电动增压与EGR结合对柴油机NOx和Soot的影响

通过仿真软件对某型废气涡轮增压柴油机加装电动增压器后,柴油机最大功率以及烟度排放得到改善,但是柴油机NOx排放增加。我们将电动增压与高压EGR结合,构建电动增压器结合高压EGR的连接回路,通过电动增压器同时将新鲜空气和废气进行增压后进入气缸。研究表明,柴油机低转速满负荷和中低负荷(30%)时,EGR率分别达到25%和15%时,柴油机NOx排放降低到原机以下的同时Soot排放并未超过原机;柴油机在低转速30%负荷时,采用电动增压+高EGR率(50%,55%,60%),气缸内燃烧温度降低至1 210K,实现了低温燃烧,NOx和Soot排放同时降低。     

特殊背压下高增压柴油机增压器匹配性能研究

基于GT-power搭建了某高增压柴油机一维仿真模型,并通过试验数据对模型进行标定。利用该模型计算分析了柴油机在不同排气背压下的性能,利用计算结果配合试验,分析了排气背压高且波动范围大工况下的压气机和涡轮的匹配。研究表明:背压升高会导致柴油机性能恶化,通过增压器的合理匹配可以实现高排气背压柴油机功率的恢复,稳态工况下可以恢复至59.8%,背压波动工况可以恢复至66%;高排气背压工况应提高压气机低压比区域的效率和流量,并适当控制高压比区域的压比;涡轮喷嘴环流通面积对性能影响较大,过大或过小均不利于功率恢复,通过选择合适的涡轮,可使功率恢复提升10.9%;柴油机性能参数随排气背压波动做规律波动,但存在一定的延迟,波动的幅值与该性能参数的迟滞时间负相关。     

注蒸汽对涡轮增压器的影响

水蒸气与燃气混合后的混合气体注入涡轮后,涡轮增压器会出现运行状态的变化。经对注蒸汽后的涡轮增压器进行了热力学的分拆,认为：汽气比的增大使增压器的转速、压气机空气流量和压气机压比增高;注汽温度对压气机压比有较小影响;低工况时,水蒸气的注入使涡轮的折合流量、膨胀比皆增大;在高工况时,膨胀比、折合流量能够增大的幅度减小：不同的汽气比对涡轮效率特性曲线影响较小。     

注汽涡轮增压柴油机的试验研究

文献[1]提出一种新的注汽涡轮增压柴油机系统,本文对此注蒸汽涡轮增压柴油机进行了试验,得出不同柴油机工况下注入增压器涡轮的蒸汽流量与温度对涡轮增压器及涡轮增压柴油机性能的影响,并对其进行分析。验证了注汽涡轮增压柴油机在改善低工况性能方面的有效性。     

可变喷嘴涡轮增压器与柴油机匹配的数值模拟

利用GT-Power一维仿真软件,建立了J90S固定截面涡轮增压柴油机WD615.50的仿真计算模型,并与试验数据进行对比,验证模型的准确性。在此基础上,将原机的J90S固定截面涡轮增压器改为JK90S可变喷嘴涡轮增压器,建立可变喷嘴涡轮增压柴油机的仿真计算模型,对JK90S与WD615.50柴油机的匹配规律进行数值模拟。数值模拟结果表明:与固定截面涡轮增压器相比,在柴油机低速工况下,通过关小可变喷嘴涡轮增压器喷嘴环叶片的开度,柴油机进气更加充足,功率及转矩稍有增加,经济性有所改善。根据数值模拟结果,确定了最佳喷嘴环叶片开度随柴油机转速及负荷的变化规律。     

BBC涡轮增压器现状和最新发展

<正> 高平均有效压力的大型二冲程柴油机的增压系统由效率极高的涡轮增压器组成,通常还包括一个动力涡轮。高平均有效压力的四冲程柴油机要求相当高的压气机压比。本文介绍瑞士巴登ABB涡轮机械系统部为满足涡轮增压柴油机发展的需要而研制的BBC涡轮增压器和动力涡轮。     

某型柴油机与VGT增压器的匹配计算研究

发动机与涡轮增压器的匹配是增压技术的重要研究内容.普通涡轮增压器与发动机匹配时普遍存在着低速时转矩不足、经济性差等问题.可变几何涡轮增压器(VGT)是解决增压柴油机低工况和瞬态响应慢的重要技术措施.为了分析VGT对某型柴油机性能的影响,基于GT-POWER仿真平台对其进行了建模和仿真研究.结果表明:通过调整VGT涡轮喷嘴角度可以优化柴油机与VGT的匹配.低工况下,可以有效提高扭矩、增压压力和涡前排气温度,降低燃油消耗率.     

车用涡轮增压器瞬态响应性评估与测试

基于车用涡轮增压器瞬态响应的影响因素，提出独立于内燃机的车用涡轮增压器瞬态响应评估指标D_x。通过数值模拟和试验的方法研究在不同终了转速下D_x随不同初始压比的变化以及转子转动惯量、涡轮效率和压气机效率对D_x影响。研究结果表明：试验结果与仿真结果吻合较好，证明该测试方法可用于涡轮增压器的瞬态性能测试以及增压器瞬态性能的影响因素研究。使用误差传播理论对试验测得的瞬态响应评估参数D_x值进行系统误差估计，试验测得的系统不确定度为1.35%。     

车用汽油机的增压器方案设计

车用汽油机增压与柴油机增压区别大,汽油机增压爆燃倾向增大,增压汽油机比增压柴油机热负荷高,增压汽油机压比低、流量范围宽,进气量由节气门控制,易发生喘振,因此在进行汽油机的增压器方案设计上必须全面考虑以上问题,使增压器性能和可靠性达到最佳状态,与发动机达到良好匹配。     

相继涡轮增压柴油机推进特性的稳态及瞬态试验研究

对某柴油机采用大小涡轮相继增压系统进行了推进特性的稳态及瞬态试验研究。对柴油机分别采用小涡轮增压器、大涡轮增压器以及大小2台涡轮增压器并联3种增压方案进行推进特性的稳态试验,并对试验结果进行了比较分析,确定了该相继增压系统的两个切换工况点分别为40%和80%负荷工况。在各切换工况下进行了阀门不同切换时间的瞬态试验,通过分析切换过程中发动机各性能参数的变化,确定了各阀门的开闭顺序及延迟时间:在40%和80%负荷工况点切换时,阀门VCS滞后阀门VTS开启的最佳时间分别为0.6s和0.4s,阀门VCS滞后阀门VTS关闭的最佳时间均为0.2s。     

复合增压切换系统对柴油机瞬态特性的改善

为使涡轮增压柴油机适于转速频繁变动的场合,建立了复合增压切换系统用以提高其瞬态响应特性。它由谐振系统、涡轮增压器和微机控制的电动蝶阀组成。其谐振腔的容积变化和压气机的短接,都根据增压器的转速信号由微机控制电动蝶阀执行。在加速初期压气机短接,增压器空载加速,并由谐振增压替代涡轮增压。在加速后期,谐振系统提高了固有频率并与增压器协同产生复合增压效应。本文用特征线法进行该复合系统的模拟计算和系统优化,并在微机采样和控制试验台上进行了对比试验,证明该系统能使柴油机的瞬态特性明显提高。     

增压器压气机叶顶间隙对柴油机性能的影响

基于两种不同压气机叶顶间隙,研究叶顶间隙对压气机效率、压比等增压器性能参数以及动力经济性、常规气态物排放、进排气情况等柴油机性能参数的影响。结果表明:相同工况下,小叶顶间隙压气机的效率比大叶顶间隙压气机高约3%且高效区域范围更大。装有小叶顶间隙压气机时进气流量增幅达6%;进气中冷后温度有所降低,最大降幅为19%;发动机动力输出增幅达2%;NOx体积排放量减少,最大降幅为15%;THC体积排放量增加,最大增幅为100%。叶顶间隙对CO排放、CO2排放、发动机排气背压及比油耗基本无影响。     

增压器压气机水冷蜗壳设计及其内部流场分析

提出对柴油机涡轮增压器的压气机进行冷却的方法——在原压气机蜗壳外部加装散热片与冷却水道,从冷却系统散热器后取水,实现增压与中冷的集成。建立离心式压气机整级物理模型,根据基于有限元的有限体积法,采用全隐式多网格耦合求解技术对不同冷却程度下的压气机内部非定常流动进行三维CFD模拟,考察了蜗壳内部压力场、速度场与气体密度的分布,为高原进气水冷需求论证提供参考,增压台架试验验证了模拟的准确性。研究结果表明:若冷却水可以使压气机出口温度降低10.3℃,压比最大增加11.8%,效率增加11.1%,气体密度最大增加12.8%;同时,流场沿蜗壳流程分布没有压力集中与显著涡流的出现,说明压气机蜗壳设计合理。     

柴油机混合涡轮增压系统的研制及试验研究

混合涡轮增压系统是在常规废气涡轮增压器转轴上集成一个既能电动又能发电的高速电机,介绍了研制这一新型增压系统的关键技术和样机在增压器试验台上的试验研究.等压气机流量试验结果显示:混合涡轮增压系统从功能上达到了电动/发电的设计要求,可以根据负荷调整高速电机的工作模式和功率.混合涡轮增压系统在小流量时电动的潜力大,而在大流量时发电功率大.其次,通过调整混合涡轮增压系统的高速电机功率能够拓宽涡轮膨胀比变化范围.另外,由于采用滚动轴承等措施,样机的机械效率高于常规废气涡轮增压器,试验时最高机械效率达到96%.加速特性试验结果表明:混合涡轮增压系统的加速时间比普通废气涡轮增压器缩短40%以上,并且高速电机的电动功率越大,改善涡轮滞后的效果越显著.     

一级和二级增压用MAN-NA和NA-VP系列涡轮增压器

废气涡轮增压器是进一步提高柴油机功率的一个重要附件。近年来为研制MAN废气涡轮增压器做了大量工作。目前已可提供用于等压增压和脉冲增压的一级和二级废气涡轮增压器供各种功率范围的中速四冲程柴油机和低速二冲程柴油机使用。它们可按需要配置可调涡轮喷咀叶片以改善其部分负荷性能。NA和NA-VP系列涡轮增压器以效率高、压比高、压气机特性线好、寿命长和结构简单、可靠而著称。该系列增压器可供高达22,000千瓦整个功率范围的柴油机使用。     

４９３ＺＱ柴油机匹配气波增压器的研究

介绍了在４９３ＺＱ柴油机上匹配大容积进气管、渐扩式排气管的方法,以及在气波增压器与发动机之间寻找理想的转速比,对气波增压柴油机的性能及排气净化进行的试验研究,获得了实用的匹配规律。试验结果证明,与原涡轮增压样机相比,采用变速比的气波增压样机具有非常优良的排放性能和瞬态响应性能,同时还具有良好的动力性、经济性、加速时不冒黑烟,彻底克服了涡轮增压柴油机瞬态响应滞后、低速供气量小的弱点。采用新型转子的ＣＸ－１０２型气波增压器有效地降低了噪声。     

非对称双流道涡轮增压器的试验

传统的高压回路废气再循环技术在降低柴油机氮氧化物排放的同时增加了泵气损失,导致柴油机的燃油经济性变差.以一台6缸重型增压柴油机为平台,研究了非对称双流道涡轮增压器对柴油机性能的影响.通过与普通对称式增压器的试验结果进行比较,分析了3个稳态工况下非对称双流道涡轮增压器对该柴油机性能的影响.结果表明:采用非对称双流道涡轮增压器在保证循环废气量的同时能够有效地降低柴油机的泵气损失,使柴油机在中高速工况下的燃油经济性有明显改善;而低速工况的高压循环指示热效率由于受低空燃比的影响较大,燃油经济性改善不明显.     

涡轮增压柴油机仿真模型修正方法及试验比较研究

基于AVL BOOST仿真软件,针对一台4缸涡轮增压柴油机进行建模,在原仿真模型的基础上着重考虑了涡轮增压器传热效应的影响。计算结果与发动机试验数据的比较分析表明:经过修正的发动机仿真模型在保证发动机扭矩、功率等主要性能参数不变的基础上,计算得到的涡轮及压气机进出口温差与原模型相比误差大幅度减小;同时修正后的仿真模型与原模型相比,新鲜空气的质量流量、涡轮膨胀比、压气机压比均无明显变化,表明修正后的模型并无改变涡轮增压器的工作点位置,仅修正了由于传热所导致的压气机出口和涡轮进口的温度变化,以及涡轮增压器的效率变化。     

国产增压器代替进口增压器在8NVD柴油机上的试验研究

8NVD柴油机系民主德国机电产品。我国进口上千台,用于工程发电、内河及沿海船舶动力。该机为8缸单排直列、中低增压四冲程柴油机。设有中冷器,排气系统为二脉冲增压系统,原增压器用内支撑滚动轴承,增压器的型号为N_3。8NVD 柴油机长期运用后需要换零配件、特别急需用国产增压器取代进口N_3增压器。对流量和压比分析表明,额定负荷时N_3增压器与8NVD 柴油机匹配数据为;流量G_K≈0.903kg/s;压比π_K≈1.50～1.55。     

短接压气机对涡轮增压柴油机瞬态特性的改善

用短接压气机的方法,可以使涡轮增压器在加速过程中迅速通过低转速、低压比工作区,改善增压柴油机的瞬态响应。该方法还可以与其它方法组成复合增压系统,以取得进一步的效果。