可变喷嘴涡轮增压器控制策略研究

设计了可变喷嘴涡轮增压器控制策略。以潍柴蓝擎共轨柴油机为平台进行了可变喷嘴涡轮增压器性能匹配试验,台架试验显示,所设计的控制策略可实现可变喷嘴涡轮增压器的精确控制,对提高发动机低速扭矩,改善发动机低速和部分负荷时的经济性效果显著。     

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。     

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。     

2.0L柴油机用JK48可调喷嘴涡轮增压器的设计研究

根据2.0L增压柴油机参数要求,设计了JK48可调喷嘴涡轮增压器,利用Numeca软件对设计的JK48可调喷嘴涡轮增压器进行了计算分析,进行了JK48可调喷嘴涡轮增压器与发动机的性能匹配试验,将其结果与原机的试验结果进行了比较,研究结果表明,JK48可调涡轮增压器可以满足发动机的性能要求.     

可调涡轮增压器改善柴油机低速扭矩特性的试验研究

为考察可调涡轮增压器对柴油机低速扭矩特性的影响，将所研制的ＶＧＴ－７０Ａ型转叶式可调涡轮增压器与Ｊ６１１０Ｚ型柴油机匹配进行了性能试验。介绍了试验设备和试验方法。试验结果表明，ＶＧＴ－７０Ａ型增压器具有在全工况范围内与柴油机良好匹配的潜力，特别是在提高低速扭矩储备方面有明显效果。     

可变喷嘴涡轮增压器与发动机的匹配分析

通过可变喷嘴涡轮增压器与发动机的匹配试验测得增压压力和排气压力值,结合发动机的结构参数,计算了发动机的流通特性,建立了可变喷嘴增压器与发动机的联合工作曲线。对联合工作曲线的分析表明设计的可变喷嘴涡轮增压器与发动机匹配良好,不会出现喘振和阻塞。     

车用柴油机可变喷嘴涡轮增压器电控系统研究

在CA6DE柴油机上,对自主开发的可变喷嘴涡轮增压器(VNT)电控系统进行了多轮匹配试验,并进行了实车道路试验,找出了CA6DE柴油机VNT电控系统的控制策略和最优MAP。在VNT电控系统中采用适合于柴油机上控制的硬件电路和PID控制算法,以达到对VNT喷嘴环开度进行精确的控制。试验结果表明,与采用普通涡轮增压器相比,采用VNT电控系统可以提高柴油机扭矩20%、降低烟度25%～50%、降低油耗5%。     

可变喷嘴增压器与增压柴油机的匹配试验研究

在CA498Z柴油机上进行了可变喷嘴增压器(VNT)的匹配试验研究。试验结果表明,VNT可以在发动机的整个转速范围内和CA498Z柴油机实现良好的匹配。VNT显著提高了发动机外特性的低速转矩,降低了外特性的排气烟度。扩大了该柴油机低油耗区的转速范围,改善了整机的燃油经济性。     

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。     

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.     

VNT增压柴油机与整车速度瞬态响应的试验分析

对装有可变喷嘴涡轮增压器(VNT)的柴油机客车在高原地区与平原地区上的起动、起步加速、换挡加速及减速等变工况下瞬态特性进行了试验研究。对VNT的瞬时转速、发动机转速、汽车速度等参数进行了对比分析。研究结果表明,起动时,VNT转速滞后于发动机的转速;起步加速工况,VNT转速随发动机转速变化的瞬态响应快;换挡加速工况,VNT的转速随发动机转速增加而增加;减速工况,发动机转速下降,VNT转速呈现下降趋势。VNT的有效调节,控制了涡轮不超速,可以改善涡轮增压柴油机的瞬态特性,有利于整车变工况行驶性能的提高。     

Model-based design of a variable nozzle turbocharger controller

Variable Nozzle Turbocharger (VNT) was invented to solve the problem of matching an ordinary turbocharger with an engine. VNT can harness exhaust energy more efficiently, enhance intake airflow response and reduce engine emissions, especially during transient operating conditions. The difficulty of VNT control lies in how to regulate the position of the nozzle at different engine working conditions. The control strategy designed in this study is a combination of a closed-loop feedback controller and an open-loop feed-forward controller. The gain-scheduled proportional-integral-derivative (PID) controller was implemented as the feedback controller to overcome the nonlinear characteristic. As it is difficult to tune the parameters of the gain-scheduled PID controller on an engine test bench, system identification was used to identify the plant model properties at different working points for a WP10 diesel engine on the test bench. The PID controller parameters were calculated based on the identified first-order-plus-dead-time (FOPDT) plant model. The joint simulation of the controller and the plant model was performed in Matlab/Simulink. The time-domain and frequency-domain performances of the entire system were evaluated. The designed VNT control system was verified with engine tests. The results indicated that the real boosting pressure traced the target boosting pressure well at different working conditions.     

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。     

可变喷嘴涡轮增压器电控系统设计

针对GT35V可变喷嘴涡轮增压器开发了一套涡轮开度电控系统。该系统以步进电机为核心元件，以MCS-51系列单片机及其扩展为电控单元，采用模块化的设计结构完成了控制软件的编制。通过电控系统调试及其在CA6DE1-21K柴油机上的标定试验，表明该系统具有结构简单、可靠性好、精度较高等特点。     

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。