商用汽车发动机电动增压控制策略优化研究

为了验证电动增压控制技术对使用常规的机械式涡轮增压器的电控柴油机在低速动力性方面的影响,对电动增压控制策略进行了优化研究,使用快速控制原型实现了对电动增压控制策略的开发,并与某款电动增压器匹配应用于一款8升国六电控柴油机上进行性能对比试验。试验结果表明,应用了优化后的电动增压控制策略的电动增压器可以根据电控柴油机的当前运行工况,对其主增压器起到较好的自动进气补偿作用,能明显提升柴油机的低速扭矩,从而解决了柴油机瞬态急加速冒烟和低速段动力性差的问题。     

柴油机二级增压系统试验研究

二级可变增压技术能够显著提高柴油机的升功率,增大柴油机低速时的扭矩,改善加速性、低速油耗及排放。根据二级增压系统工作原理,建立二级增压系统试验台架,对比分析原机与匹配了二级增压系统的柴油机的各项特性曲线。试验结果显示,在柴油机低速阶段,二级增压系统可达到较高增压压力,高速阶段增压幅度趋于平缓,保证了增压压力不会达到最高极限;与单级增压相比,烟度略有增加。     

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。     

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。     

电动增压器应用技术研究

论述了电动增压器工作原理.确定了电动增压器与柴油机匹配准则：使柴油机最低工作转速的全负荷工况的空燃比达到23～24以上,以此来解决柴油机低速烟度过大问题.按此准则对CA6DF2-24G型柴油机匹配了电动增压器,并进行了试验研究.结果表明,采用电动增压器使该柴油机在低速扭矩增加16.3%～29.6%的前提下,烟度降低56%;整车自由加速烟度降低67.2%.     

用增压技术提高6120柴油机的性能

在6120柴油机上采用废气涡轮增压技术既提高了原机的功率与扭矩，也改善了原机的烟度排放，获得了综合指标并使其能满足与车辆配套的要求。     

利用机械增压器降低柴油机瞬态工况排放的研究

一般来说，涡轮增压发动机有增压延迟，而机械增压发动机则不存在这个问题。为了满足日本新长期排放法规，在1台柴油机上安装了机械增压器，由此改善了柴油机瞬态工况和低速扭矩工况的增压特性。在瞬态工况应用更高的废气再循环率，降低了排放。介绍了柴油机使用机械增压的优缺点。     

废气涡轮增压器的使用与故障排除

柴油机增压是提高其功率、降低油耗、减少排气污染的有效措施.车用柴油机装用的废气涡轮增压器是利用柴油机排出的废气作为能源驱动增压器运转,在不需要消耗柴油机所发出的有用功、柴油机结构变动不大的情况下,能使柴油机功率提高30%～50%,机械效率提高10%左右,从而增大了车辆扭矩,提高了动力性,增加了载质量,因此这种增压方式经济性特别好.目前,重型载货车、工程机械等车用柴油机广泛使用废气涡轮增压器.     

可变喷嘴涡轮增压器对车用柴油机瞬态性能的影响

应用自行开发的柴油机瞬态工况测控系统和VNT电控系统,试验研究了可变喷嘴涡轮增压器对车用增压中冷柴油机瞬态工况下烟度、增压压力、燃油消耗量及空燃比等性能参数的影响规律。研究结果表明,在典型瞬态工况下适当减小VNT的开度可以改善进气响应、增加进气充量,选取合理的VNT开度可以降低排气烟度,低速增负荷工况排气烟度可降低34%,但喷嘴环开度过小,将导致增压器效率下降,进气量降低,排气烟度增加。     

车用柴油机烟度试验研究 （下）

三、废气涡轮增压柴油机烟度试验1.EQDT6102型增压柴油机烟度试验在研制 EQDT6102型增压柴油机过程中发现,无论将车用柴油机的增压器、喷油泵和喷油嘴匹配得多么理想,其低转数时的烟度都比较大。图8是 EQDT6102型柴油机第一阶段匹配试验后的总功率烟度曲线。由图可知,该机动力性、经济性均较好,但低速     

谐振进气改善增压中冷柴油机性能和排放的研究

自行设计了适合于车用增压中冷柴油机的谐振进气系统,试验研究了谐振进气对柴油机燃油消耗率(b)、充量系数(c)、排气烟度(Rb)、PM等气体排放物的影响。结果表明,采用谐振进气系统可有效改善增压中冷柴油机的低速性能。合理匹配谐振系统参数,在低于谐振转速的工况范围内,可有效提高增压中冷柴油机的进气充量,增加空燃比(α),降低b和Rb。采用谐振箱容积为1.83 L、谐振管直径为50 mm、谐振管长度为1.1 m的谐振系统,与原机相比,低速工况c提高5%,Rb降低33%,同时有效降低了CO及PM排放。     

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。     

重型货车可调喷嘴涡轮增压系统连续反馈控制的发展

为了解决机动性、经济性与满足日本排放法规的矛盾问题，Nissan柴油机公司发展了一种带可调喷嘴涡轮增压器的新型增压柴油机，将其安装在新型货车上，并已投放市场。可调喷嘴增压器是与美国AlliedSigal和GarrettAutomotiveGroup共同开发的。其控制方法是无步距增压压力反馈系统，用以最有效地利用涡轮增压器。与常规的固定几何流通面积增压器或步距控制的可变喷嘴增压器相比，发动机的性能得到了改进，保持了低的排放水平和较好的低速扭矩，降低了燃油消耗率，改善了瞬态过程的性能，降低了烟度。     

VNT改善柴油机低速性能的试验研究

在498柴油机上匹配了可变喷嘴涡轮增压器(VNT),研究其对直喷柴油机性能的影响。试验结果表明,VNT能增加低速扭矩,改善低速时的燃油经济性,降低柴油机低速的冒烟极限和烟度,改善柴油机低速时的加速特性。     

提高车用增压中冷柴油机低速扭矩的试验研究

车用增压中冷柴油机多采用冒烟限制器（增压补偿器）来降低低转速全负荷时的烟度，但这会降低低速扭矩，影响汽车的性能。在研究开发ＹＣ６１１２ＺＬＱ车用增压中冷柴油机过程中，通过选用高压缩比和带放气阀的增压器，合理选择冒烟限制器弹簧刚度和调整预紧力，提高了低速扭矩，降低了烟度，满足了汽车配套需求。     

Daimler公司重型商用车柴油机废气涡轮增压器的开发

将增压系统与整机燃油耗及废气排放等方面的特殊要求进行匹配是发动机开发工作的核心部分之一,其中必须考虑增压系统的耐久性和效率。因此,在开发新一代重型商用车柴油机系列的同时,Daimler公司开始着手废气涡轮增压器的开发,目标是开发出能在燃油耗、废气排放和经济性等方面与整机实现完美匹配的废气涡轮增压系统。     

控制阀波形分析（二）

6、涡轮增压控制电磁阀 涡轮增压器的作用是能在不增加发动机排气量的情况下增加发动机功率。涡轮增压器的好处还包括在有效的发动机转速范围内增加扭矩,从而与相同功率下自然吸气的发动机相比,提高了燃油经济性,降低了废气排放。     

重型柴油机涡轮复合增压技术的研究与应用

研究了动力涡轮与曲轴之间的传动比对柴油机动力性和经济性的影响,以便将带可变截面增压器(VGT)的涡轮复合系统应用于重型柴油机上。构建了一维模型,以便模拟涡轮复合增压发动机,并优化动力涡轮和涡轮增压器与发动机的匹配。在某一台常规11 L的重型柴油机的基础上,研制了涡轮复合柴油机试验样机,并进行试验,以研究增压器开度对柴油机性能的影响,并寻求最优控制策略。结果表明:该涡轮复合增压发动机的全工况外特性优于原机,比油耗(BSFC)平均改善3%,最大改善8%。这表明:涡轮复合增压是一项能够满足未来柴油机节能减排要求的关键技术。     

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。     

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。