二级增压系统压气机效率的优化策略研究

对配置在1台重型车用柴油机上的二级增压系统进行了性能研究。结果表明:放气阀开启的二级增压系统存在进气能力不足、压气机效率低的问题;关闭二级增压放气阀后,在中、低转速低负荷工况仅采用高压级增压器,而其余工况借助高压级涡轮旁通阀实现进气压力可调,增压系统压气机效率均可超过60%,且最大进气压力可达334kPa;针对不同工况采用不同增压形式,通过控制涡轮旁通阀开度使二级增压系统进气压力及压比分配得到有效调节,可以改善压气机效率及燃油经济性,为二级增压系统与重型柴油机的性能匹配提供技术参考。     

进气旁通对涡轮增压柴油机性能影响的试验研究

本文在实验研究的基础上,对增压柴油机采用进气旁通的一些规律性问题进行了分析,指出影响柴油机性能的最主要因素是控制增压比及压气机绝热效率。当控制适当的增压比时,进气旁通增压柴油机的扭矩特性、动力性和经济性都获得较大改善,而采用高效率、小流量、高压比的增压器是充分发挥进气旁通系统优点的关键。     

增压发动机进气压力波动控制研究

为解决某涡轮增压发动机在部分转速下出现的增压进气压力、扭矩波动问题,对不同转速下增压器电磁阀至旁通阀执行器的软管内控制压力进行了监测。结果显示软管内控制压力呈现不同程度且周期性的循环偏移;利用在增压器电磁阀控制软管中增加稳压腔结构和优化废气旁通阀气室弹簧刚度,将增压进气压力波动由10%降至3%,对增压器及其控制系统的匹配设计有一定的指导意义。     

二级可调增压器旁通阀与喷油参数调节规律的仿真分析

利用Wave仿真软件建立了某二级可调增压V型8缸电控单体泵柴油机的仿真分析模型,应用台架试验数据对模型进行了标定,以最佳燃油经济性为目标,计算了外特性条件下排气旁通阀开度与喷油提前角对柴油机性能的影响规律,得到两者的优化匹配规律。计算结果表明:旁通阀阀门开度及喷油参数直接影响二级可调高增压柴油机系统的燃烧和换气过程;高转速高负荷工况时需要打开排气旁通阀,并适当增加喷油提前角以降低过高的排气背压,减少泵气损失,且转速越高放气阀开度越大、喷油提前角越大;中低转速高负荷工况时,排气背压低于进气压力,泵气损失功小,不需要打开排气旁通阀,并且应适当减小喷油提前角。     

D6114柴油机高海拔功率恢复计算研究

通过模拟大气环境参数和压气机图谱的高原特性修正,建立了D6114柴油机的高原性能仿真模型,并进行了原机变海拔性能计算和不同增压系统的高海拔功率恢复的计算研究。研究表明：随着海拔高度的升高,涡轮增压柴油机的动力性和经济性逐渐恶化;废气放气式增压系统在中间转速可以部分恢复功率,而在高转速时涡轮增压器会超速,影响柴油机正常运行;可调二级增压系统的旁通高压级方案在恢复功率和经济性等方面要好于旁通低压级方案。     

奔驰最新发动机M256技术亮点解析(下)

正(接2018年第3期)2.旁通减压功能在车辆处于减速模式时,由于惯性的作用,涡轮增压器会继续转动一段时间。因此,当快速关闭节气门时,一股增压压力波会传回增压器叶轮,产生一个具有较低输送量并在压缩机叶轮处形成高压状态,导致增压器的泵动(短促的咆哮声和机械应力)。为了防止出现此现象,在ME识别到减速模式时,就会促动旁通空气转换阀,从而通过增压器进气侧的旁通管路快速卸压,图16所示为减速阀剖面图。     

奔驰进气增压装置分类与经典实例(三)

发动机转速超过2800r/min时,增压器旁通路和排气阀门打开,低压涡轮增压器产生的增压空气的绝大部分通过连接到增压空气冷却器和增压空气歧管的增压空气管流入高压涡轮增压器压缩机壳体的前部,低压涡轮增压器进而产生所需的增压压力,部分废气流驱动高压涡轮增压器的涡轮,如图20所示。由增压压力控制压力转换器促动的废气旁通阀调节生成的增压压力。     

车用二级增压系统匹配方法与模拟计算

为某发动机匹配一套二级增压系统,介绍了二级增压系统中高低两级压气机的匹配方法。建立了二级增压发动机计算模型,并进行外特性稳定工况模拟计算,确定发动机各转速下旁通阀的最佳开度。根据模拟结果,分析了旁通阀开度对高低两级增压器转速及压比的影响,确定了高低两级压气机压比和总压比随发动机转速的变化趋势。计算结果表明,匹配的二级增压系统基本满足发动机强化要求。     

柴油机两级涡轮阀可调增压系统变海拔控制策略研究

为解决某型两级可调增压柴油机变海拔、变工况增压压力控制复杂问题。采用GT-POWER软件建立两级可调增压柴油机高海拔工作过程模型,利用试验数据进行了模型校核。设计了两级可调增压柴油机涡轮旁通阀变海拔控制策略,优化标定得到了高/低压级涡轮旁通阀最佳开度和最佳增压压力。采用仿真与试验相结合手段,比较了基于增压压力PID闭环控制和基于涡轮旁通阀开度的开环控制对柴油机高海拔瞬态性能的影响。结果表明:采用PID闭环控制,相比平原,3000、5000 m海拔增压压力首次达到目标值90%的时间分别增加了0.11、0.19 s。涡轮旁通阀开环控制与闭环控制相比,0、3000和5000 m首次达到目标增压压力的时间分别缩短了0.09、0.197和0.14 s,但实际增压压力与目标增压存在偏差。基于此,采用增压压力PID闭环反馈控制与涡轮旁通阀开环控制相结合的控制算法能够同时兼顾两级增压系统瞬态过程的鲁棒性和准确性,是未来高海拔两级增压系统瞬态过程的理想控制算法。     

旁通阀控制策略对增压汽油机瞬态响应性能的影响

针对带旁通阀的废气涡轮增压汽油机,采用试验和仿真相结合的方法建立基于GT‐Power的汽油机稳态模型。运用BP神经网络法建立燃烧模型,得到增压汽油机瞬态模型。采用PID控制对原机旁通阀控制策略进行优化,通过优化后的旁通阀控制策略对汽油机瞬态响应质量参数———平均有效压力、瞬态响应时间和增压器瞬态转速进行分析。结果表明：优化后的旁通阀控制策略可以在汽油机的中高速范围内显著地缩短发动机的瞬态响应时间,同时保证汽油机增压压力与增压器转速都处于安全范围之内。     

柴油机可变涡流进气流动的数值模拟研究

为1台2.0L的4气门柴油机设计了可变涡流进气系统,利用三维CFD软件AVL-Fire分别对柴油机的3种气道型式的气体流动进行了数值模拟计算,得出了不同型式进气道的流通特性和涡流特性。提出了两种涡流控制阀方案,在切向和螺旋进气道分别设置旋转阀片进行调节,可以改变涡流比,并经比较研究选出了较优方案。研究结果表明,螺旋进气道在大气门升程下的流通能力优于切向进气道,但小气门升程下切向进气道流通能力较好,且产生涡流能力较强;双进气道由于气流的干涉会导致进气能量的损失,但涡流扭矩有所增加;涡流控制阀能在一定范围内改变进气涡流比,且设置在螺旋气道侧的方案具有更好的变涡流效果,能够保证较好的流通性和较大的涡流比变化范围,满足发动机不同工况对流通性和涡流强度的要求。     

变海拔下米勒循环对柴油机及DPF性能的影响

基于某高压共轨柴油机建立了一维热力学仿真模型,对DPF选型进行了优化,并分析了不同海拔下米勒循环对柴油机及DPF性能的影响。结果表明,选择非对称结构以及适当增加载体目数都有利于降低DPF压降,同时可降低DPF对柴油机动力性、经济性及原始排放的影响。进气门早关可以降低柴油机有效燃油消耗率,提高热效率,降低NOx排放,但会导致颗粒物排放增加;同时可降低DPF压降,提高DPF捕集效率,且随海拔升高,进气门早关的时刻越小,作用越明显。在低海拔条件下,进气门晚关策略对柴油机动力性、经济性及排放特性均影响不大;在高海拔条件下,适当增加进气门晚关时刻可以改善柴油机性能。     

放气阀增压器在柴油机高原环境适应性改进中的应用研究

基于柴油机进排气高原环境模拟试验平台,针对所研制放气阀涡轮增压器,通过配机试验研究,获得结论如下:基于由冷态测量获得的放气阀开启特性,在考虑放气阀几何结构、排气脉冲压力波动等因素影响后得到预测特性,与高原模拟试验结果具有较好的一致性,偏差在7%以内;放气阀涡轮增压器具有较高的扭矩储备系数,可用于高原环境适应性动力改进,海拔4000 m工况可获得1.27扭矩储备系数,与常规增压器平原扭矩储备系数相当;在高原环境发动机进气量需要增加、压后压力需要提高的情况下,放气阀与平原工作状态近似,在最大扭矩点之后处于开启状态;与平原相比,高原4000 m工况压气机压后压力降低约60 kPa.通过更换高压比压气机放气阀涡轮增压器,在保持原有配机性能近似不变的情况下,可有效解决高原增压器超速问题,可使增压器转速在平原状态下降低10000 r/min左右,在高原4000 m工况,工作转速与更换前平原工作转速相当.     

内外EGR和喷油压力对柴油机低温燃烧的影响

在1台装有电液可变气门的单缸柴油机上,通过改变内外EGR策略和喷油压力,对柴油机小负荷工况下低温燃烧的燃烧特性和排放特性进行了试验研究。内部EGR通过排气门两次开启实现,发动机转速和喷油量分别固定为1 500r/min和20mg/cycle。研究结果表明,通过高EGR率控制可以实现超低NOx排放,其中采用高喷油压力可以降低内部EGR的炭烟排放,而采用低喷油压力可以降低外部中冷EGR的HC和CO排放。在内外EGR耦合控制策略中,提高内部EGR比例可以降低HC和CO排放,但改善效果逐渐减弱,同时为了抑制炭烟排放,需要结合更高喷油压力,而提高外部中冷EGR比例可以获得较高热效率。     

掺烧比对电控共轨柴油机燃用 LNG-柴油双燃料燃烧特性的影响

为了在柴油机上使用液化天然气（LNG）,将电控共轨柴油机改装为柴油引燃天然气的双燃料发动机,通过天然气喷嘴将 LNG 喷入进气管。利用双燃料发动机台架试验,对比分析了转速为1200 r／min ,100％负荷下,掺烧比对电控共轨柴油机燃用 LNG‐柴油双燃料燃烧特性的影响。研究结果表明,随着掺烧比的增大,双燃料发动机的缸内压力先升高后降低,压力升高率和瞬时放热率增大,峰值压力循环变动系数增大。     

柴油机螺旋进气道三维造型设计与CFD分析

针对UG的曲线、曲面和实体模型构建等问题,采用了基于草图和基于实体两种方法建立了柴油机螺旋进气道的三维模型,实现了进气道局部的参数化设计.利用数值模拟和测试试验相结合的方法,验证了计算模型的可靠性,对气道在不同气门升程下的流动特性进行了分析.结果表明,涡流比和流量系数随气门升程的增加而增大.     

不同海拔地区下增压中冷柴油机的性能研究

采用微机化大气模拟测控系统对增压中冷柴油机运行在不同海拔地区下的性能进行了大量的专题试验研究,分析比较了不同海拔下的增压中冷柴油机负荷特性、速度特性、万有特性及排放特性的关系。试验结果表明：随着海拔高度的升高,大气压力减小,导致吸入气缸内的空气量减少,缸内吸气终了的温度和压力下降,从而使得增压中冷柴油机的动力性、经济性下降,等有效燃油消耗区明显变窄。     

柴油机螺旋进气道稳流试验与CFD计算的对比分析

对某柴油机螺旋进气道进行传统的气道稳流试验,得到了涡流比和流量系数。在与试验条件对等的边界条件下,应用仿真软件FIRE建立了气道的三维仿真模型,对不同气门升程下进气道内的流场进行了CFD计算;对比试验与计算的结果,两者吻合良好。结果表明,仿真计算省时,成本低,便于方案对比,可以获得气道内的流场分布规律;在柴油机螺旋进气道设计开发与性能评价中具有实用价值。