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.     

增压器压气机叶轮在高原环境下的失效分析与改进

针对高原环境下增压器超速引起的压气机叶片断裂的问题,介绍了故障定位、故障分析、故障再现以及改进等处理全过程。从增压器工作载荷谱入手,分析了叶轮的应力分布、叶片模态变化,确定了叶片不同部位的失效模式。从降低转速、提高叶片固有频率和提高出口处叶片的抗疲劳强度三方面优化了压气机叶轮,通过故障再现的对比性试验、性能对比试验等验证,结果表明,改进后的增压器最高许用转速提高10%,满足了发动机变海拔的使用要求。     

内燃机涡轮增压多工况匹配研究

提出以车用循环工况总油耗最小为目标的内燃机涡轮增压多工况匹配方法,基于NEDC驾驶循环,采用该方法对某车用1.8 L涡轮增压汽油机进行了涡轮增压多工况匹配的仿真研究。结果表明,涡轮增压多工况匹配可使该发动机最大扭矩提高3%,NEDC驾驶循环平均有效燃油消耗率降低2%。     

二级增压系统不同旁通结构流阻特性仿真分析

建立了Y型和直连型两种典型的二级增压系统旁通结构,利用CFD对其流阻进行了对比。结果表明:当旁通阀全关时,Y型旁通结构流动损失较直连型大,而当旁通阀开启时,Y型旁通结构流动损失较直连型小;对于同种旁通结构,旁通阀的开度越小,损失越大,但是随着开度的增加,由于流过旁通结构的气体质量增加,导致损失相对较大。