使得用于 每个可变式涡轮增压器的内部速度控制回路稳定，并且获得并联到大型两 冲程柴油发动机的扫气箱上的多个可变式涡轮增压器的柔性控制系统。

优选地，速度控制器配置成使得对于各个可变式涡轮增压器中的每个 都获得大致相等的速度。

速度控制器能够配置成补偿其中一个可变式涡轮增压器的设定值改变 对其它可变式涡轮增压器的影响。

速度控制器能够配置成补偿由扫气箱中的低频压力波的不同影响造成 的速度差异，所述低频压力波的不同影响由各个涡轮增压器位置的不同而 造成。

速度控制器能够配置成补偿各个涡轮增压器的维护状态。