车用柴油机的二级增压

阐述了重型车用柴油机及轿车柴油机上采用的二级可变增压系统原理。试验表明，在柴油机上应用二级增压能有效提高升功率、增大低速扭矩、改善加速性、改善低速油耗及排放。指出，二级增压系统存在着较为复杂的系统构成、体积和质量都较大及有关控制难以实现等问题，并探讨了其解决方案。     

双涡轮增压系统压气机通流特性匹配方法

通过离心式压气机特性图谱分析,建立了压气机通流特性模型来表征节流线。基于压气机通流特性模型,针对车用柴油机典型工况建立了性能指标函数,从而指导增压系统匹配方案的确定。针对典型双涡轮增压系统,明确了增压系统匹配流程,建立基于压气机通流特性的匹配方法。针对某型6缸增压柴油机不同工况的性能参数指标,进行了相继增压系统和可调两级增压系统匹配计算,分别进行了大小增压器和高低压级增压器选型。通过搭建柴油机相继和可调两级增压系统试验台架,试验验证了双涡轮增压系统匹配方案,试验结果表明,所匹配的相继和可调两级增压系统能够满足不同典型工况的压比和流量要求,进而实现柴油机不同工况的性能指标,保证了柴油机全工况范围的正常运行。同时根据柴油机试验结果,以燃油经济性最优为目标,确定了相继和可调两级增压系统全工况控制策略。     

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,3 000、5 000 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、3 000和5 000 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。     

增压技术和缩小排量策略

大功率发动机在城市行驶工况中因负荷率太低而使其燃油经济性极差。于是,如何通过转移发动机工况点以求降低发动机的比油耗,成了世界汽车行业近年来关注的焦点之一。特别是大功率汽油轿车,在不放弃汽车动力性的前提下,通过增压来缩小排量有着巨大的节能潜力。因此,增压技术在国外轿车汽油机上的应用呈不断上升的趋势。《增压技术和缩小排量策略》一文正是在这种背景下写成的。 众所周知,增压技术用于柴油机首先是为了提高升功率,同时也为了解决碳烟和碳氢化合物排放的问题。但是,汽油机增压至今尚属罕见。其原因之一就是增压会给汽油机带来更大的爆震倾向。在少数采用了增压技术的汽油机中,它们的爆震控制比自然吸气式汽油机中更加复杂,而且单单依靠调低增压压力和推迟点火往往还不能完全控制住爆震,以致人们不得不适当降低增压汽油机的压缩比。很自然地把人们的思路带到了可变压缩比电子控制。这是国外目前汽油机的发展方向之一。本刊接下来将介绍国外的可变压缩比电子控制技术。 在柴油机中已广泛采用废气涡轮增压器,在汽油机中遇到了新问题。首先是涡轮增压器本身固有的低速响应特性比较差的问题,在汽油机中更为突出,因为汽油机采用量调节,它的废气流量跨度范围太大,低速、低负荷时废气流量太低。其次,在汽油机暖机阶段中需要利用废气的热量加热三效催化转化器,而废气涡轮增压器正是从废气中吸取热量的装置,因此对暖机排放控制会产生不利影响。本刊将专门介绍采用涡轮增压器的汽油机如何满足ULEV的排放要求,以飨读者。     

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。     

BMW公司全新的增压柴油机

据报道，BMw公司推出了一款全新的2．0L4缸双涡轮增压柴油机，最高输出功率可达150kW，最大输出扭矩400N·m。与BMw旗下的另一款2．0L130kW柴油机相比，该机的主要优势在于拥有更宽阔的动力区域和较理想的燃油经济性。BMw公司虽然还未公开新机的燃油消耗值，[第一段]     

博格华纳推出首个柴油机3级涡轮增压系统

博格华纳近日针对宝马M系柴油发动机推m了3级涡轮增压技术,使其成为了世界上功率最强劲的6缸直列柴油发动机。该技术仅为宝马M适用,将搭载于M550dxDrive轿车和运动版以及X5M50d运动版和X6M50d车型上。最大功率达到280kW,峰值扭矩达到740N·m,该项创新性技术不仅提高了功率密度,同时也提高燃油经济性,并降低了小型柴油发动机的排放量。     

Saab萨博涡轮增压技术的发展历程

1977年：Saab萨博研发了废气阀门,当发动机内空气压力超过最高安全水平时,它可分流部分废气,以防止压力可能对发动机结构造成的破坏。现在它已经被简化,成了涡轮增压系统内部的一个旁通阀。     

旁通阀开度对增压中冷CNG发动机性能影响的研究

采用定油量、定转速、定点火提前角、只改变旁通阀开度的试验方法,研究了不同混合气浓度下旁通阀开度对增压中冷CNG发动机性能的影响。试验结果表明,随着旁通阀开度的增加,排气压力在旁通阀小开度时明显降低,之后下降缓慢。当排气压力减小时,活塞推动气体排出燃烧室的负功减少,扭矩有所提升,燃气消耗率下降,经济性变好,燃气消耗率可降低5%左右。     

单级顺序增压涡轮增压器——超低排放柴油机的增压新理念

涡轮增压柴油机以超低排放达到了较高的平均有效压力水平.传统涡轮增压器的涡轮与压气机的匹配要达到期望的性能和响应特性变得越来越困难.为了满足排放法规的要求,采用超高水平的废气再循环控制氮氧化物排放,采用柴油颗粒过滤器控制碳烟和颗粒排放.这些技术使涡轮修正流量减少到压气机修正流量的一半,从而使压气机与涡轮的匹配恶化.介绍一...     

柴油机可调两级增压系统变海拔稳态调节特性研究

利用GT-Power软件建立某V型柴油机仿真模型,并进行了可调两级增压系统的匹配。模拟计算了不同海拔条件下发动机全工况运行时高压级涡轮旁通阀开度对燃油消耗率的影响。结果表明,高压级涡轮旁通阀开度是通过发动机指示效率与泵气损失间接影响燃油消耗率。同一工况下,发动机燃油消耗率按其主要影响因素的不同分为示效率主导区、泵气损失主导区以及两者综合影响区。且随着海拔的升高,影响发动机燃油消耗率的指示效率主导区域扩大,泵气损失主导区域减小。最后,以最佳燃油经济性为指标,得到变海拔全工况下涡轮旁通阀最佳阀门开度。     

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。     

进气门晚关机构对高增压柴油机排放与热效率的影响

以某重型柴油机为研究对象,在低速中等负荷工况,通过对比进气门晚关机构开闭两种状态对两级增压系统匹配关系的影响,分析其对柴油机排放和热效率的影响。研究表明,喷油定时(上止点后-2.5°~8.5°)和EGR率(0%~21%)恒定时,使用进气门晚关(IVCA)机构后HC排放降低,有效热效率下降。当喷油定时不变,BNOxdif与BCOdif随着EGR率的增加而减少;当EGR率保持恒定时,随着喷油定时增加,BCOdif呈现先增加后减小的趋势,拐点在4.5°~6.5°(ATDC)之间;同时,开启IVCA机构后,EGR率在15.29%~21.16%,喷油定时在-2.5°~8.5°(ATDC)范围内,Bsootdif均小于0。在保证喷油定时恒定时,EGR率越大,Bsootdif越小。当量比在0.42~0.52范围内,保持喷油策略不变,使用IVCA机构致使进气流量减少,若当量比在原状态的基础上增加超过0.07,即可克服由于流量减少导致柴油机缸内平均温度和燃烧持续期增加对NOx生成的负面影响。     

可变几何排气管增压系统的设计与试验研究

针对某车用6缸机高低转速工况兼顾的问题提出了一种可变几何排气管增压系统,并进行了稳态模拟试验,分别用原机脉冲增压系统排气管和新加工的准定压增压系统排气管来模拟可变几何排气管增压系统的可控阀门关和开的状态.试验结果表明:在低速工况关闭可控阀门,可以充分利用脉冲能量;在高速工况打开可控阀门,可以减小泵气损失.     

径流式二级增压系统的喘振分析与试验研究

为研究径流式二级增压系统的喘振及影响因素,建立了二级增压系统压气机性能试验台架。试验数据表明,高压级压气机的气体流动已经进入雷诺数自动模型化区,可以采用马赫数相似准则将高压级压气机的实际参数转化为标准状态的折合参数。由此,可根据高低两级压气机的折合流量特性图和实际的运行工况来判断引起二级增压系统喘振的压气机。     

车用重型柴油机二级增压系统模拟及试验研究

针对某车用重型柴油机进行了二级增压系统匹配研究,根据产品开发目标要求选择了高、低二级增压器。采用GT-Power软件建立了二级增压柴油机仿真模型,并对柴油机外特性稳态工况性能进行了模拟计算,分析了二级增压系统能量分配对柴油机性能的影响规律。建立了二级增压柴油机测试平台,并进行了外特性、万有特性及排放特性试验。模拟及试验结果表明,二级增压系统可以大幅提高柴油机低速扭矩,改善燃油经济性,拓宽柴油机燃油经济性运行区域,大幅降低柴油机PM排放。     

一种用于柴油机与增压系统匹配的模拟计算方法

为进行柴油机和增压系统的匹配,发展了一种模拟计算方法。该计算方法包括缸内工作过程的简化计算、进排气过程计算、柴油机的功率计算、增压系统计算等计算模块。对柴油机缸内过程的计算,采用定容定压循环代替实际循环。对增压系统的计算,是根据压气机特性图和涡轮特性图进行的。对J6110Z增压柴油机进行了模拟计算,模拟计算的结果与试验结果比较接近。