车用小型涡轮增压器叶顶间隙可磨耗涂层控制技术研究

采用Numeca数值分析软件建立了车用小型涡轮增压器压气机端流场网格模型,并研究了不同叶顶间隙对压气机性能的影响,分析得出叶顶间隙对压气机性能影响较大,每增加0.1 mm间隙后压比降低约3%,效率则降低约2%。研制了压气机叶轮叶顶间隙可磨耗涂层,减小了叶顶间隙,研究发现:压气机试验峰值效率提升了近1.5%,各转速下压比也得到了不同程度的提升,涂层在增压器高转速运转较长时间后磨耗均匀,叶轮与涂层刮擦后完好无损。研制了涡轮机叶顶间隙耐高温可磨耗涂层,经发动机匹配试验对比发现,中低速扭矩提升了2%左右,燃油消耗率在1 883 r/min下降低了3.5%。对蜗壳涂层开展了200 h可靠性考核验证,发现涂层磨耗均匀无掉块,涡轮叶片与高温涂层刮擦后无损伤,验证了可磨耗涂层技术在车用小型涡轮增压器领域应用的可行性。     

涡轮增压器气动轴向力的数值计算北大核心

应用计算流体动力学软件,以涡轮增压器自循环全工况性能试验为依据,计算了压气机级和涡轮级所承受的轴向力,并进一步对比了叶轮背盘有无篦齿的轴向力,分析了篦齿对轴向力的影响。研究表明:对于增压器自循环试验而言,大部分工况下涡轮增压器轴向力方向是由涡轮端指向压气机端,在低转速区某些工况,轴向力方向会反向;影响叶轮及涡轮表面压力大小及分布的因素,会对轴向力产生一定影响;由于齿腔对流体的动能有一定的耗散作用,影响了轮背壁面高速旋转所引起的气流速度和压力的径向分布,交错篦齿结构能够抵消部分蜗舌和压气机壳几何周向非均匀性对流动的影响,使轮背压力分布更为均匀。     

叶轮出口结构形式对压气机性能及轴向载荷影响分析

采用Numeca数值分析软件分析了3种不同出口结构形式的压气机叶轮性能,等出口大径情况下径流叶轮压比最高,斜流叶轮压比最低,效率方面则是半斜流叶轮最高。通过压气机流场分析发现,各转速小流量下,径流叶轮在叶轮出口轮缘一侧产生大范围的回流,斜流叶轮则在轮毂一侧产生较大范围的回流,而半斜流叶轮兼有径流叶轮和斜流叶轮设计特点,轮毂和轮缘两侧的流场均得到明显改善。在堵塞流量附近工况点,半斜流叶轮和斜流叶轮出口相对马赫数较径流叶轮略小,利于堵塞流量的增加。通过轴向载荷分析发现,由于斜流叶轮和半斜流叶轮相比等直径的径流叶轮压比较低,导致由压气机轮背指向压气机进口的轴向力减小,使得整个增压器转轴有向涡端运动的趋势,由此容易导致止推轴承压端磨损严重;与此同时,转轴移动也会使得叶轮与压气机蜗壳的轴向间隙增大,导致半斜流叶轮与斜流叶轮效率降低。     

发动机废气涡轮增压知识问答（二）

6．废气涡轮增压器的结构如何？ 图12-7所示为径流式涡轮增压器的结构图。废气涡轮增压器由压气机、涡轮及中间壳体组成。压气机部分由压气机叶轮2、压气机壳3和扩压器4等组成单级离心式压气机：涡轮机部分由涡轮壳12、涡轮和叶轮15、喷嘴环18和涡轮端盖板17等组成单级径流式涡轮机。压气机叶轮2与涡轮机叶轮15装在同一根轴上构成转子组．并支承中间支承体两端的浮动轴承21上。中间支承体左端装有压气机壳3．右端装有涡轮壳12。     

涡轮增压器压气机气动性能优化及试验研究

针对某采用EGR技术国六排放发动机低速性能不足的问题,对压气机叶轮从叶轮平均子午型线和叶片载荷分布两个方面进行了气动性能优化,并采用NUMECA三维流体仿真软件进行了仿真分析对比,结果显示优化后压气机压比及效率均得到提高,其中峰值效率提升了3个百分点。通过对压气机流场分析发现:新叶轮沿流向方向静压增长非常均匀,降低了流动损失,且在叶顶间隙区域损失减少。流体经叶轮出口流出后掺混损失较低,使得流体在扩压器中扩散损失降低。对新压气机进行了压气机台架特性测试,验证了优化设计方案的可行性。考虑到发动机注重低速性能及EGR需求,将原增压器涡轮箱流道A/R减小8%后,与新压气机匹配并在发动机台架上进行试验,结果显示发动机低速扭矩比客户要求值最大提升1.3%,低速油耗最大降低1.7%,中低转速下压差均略优于目标压差值,发动机性能和EGR水平整体满足了主机厂客户的要求。     

柴油机涡轮增压器叶轮优化设计

以某废气涡轮增压柴油机为研究对象,以提高发动机性能为目标,使用CFD方法对其涡轮增压器的叶轮进行优化设计。通过分析叶轮内部流场,将叶轮叶片的叶型进行了改进设计,叶轮内部流场得到了优化。通过CFD计算得到了优化后的压气机MAP图,并将优化设计后的增压器安装到柴油机上进行了试验研究。结果表明,根据CFD计算结果对压气机叶轮结构进行优化设计具有可行性,优化设计的压气机能够在全转速范围内降低发动机燃油消耗率。     

高原环境下增压器压气机叶轮轮毂疲劳可靠性研究

针对涡轮增压器压气机叶轮在高原地区工作时潜在的轮毂疲劳失效模式,研究了高原环境下涡轮增压器转速的变化规律以及压气机叶轮轮毂疲劳失效危险部位的应力。在此基础上,建立了增压器压气机叶轮的轮毂疲劳可靠度计算模型,分析了增压器压气机叶轮轮毂疲劳可靠度随不同海拔高度的变化规律。研究表明,当发动机在高海拔地区工作时,涡轮增压器压气机叶轮发生轮毂疲劳失效的风险在增大,随着海拔高度的增加,压气机叶轮轮毂的疲劳可靠性在降低。     

SOFIM8140．27S发动机涡轮增压器的使用与检修

为了提高发动机的功率,降低油耗,减少排放和噪声,依维柯SOFIM8140.27S发动机采用增压压力自控式废气涡轮增压器,其型号为Garrett TA03.它位于发动机的右前侧,与发动机缸体之间装有隔热板.Garrett TA03型增压器主要由涡轮机、压气机、壳体、限压阀等组成.涡轮与压气机的叶轮装在同一转子轴上,转子轴采用全浮动轴承.在增压器前部的排气歧管上装有一活门式限压阀,其作用是在高速、大负荷时有一部分废气不再进入涡轮机,防止增压器超速.     

依维柯Garrett TA03型涡轮增压器的使用与检修

“为了提高发动机的功率，降低油耗，减少排放和噪声，依维柯SOFIM8140.27S发动机采用增压压力自控式废气涡轮增压器，其型号为Garrett TA03。它位于发动机的右前侧，与发动机缸体之间装有隔热板。Garrett TA03型增压器主要由涡轮机，压气机、壳体、限压阀等组成。涡轮与压气机的叶轮装在同一转子轴上，转子轴采用全浮动轴承。在增压器前部的捧气歧管上装有一活门式限压阀，其作用是在高速、大负荷时有一部分废气不再进入涡轮机，防止增压器超速。     

涡轮增压器压气机性能分析

利用计算流体力学( CFD)对涡轮增压器的压气机叶轮及蜗壳的组合性能进行了模拟计算,得到了其在各转速下的效率及压比特性曲线.将这些特性曲线值与实验值进行对比后,详细分析了两者之间所存在的偏差以及引起该偏差的可能原因.然后对压气机叶轮内部的流场进行了详细分析,指出了引起流道效率损失的原因及今后优化方向.在此基础上初步分析...     

VGT叶片开度对二级增压柴油机高海拔低速匹配特性的影响

基于二级可调增压柴油机高海拔性能模拟试验平台,研究了不同海拔条件下 VGT 叶片开度对高压共轨柴油机二级可调增压系统低速匹配特性的影响。研究结果表明：不同海拔下,随着 VGT 叶片开度的减小,高压级涡轮的涡轮膨胀比和压气机压比、绝热效率逐渐提高,而低压级涡轮膨胀比及压气机效率变化则趋于平缓,因此两级压气机总压比、总效率和总功率的变化趋势与高压级压气机一致;柴油机进气流量及空燃比随着 VGT 叶片开度的减小而增大,动力性及经济性也随之升高;海拔0～4500 m ,高压级压气机匹配状况良好,联合运行线均位于高效率区内。     

高原发动机涡轮增压的效率修正计算

探讨了低雷诺数(Re)效应对涡轮压气机特性的影响,分析了随着海拔高度的增加压气机处于非自模区的流量界限,并通过相似模型理论推导了高原发动机涡轮增压的效率修正公式,利用这一结论能够快速地估算高原发动机性能,并为高空低Re对发动机性能的影响提供了理论依据。     

车用增压发动机匹配仿真方法研究

利用仅有的压气机MAP数据,通过调节涡轮入口直径和效率,研究了发动机与增压器的匹配。在此基础上,利用仿真软件GT-Power建立了TCD1015V06增压直喷发动机1-D模型,并通过DOE方法优化涡轮参数,完成了增压器匹配仿真。仿真结果与试验数据的最大误差小于4.5%。     

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。     

增压器混流涡轮的设计和试验研究

为了提高车用增压器涡轮的性能,针对某柴油机匹配的JP78B增压器进行了混流涡轮设计和试验研究。利用叶轮机械CFD软件NUMECA,对所设计的8个混流涡轮叶轮进行了叶轮内部流动的计算,分析了叶轮进口倾斜角、叶轮进口攻角、叶轮宽度和叶片数对混流涡轮叶轮性能的影响,进行了混流涡轮和径流涡轮的性能试验。试验结果表明,混流涡轮比径流涡轮效率高,并且涡轮最高效率点的u/co小。     

小流量下离心压气机流场分析及喘振机理研究

利用数值模拟的手段对某小型离心压气机在设计转速下小流量工况时压气机内部流动现象的非定常效应进行了分析,明确了喘振发生前离心压气机各部件非定常流动的特点,通过对稳态计算结果的分析发现了离心压气机在近喘工况时各部件性能均下降的特点,综合非稳态和稳态的分析结果提出了一种新的压气机喘振发生机理并进行了相应探讨.     

Design of a compressor-power-based exhaust manifold pressure estimator for diesel engine air management

In accordance with the development of hardware configurations in diesel engines, research on model-based control for these systems has been conducted for years. To control the air management system of a diesel engine, the exhaust manifold pressure should be selected as one of the control targets due to its internal dynamic stability and its physical importance in model-based control. However, it is difficult to measure exhaust pressure using sensors due to gas flow oscillation in the exhaust manifold in a reciprocated diesel engine. Moreover, the sensor is too costly to be equipped on production engines. Hence, the estimation strategies for exhaust manifold pressure have been regarded as a primary issue in diesel engine air management control. This paper proposes a new estimation method for determining the exhaust manifold pressure based on compressor power dynamics. With its simple and robust structure, this estimation leads to improved control performance compared with that of general observers. To compensate for the compressor efficiency error that varies with turbine speed, some correction maps are adopted in the compressor power equation. To verify the control system performance with the new estimator, a HiLS (hardware in the loop simulation) of the NRTC mode is performed. Experimental verification is also conducted using a test bench for the C1-08 mode.     

脉冲全周进气和非全周进气涡轮性能比较的数值研究

分别设计了全周进气双流道涡轮和非全周进气双流道涡轮,通过数值模拟,对两种结构进行了全工况性能分析。结果表明,非全周进气双流道涡轮的效率高于全周进气双流道涡轮。通过流场分析揭示了涡轮内部流动损失机理,从而了解两种结构对涡轮效率和输出功率的影响,为涡轮增压器的进一步开发提供一定的理论依据。