复合涡轮增压提高柴油机功率并改善其经济性

<正>在一台重型柴油机排气系统中装入一台涡轮,可吸收没有涡轮时将被废弃的排气能量。 寇敏斯发动机有限公司用其已经涡轮增压中冷的298千瓦(400马力)柴油机发展成了一台复合涡轮发动机。新发动机提高功率12.5%;燃料消耗量改善14.8％。严格地说,复合涡轮本身产生的燃料消耗量的改善是4.6％。且改装需要的变动很小,有可能将现有的发动机改装为复合涡轮发动机。 发动机的设计过程就是一个各个影响性能的因素如缸径、冲程、压缩比、增压压力、喷油压力等与设计所选材料热强度和结构之间的折衷处理。降低排污和大幅度改进热效率将成     

汽油机电动增压系统研究

为改善某2.0L涡轮增压发动机的低速性能,提高发动机的最大功率,提出了由电动增压器加涡轮增压器组成的复合增压系统,重新匹配涡轮增压器并优化发动机压缩比.通过GT-Power软件建立复合增压系统仿真模型,用于复合增压系统选型工作和发动机的性能预测.最终确定了设计方案,通过台架试验验证了该复合增压系统能显著地提高发动机的低速扭矩、瞬态响应和最大功率,为后续高性能发动机的开发提供了可行的技术方向.     

关于机械式增压器对商用车柴油机的适用性研究

用试验和数值分析方法,对1台商用车柴油机的增压系统进行了研究,该增压系统由1个机械式增压器和1个涡轮增压器组成。通过与涡轮增压器的组合,降低了系统中机械式增压器的机械损失。另外,发现优化的动力总成技术参数还可用于改善车辆的燃油经济性,同时,两级增压系统中的机械式增压器也提高了柴油机的低速扭矩。     

可变涡轮增压器的模拟研究

利用一维仿真软件,建立某涡轮增压柴油机的仿真模型,与实验结果基本吻合,说明仿真结果具有一定精度。基于上述模型,对该涡轮增压柴油机与可变喷嘴增压器匹配进行数值模拟研究。其稳态工况性能模拟计算结果表明,该增压器与柴油机匹配良好,并可以有效改善发动机经济性,提高低速扭矩。     

高功率柴油机用的可变截面涡轮增压器

高功率涡轮增压柴油机需要一个装有高压比、宽流量、不喘振的高效率压气机的有效进气系统,同样,也需要有可变截面喷咀的高效率涡轮,以便在发动机低转速和小空气流量运转时,涡轮保持高转速。 为了满足上述要求,美国陆军坦克机动车辆研究发展局制订了一项研制涡轮增压器的规划,其中规定涡轮增压器采用后弯叶轮的离心式压气机和径流式涡轮。为了控制喘振,压气机采用楔形可转动叶片扩压器;为了控制涡轮进气面积,径流式涡轮采用可转动喷咀叶片。 涡轮增压器经过几次反复设计和台架试验后,又同发动机一起进行了广泛的试验。通过试验证实,采用这种涡轮增压器能使柴油机性能得到相当大的改善。     

正确使用维护废气涡轮增压器

斯太尔1491系列重型汽车装有WD615系列柴油机，均配有涡轮增压器。涡轮增压器利用发动机排出的废气为动力，驱动增压器为气缸提供压缩空气，以提高充气密度，经增压后的发动机功率可提供20%～40%，发动机机械效率提高8%左右，燃油消耗降低。     

涡轮增压器和军用车辆

高增压军用车辆柴油机,从军用角度看,其主要缺点是发动机低速扭矩不足和瞬态反应缓慢。本文通过可变几何涡轮增压器和固定几何涡轮增压在履带装甲车辆发动机上的对比试验,表明采用几何涡轮增压器能够明显地改善车辆的加速性和爬收能力。     

废气涡轮增压柴油机瞬时性能模拟与分析

本文介绍了一种用于研究高额定功率速废气涡轮增压柴油机特性的新的分析模拟方法,并从多方面对这种模拟方法加以详细论述。还对其局限性和使用价值进行了讨论。分析了这种模拟方法所得结果的精确性。 本文讨论了影响涡轮增压器特性的因素,并择其主要的因素加以深入分析。高额定功率速发动机的燃油调节系统通常包括一个限止最大供油量的装置(最大供油量是增压压力的函数)。利用涡轮增压器匹配特性的变化,可以改善发动机的低速扭矩特性,减少排烟。本文还论述了在瞬时及稳定工况下,发动机最大供油量调节器的最佳化设计的重要性,说明了改善驾驶性能和减少排烟这两个对立面的相互制约关系。 涡轮增压器的惯量对发动机的特性影响很大。通过选择最佳设计方案,合理选用涡轮材料以及改变涡轮直径等方法,可以减小涡轮增压器的惯量。但是单纯缩小涡轮直径,会使径流式涡轮增压器与发动机的匹配失调。还指出了涡轮增压器的比速度、效率、涡轮直径、惯量、增压器匹配状况之间,存在着相互制约关系。     

2.0L柴油机用JK48可调喷嘴涡轮增压器的设计研究

根据2.0L增压柴油机参数要求,设计了JK48可调喷嘴涡轮增压器,利用Numeca软件对设计的JK48可调喷嘴涡轮增压器进行了计算分析,进行了JK48可调喷嘴涡轮增压器与发动机的性能匹配试验,将其结果与原机的试验结果进行了比较,研究结果表明,JK48可调涡轮增压器可以满足发动机的性能要求.     

车用柴油机谐振涡轮复合增压系统的研究

本文介绍了所开发的适合于车用柴油机的脉冲振废气涡轮复合增压系统，对复合增压柴油机进行了试验研究，并与普通涡轮增压柴油机进行了对比，在较宽广的转速范围内测录了进排气管系中压力波动，充量系数及发动机性能参数，研究结果表明，采用该系统对改善增压柴油机低速性能和烟度有很大的潜力。     

采用机械涡轮复合增压系统优化7.8L柴油机的稳态效率和排放性能

与传统的涡轮增压器或机械增压器相比,内燃机采用机械涡轮复合增压系统具有更多优势。机械涡轮复合增压系统将机械增压、涡轮增压和驱动耦合装置集成在一起,通过涡轮轴和连续可变传动机构(CVT)之间双向传递扭矩的高速驱动系统,能够在涡轮轴和发动机曲轴之间实现对总传动比的控制。由于避免了超速和涡轮迟滞的限制,涡轮的高效设计成为可能。日本五十铃汽车公司认识到了机械涡轮复合增压系统的优势,和日本超级涡轮技术公司共同评估了机械涡轮复合增压系统相对于传统的涡轮增压器的收益。     

6102QA型柴油机高原增压的研究

随着柴油机涡轮增压技术的发展及小型涡轮增压器在性能和结构可靠性方面的改进和提高,使车用柴油机增压获得迅速发展。本文着重论述了6102QA型车用柴油机进行高原增压的技术要求;增压系统的设计和改装,与柴油机匹配的J80型涡轮增压器的选型和设计原则;在不同海拔地区(海拔1060m和海拔2300m)增压配机的试验研究结果及其分析等有关问题。     

汽油机48V电动增压方案的研究

文章基于某小排量涡轮增压汽油机,提出48 V电动增压器方案,并通过匹配较大的涡轮增压器,完成复合增压系统方案的改型设计并开展发动机台架试验研究。试验结果表明,改型方案不仅能够全面提升发动机的低速扭矩和不加浓功率,还能显著提高瞬态扭矩响应,同时发动机总体油耗基本保持在原机水平。     

提高高原用发动机的性能

文章着重讨论了改善和提高高原用发动机的性能问题,认为在当前情况下,除了积极推广高原发动机涡轮增压技术外,采用机械增压、利用进气系统动力效应、使用含氧燃料等,都是提高非增压发动机动力性能时值得考虑的措施. 在改善和提高涡轮增压柴油机性能方面,目前应改善脉冲增压系统、使用脉冲转换器、选择低速配合设计方案、采用复合增压等,以便提高发动机的低速性能;推广中冷技术、使用液力风扇离合器、采用启动加浓及进气加热等措施,以便降低发动机的热负荷;改善发动机的起动性能;综合提高发动机的性能.另外,文章认为可变压缩比及增压补燃发动机更适合于高原的特点,是值得研究的机型. 对于汽油机来说,除了上述的某些共同性问题外,还应注意研究化油器的改进与增压压力的控制、爆燃及点火系统的性能等问题.     

满足多款小型化汽油机应用的电动机械增压器性能参数研究

发动机极度小型化是现代内燃机满足新排放法规的1种措施。发动机小型化程度越高,产生的CO2也越少。如此,发动机就需要更高的增压水平来达到更高的扭矩性能。对于目前的传统增压系统来说,低转速下实现瞬时负荷下的高增压是1个值得关注的问题。Aeristech公司已经开发出1款电动机械增压器,与传统涡轮增压器匹配后组成1种新型的两级增压系统,这使得相对简单的小型化汽油发动机可以应用到主流汽车上。鉴于大多数电动增压装置是提供瞬时输出以减轻涡轮迟滞,电动机械增压器更能在稳态下提供空气。因此,电动机械增压器具有双重功能:减轻涡轮迟滞和弥补涡轮增压器或主要增压装置的压气机性能。电动机械增压器既有传统机械增压器的功能,同时又有传统电动增压装置的功能。同时,电动机械增压器可以替代多级涡轮增压器布置中的第一级涡轮增压器。对1款高级的2.0L增压汽油机应用此电动机械增压器进行了仿真,对1款1.2L极度小型化发动机应用此电动机械增压器进行了试验。目前,主要有2种电动机械增压器设计方案:一种使用单独的电动机和控制器(功率电子元件),另一种是将控制器(功率电子元件)和电动机集成为一体。压气机单独作用时有宽广的性能区间和80%的峰值效率,与电动机和控制器(功率电子元件)结合后可以在0.5s以内达到全负荷运行。方案设计时进行了优化使其单位体积最小化和提高其在汽车机舱内布置的灵活性。另外,电动机械增压器已经在MAHLE 3缸直接喷射发动机上进行试验。这款发动机的升功率高达161kW,同时在整个发动机转速区间内扭矩曲线大体上都是平坦的。     

涡轮增压器改善车辆环保性能的可能性

涡轮增压器是帮助发动机实现小型化与高功率化的有效装置。因此,研究人员正在持续不断地研发分别匹配柴油机与汽油机的涡轮增压新技术。日本IHI公司为实现涡轮增压器的小型化,提高车用涡轮增压器性能,改进部件结构和降低成本,着重开展相关基础技术的研发,并采用一系列新技术、新工艺,开发出能配装各种车型的新型涡轮增压器。简要介绍IHI公司的涡轮增压技术,指出涡轮增压器的发展前景。     

大气条件对涡轮增压柴油机性能的影响

本文主要介绍在不同大气条件下小功率涡轮增压运输式柴油机性能的热力学研究成果,还适当研究了循环动态中的变化作用。 为了研究用涡轮增压发动机来补偿功率下降的可能性,在试验时配备了增压空气的中冷系统。试验所得到的普遍规律使CIMAC推荐的经验换算公式更接近于在高海拔条件下工作的柴油机和涡轮增压器联合工作的热力学状况,并使其更为通用。     

采用两级涡轮增压器提高功率密度

对于乘用车柴油机而言,较高的进气密度或较高的增压压力是提高功率密度和满足严格的排放法规要求所必需的条件。然而,若采用单个可变几何截面涡轮增压器,要消除涡轮增压的固有缺陷存在一定的局限性,很难协调低速扭矩与额定功率的关系。Hyundai汽车公司的R系列2.2 L柴油机通过使用串联式两级涡轮增压器,获得了出色的功率密度,其额定功率为165 kW,低速扭矩为350 N·m。并且,在1 250~2 250 r/min的发动机转速区域,均可保持500 N·m的最大扭矩。与目前采用单个可变几何截面涡轮增压器的R系列2.2 L柴油机相比,功率密度增加了12%以上。两级涡轮增压柴油机的燃油经济性略微优于目前的R系列2.2 L柴油机,与采用单个可变几何截面涡轮增压器的3.0 L柴油机相比,燃油耗进一步降低。车辆试验结果也表明,采用两级涡轮增压器的R系列2.2 L柴油机可代替3.0 L单级可变几何截面涡轮增压柴油机,而不会使驾驶性能变差。     

电子增压器

正电子增压器既不同于由发动机动力驱动的机械增压器,也不同于由发动机废气驱动的涡轮增压器,电子增压器是直接由电机驱动,随时介入,不会带来丝毫的迟滞感之前我们了解了机械增压、涡轮增压,以及机械增压+涡轮增压的双增压等技术,对于柴油发动机来说采用涡轮增压器增加效率是再正常不过的事,随着排放法规越来越严格,汽油发动机采用涡轮增压也成为了普     

基于GT-Power的8190柴油机涡轮增压 系统仿真研究

文章基于GT-Power仿真模拟软件,以8190柴油机为基础构建整机模型对涡轮增压系统进行研究。通过更改不同的相继涡轮增压系统设置,如大小增压器的位置、流量比和增压器开闭,得到不同工况下的发动机运行参数并分析对比,使8190柴油机整机经济性和动力性处于最佳。