基于VGT的两级可调增压系统调节特性研究

利用两级可调增压器性能试验台,进行了基于VGT的两级可调增压系统调节特性试验,分析了高压级VGT叶片和高、低压级涡轮调节阀的调节能力和调节规律。结果表明,高压级VGT叶片调节能力是涡轮调节阀调节能力的2倍以上,低压级涡轮调节阀调节能力相对较弱。涡轮调节阀全关时,VGT叶片开度由20%增至100%,两级增压器总压比降低14.8%;VGT叶片开度60%,高压级涡轮调节阀由全关到全开,两级增压器总压比下降5.0%。     

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。     

汽油机的机械增压(二)

3、涡轮增压器的流量特性 涡轮增压器由压气机和涡轮机组成,两者都是叶片机械,而且装在同一根轴上。它们的流量特性必须分别讨论。现代涡轮增压器的最高转速可达200,000r/min左右。发动机的废气推动涡轮机旋转,进而带动压气机旋转。压气机将新鲜空气压缩后送入发动机燃烧室。从理论上说,流过涡轮机的废气质量流量等于流过压气机的空气质量流量与单位时间内喷入发动机燃烧室的     

霍尔塞特50年华诞之际双喜临门

霍尔塞特工程有限公司总部位于英国哈德斯菲尔德，是世界领先的涡轮增压器生产企业。霍尔塞特工程有限公司在成立50周年之际，从西约克郡郡主John Lyles手中接过2项女皇奖章：企业创新奖和国际贸易奖。2项奖项使得霍尔塞特50周年庆典日更加特别，所有的员工及其家属沉浸在巨大的喜悦当中。霍尔塞特企业创新奖得益于其在重型柴油机上使用可变截面增压器（VGT）的创造性研究以及率先将VGT导入市场。结构复杂但增压性能优异的VGT，其涡轮级可根据发动机运转而自动调节涡轮的通流能力，使涡轮在发动机各种工况下以恰到好处的能量驱动压气机达到所需的运转水平。涡轮的自动调节是通过控制气体流量的导向叶片的调节而改变管口面积的方法实现的。常规的涡轮增压器是通过转动喷嘴环叶片获得不同的喷嘴面积，而霍尔塞特VGT则是通过叶片轴向滑动获得不同的喷嘴面积。这一创新方法确保了柴油机特别是要求十分严格的商用柴油机的高可靠性和高耐久性。霍尔塞特公司营销服务主要负责人GaryMckinney，这样解释道：“VGT可使所配的发动机获得良好的瞬态反应速度以及良好的燃油经济性，可提高发动机的有效转速范围。另外，VGT能增强压气系统的制动能力，并减小发动机结构尺...     

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。     

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...     

不同海拔下VGT对高压共轨柴油机性能影响的数值模拟

采用GT-Power构建其一维热力学仿真模型,完成了进气特性、燃烧特性、动力性能和经济性能的数值计算。数值模拟结果表明:无论是在低转速还是高转速工况,不同海拔的空燃比随着VGT叶片开度增大而降低,最大燃烧压力随着叶片开度增大而线性减小,泵气损失随着叶片开度增大也相应减小,最大燃烧压力随着叶片开度增大而线性减小;同样叶片开度下,以上参数随着海拔的上升而减小。低速工况下当叶片开度大于30%时,随叶片开度增加,动力性能逐渐降低,海拔变化差异明显。高转速工况下当叶片开度大于40%之后,叶片开度增大对有效转矩和有效功率的影响受海拔变化的影响不大。在高、低转速工况下,有效燃油消耗率随着叶片开度变化出现不同的趋势。     

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。     

可变涡轮增压技术及其试验研究

论述了传统增压器存在的问题，可变涡轮增压器的工作原理及常见可变涡轮增压器流通能力的控制形式。分析了双叶片整体式轴向移动可变喷嘴废气涡轮增压器的结构特点及不同转 速下的喷嘴构成原理，并对采用不同叶位置的涡轮增压器进行了发动机性能对比试验。     

涡轮增压器叶片的振动特性分析

利用有限元方法分析了某径流式涡轮增压器叶片的振动特性，得出了叶片的各阶自振频率及相应振型，计算结果与试验结果较为吻合。在对压气机叶片和涡轮叶片进行共振特性分析的基础上，进行了压气机叶片和涡轮叶片的共振相干分析，得出了在该增压器设定工作转速下，叶片发生共振的概率，并评估了叶片的工作可靠性。     

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。     

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。     

拓宽特性曲线装置在涡轮增压器压气机上的应用

采用一般离心式压气机的涡轮增压器使柴油机的工作范围受到限制。采用导风轮再循环旁通解决了拓宽压气机特性曲线的问题。该装置能灵活地与发动机匹配,扩大所有压比时的喘振范围,增加压气机阻塞流量。改善了发动机的高海拔性能,扩大了发动机的转速范围,增加了扭矩储备。     

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.     

小尺寸高转速离心压气机喘振试验研究

为明确压气机喘振的发生机理,采用动态压力传感器对1台涡轮增压器用无叶扩压器离心压气机进行了喘振试验.试验结果表明,喘振的频率不仅与排气管路容积有关,还与转速有关, 且喘振的频率随转速的升高而降低;进入喘振的流量随着管路容积的增大而增大,并与转速基本呈线性增长关系;管路容积大的系统其退出喘振的流量明显高于进入喘振的流量.     

可变截面涡轮增压器离心式压气机的研制

为了控制军用可变截面涡轮增压器的喘振和满足其空气流量的要求,现已研制成一种离心式压气机的可变几何形状扩压器。此外还研制和试验了以下二种压气机叶轮:径向叶轮和后弯叶轮。 性能试验结果表明,可变几何形状压气机在所要求的大多数工况下,达到了流量和效率的指标。由工作曲线图可以看出,后弯叶轮比径向叶轮好。在空气流量大的工况下(在发动机额定转速时)后弯叶轮的压气机效率已高达80％;只是在空气流量非常小的工况下(发动机在最低工作转速时)由于叶轮开始失速,引起效率下降。因此可以确认:可变几何形状压气机适用于效率高和流量范围宽的涡轮增压器。     

奥迪200 1.8T轿车涡轮增压系统故障实例

一汽-大众公司生产的奥迪200 1．8T轿车，采用装有废气涡轮增压器的ANZ发动机。采用废气涡轮增压的目的是通过对吸入的空气进行压缩，达到增大发动机扭矩、提高发动机功率的效果。由于吸入的空气密度增大，每一进气行程进入燃烧室的空气量相应增多，从而增加了氧含量，可达到提高燃烧效率的目的。发动机废气中含有热能和动能，利用这些能量来驱动涡轮增压器中的涡轮，再由涡轮驱动压气机，     

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。     

具有前缘前掠叶片的跨音速离心压气机流场的数值研究

采用商业叶片造型软件Concepts NREC压气机设计出具有不同前缘前掠角(α为10°﹑15°﹑20°)叶片的3种方案的涡轮增压跨音速离心压气机,并进行数值模拟和对比分析,研究叶片前缘前掠对压气机流场特性的影响。结果表明:与无掠方案相比,主叶片前缘前掠在提高压气机流通能力及失速裕度方面有一定的优势,其中15°方案的流通能力最强,20°方案的失速裕度最大;随着前缘掠角由0°增加到20°,在堵塞工况下压气机内部激波强度减弱7.2%,在最高效率工况下减弱3.4%,同时,叶轮通道下游低能流团范围及强度均有一定改善;在3种掠叶片方案中,10°掠角方案的压气机内部流动情况最好,其整体效率较普通压气机提高0.72%,压比提高0.62%。     

低速提扭对废气涡轮增压柴油机燃烧排放特性的影响

为解决废气涡轮增压柴油机低速段扭矩过低问题,通过提高电动增压器变频器的频率来提升增压器的转速,进而控制进气流量,提升柴油机低速段扭矩。通过分析额外进气量对提扭后废气涡轮增压柴油机的经济性、燃烧特性和排放特性的影响表明,与加装增压器前相同转速的原机外特性工况点的数据相比,提扭后扭矩提升9%～25%。随电动增压器频率的增加,油耗率呈先升后降的趋势,在频率为50 Hz时油耗率比原机增加了1.14%～4.44%;烟度也呈先升后降趋势,但在频率为50 Hz时的烟度比0 Hz时下降了37.4%～44.9%;NO_x排放随电动增压器频率的增加无明显规律。