柴油机计算机仿真研究述评

本文系统地综述了柴油机计算机仿真研究的现状与发展,着重介绍了柴油机数字仿真的内容、方法,预测涡轮增压柴油机匹配性能的模型以及柴油机计算机数字仿真的发展趋势。     

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。     

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。     

增压柴油机涡轮内热力过程模拟计算

本文在增压柴油机工作过程模拟计算中,对废气涡轮内的气动过程提出了较为详实的模拟计算方法。对WD615—61增压柴油机进行了工作过程模拟计算,并对在该机型上采用可变截面涡轮的性能进行了预测。     

增压器混流涡轮的设计和试验研究

为了提高车用增压器涡轮的性能,针对某柴油机匹配的JP78B增压器进行了混流涡轮设计和试验研究。利用叶轮机械CFD软件NUMECA,对所设计的8个混流涡轮叶轮进行了叶轮内部流动的计算,分析了叶轮进口倾斜角、叶轮进口攻角、叶轮宽度和叶片数对混流涡轮叶轮性能的影响,进行了混流涡轮和径流涡轮的性能试验。试验结果表明,混流涡轮比径流涡轮效率高,并且涡轮最高效率点的u/co小。     

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。     

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。     

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。     

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。     

可变喷嘴涡轮增压技术开发应用

分析了可变几何涡轮增压技术的特点,介绍了可变几何涡轮增压的原理和方法;进而针对一款欧Ⅳ柴油机进行可变喷嘴涡轮增压器的开发应用.结果表明可变几何涡轮增压技术可大大改善柴油发动机的性能.     

柴油机高压比涡轮增压系统述评

本文论述了几种典型的高压比涡轮增压系统的特点，讨论了柴油机高压比涡轮增压系统存在的问题及解决方法．最后重点介绍了Hyperbar系统的研究现状，预测了其发展趋势。     

增压柴油机瞬态特性的评估方法

通过分析发动机典型瞬态过程中的各个参数变化及能量传递关系,提出了一个通用的评价涡轮增压柴油机瞬态响应性能的方法,建立了发动机的关键结构参数、涡轮增压器尺寸、初始运行工况参数与瞬态响应性能指标的显式关系。采用一维计算模型对提出的评价指标在不同机型上进行了计算验证。研究结果表明,提出的涡轮增压柴油机瞬态性能评价方法适用性强,且在整机设计的初始阶段就能够定量研究瞬态性能并判别设计方案的可行性。     

增压柴油机整体系统模拟及性能预测

发展了一个增压柴油机整体系统模拟模型及计算程序。该模型考虑了柴油机及其各子系统之间以及各子系统的热力与传热过程之间的平衡和耦合关系，用以预测柴油机总体及各子系统的性能特性，研究其主要设计参数和燃烧室零件材料性能对柴油机总体性能的影响；用上述模型对某增压柴油机进行了计算研究，并与其试验结果进行了比较，计算结果与试验结果具有较好的一致性。     

工程机械用增压柴油机的性能分析

人们总是把增压柴油机作为一个总成与底盘配套，但是涡轮增压器与活塞式柴油机是两种不同性质的动力机械，在联合使用时，各自性能的相互影响以及它们之间的配合，对整机性能将产生深刻的影响。这里首先对增压器与柴油机运行的基本特点，增压与非增压柴油机在结构上的差异作以介绍，然后分析增压柴油机的整机性能。１　涡轮增压器与柴油机联合运行的基本特点在涡轮增压器与柴油机联合工作时，彼此没有机械联系，它们是通过空气流或燃气流来传递能量的。为了使涡轮增压器与柴油机良好配合，能在各种工况下满意地工作，首先是根据柴油机的特定…     

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。     

车用高速柴油机增压匹配的数值模拟

对车用高速柴油机增压匹配的数值模拟进行了研究 ,着重解决了废气旁通阀的计算模型、带无叶蜗壳的径流式涡轮特性估算以及管分支处损失的处理等问题。模拟计算结果与实机测试值相当吻合     

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,3000、5000 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、3000和5000 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。     

涡轮增压柴油机MPC增压系统优化设计

采用GT-POWER软件建立某V8涡轮增压柴油机模型,并进行试验校核。使用试验设计模块(DOE)选取对柴油机动力性能影响最大的MPC增压系统结构参数,并采用优化设计模块(Optimizer)确定结构参数。通过对采用定压、脉冲、MPC3种增压系统的柴油机外特性的仿真计算与对比,发现MPC增压系统能够实现柴油机全转速范围内燃油消耗的最优化。从涡轮前排气压力波形可以看出,设计的MPC增压系统改善了1缸和2缸之间的排气干涉。     

ISG混合动力汽车整车控制器的设计

根据ISG用于带增压柴油机的混合动力汽车的特点,设计了基于CAN总线的ISG混合动力汽车的整车控制器,包括硬件的模块化设计、CAN总线的应用设计及针对废气涡轮增压柴油机的ISG混合动力汽车控制策略设计,并且详细介绍了其硬件设计方法以及部分主要模块和算法的程序流程图.实验结果表明,该控制器功能强大、性能可靠,能准确实现带增压柴油机的ISG混合动力汽车的整车控制策略.     

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。