JK80VNT增压器的开发研究

可变喷嘴涡轮调节技术是改善增压柴油机低速性能、降低柴油机排放的有效措施。本文对JK80VNT增压器进行了设计计算，将所设计的转叶式可变喷嘴涡轮增压器进行了涡轮性能试验，试验结果表明它能够有效地调节涡轮特性。并进行了可变喷嘴涡轮增压器与CA6106柴油机的匹配试验，将其结果与带放气阀增压器的试验结果进行了比较，结果表明CA6106柴油机高速油耗和整个外特性烟度都得到明显的改善。     

TPR56FV型可变几何涡轮增压器匹配12V265A型柴油机的配套研究

通过TPR56FV型可变几何涡轮增压器与12V265A型柴油机配套,研究了可变几何涡轮增压对改善柴油机部分负荷性能、拓宽柴油机环境应用条件以及降低增压器额定应用转速的影响。配机试验结果表明,通过调节可变几何涡轮(即调节喷嘴环开度),可大幅提升柴油机部分负荷负载率、明显改善环境应用条件对柴油机应用的限制、有效降低增压器额定应用转速。     

在螺旋进气道内喷气的柴油机可变涡流进气系统

设计了一种在螺旋进气道内喷射空气的柴油机可变涡流进气系统——喷气式可变涡流进气系统。对该系统的稳流气道试验表明,喷嘴在特定位置上向气道内喷射空气,可以增强或者降低气缸内涡流强度。通过稳流气道试验,确定了最大程度改变缸内涡流强度的最佳喷嘴安装位置及空气喷射方向,选择了喷嘴尺寸及空气喷射压力,并测定了不同喷射压力下,气缸内涡流比与模拟发动机转速的关系。对该系统做了单缸柴油机试验,结果表明,喷气式可变涡流进气系统基本不影响充气系数,但通过该系统对气缸内涡流强度的调节,有效地改变了发动机的排放性能     

柴油机采用分段调节实现预喷油的研究

本文介绍采用主副喷油泵及双通道喷嘴分段调节实现预喷油的研究。调节同与主喷渍间隔角为８℃Ａ－１０℃Ａ时，实现了初始喷油率低，后期喷油率高的双峰喷油规律。由１Ｅ１５０Ｃ型柴油机性能试验表明，采用分段调节式喷油，油耗率降低４ｇ／（ｋＷ．ｈ），ＮＯＸ排放下降了４４％。     

柴油机采用分段调节实现预喷油的研究

本文介绍采用主副喷油泵及双通道喷嘴分段调节实现预喷油的研究。调节副喷油与主喷油间隔角为８℃Ａ～１０℃Ａ时,实现了初始喷油率低,后期喷油率高的双峰喷油规律。由１Ｅ１５０Ｃ型柴油机性能试验表明,采用分段调节式喷油,油耗率降低４ｇ／（ｋＷ·ｈ）,ＮＯＸ排放下降了４４％。     

可变涡轮喷嘴增压器的电控匹配

介绍了可变喷嘴增压器在电控柴油机应用中稳态工况及动态工况的电控匹配方法,对极端工况下增压器匹配可能出现的问题进行了分析并提出解决方案,试验结果表明可变喷嘴增压器和电控匹配技术的使用能够有效兼顾增压器在稳态和动态工况下与发动机的良好匹配.     

不同增压型式在柴油机国Ⅵ换气系统开发中的试验研究

在1台满足国Ⅳ排放法规的4缸轻型柴油机上,进行了面向于满足国Ⅵ排放法规的换气系统开发的试验研究,试验分别采用废气放气阀式涡轮增压器(WGT)和可变喷嘴环涡轮增压器(VNT),配合废气再循环(EGR)阀开度的调节,研究其对柴油机性能的影响,试验结果表明:增压器压气机和涡轮机效率随EGR阀开度变化不大,VNT压气机效率与WGT基本相当,而涡轮机效率在发动机中高速工况提升明显,整体高出15%～20%;VNT在发动机中高转速工况,平均泵气压力(PMEP)和空燃比整体优于WGT,发动机换气系数改善3%～5%,燃烧热效率提升1.5%左右;在满足发动机国Ⅵ机内原始排放目标的情况下,发动机匹配VNT,经济性改善明显,较WGT综合油耗可改善2%～3%。     

利用文丘里管和VNT提高柴油机EGR率的研究

利用文丘里管和可变喷嘴增压器(VNT)提高柴油机的EGR率,旨在降低柴油机NOx的排放.采用试验的方法研究,对文丘里管喉口直径进行了优化,分析不同的喉口直径对发动机外特性参数的影响;对于VNT系统,分析VNT叶片开度对EGR系统的影响,并在最佳的EGR率下,进行了VNT与旁通增压器的柴油机性能对比.通过文丘里管喉口直径的合理选取和VNT喷嘴环叶片位置的调节,增加涡前与文丘里管喉口的压差及EGR率.结果表明,基于VNT的EGR系统,扩展了EGR率的范围,小负荷的EGR率能达到30%,在保证柴油机动力性、经济性不变的前提下,大大地降低了NOx的排放.     

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。     

双层交错布置多孔喷嘴燃烧排放性能试验研究

在某单缸柴油机上搭建高压共轨系统整机试验台架,研究双层交错布置多孔喷嘴结构对柴油机燃烧和排放性能的影响规律。试验结果表明:相同几何流通面积的双层交错布置多孔喷嘴相比于传统单层喷嘴经济性提高,NOx排放和碳烟排放改善;孔径较小的双层交错布置多孔喷嘴方案燃油消耗率较高,NOx排放较低,碳烟排放较高;下层喷孔喷射夹角小的双层交错布置多孔喷嘴方案缸内平均压力和温度高,油耗和排温降低,NOx排放较多,碳烟排放较少。     

供油系统调整对VNT柴油机低速性能影响

基于PW泵的常规供油系统增压补偿器的存在使得可变喷嘴增压器（VNT）对柴油机性能改善不明显。研究了供油系统参数调整对VNT增压柴油机低速全负荷性能的影响。结果表明：使增压补偿器压力室与大气相通以屏蔽增压补偿器并优化VNT开度后，由于供油量减小，低速全负荷排气烟度比装配GT35增压器的基础柴油机下降56．3％～73．5％，但动力性改善不明显；屏蔽增压补偿器、调整油泵供油特性并优化VNT开度后低速全负荷工况烟度下降53．8％～68．1％，同时1000r／min全负荷转矩增加8．2％。可见，基于电控供油系统的柔性供油特性可以更充分地发挥VNT系统潜能。     

VNT可变涡轮增压器与柴油机的匹配研究

根据一款WG增压柴油机原机的基本结构参数和试验数据,匹配一款VNT废气涡轮增压器,建立VNT增压柴油机的GT-Power一维计算模型,并对柴油机外特性工况和ESC工况进行仿真计算研究。分别以动力性和经济性参数为分析指标,对外特性工况和ESC工况的VNT开度进行优化选择。研究表明,开度优化选择后的VNT柴油机与柴油机原机相比,外特性转矩均有较大幅度提高,最大转矩工况的运行范围拓宽,且VNT增压器的转速在整个转速范围内提高,联合运行曲线的高效率范围扩展;ESC工况加权比油耗值下降幅度约为3.8%,且空燃比增大,VNT柴油机经济性获得提升。可以得出结论,VNT可变涡轮增压器与柴油机匹配良好。     

可变喷嘴涡轮增压器喷嘴环叶片位置对柴油机性能的影响

针对普通废气涡轮增压器低速响应和高速功率不能同时兼顾的特点,对可变喷嘴涡轮增压器(VNT)进行了试验研究。通过试验分析了喷嘴环叶片位置对柴油机性能的影响,并得到了VNT的优化脉谱。同时进行了VNT的瞬态响应研究。研究结果表明:VNT通过改变涡轮喷嘴环面积可与柴油机各工况实现最佳匹配,燃油消耗率在全工况范围内明显改善,在高速低负荷时燃油消耗率降低最多,达到了10%;通过增加低速的进气量,VNT对柴油机低速高负荷工况性能有明显改善,扭矩约增加15N·m,油耗率降低2%,烟度从原机4.5 BSU降低到2.5 BSU;通过与原机外特性的对比,在中高速的NO_x和烟度排放与原机相差不大,在低速区NO_x增加约100×10~(-6),烟度降低2 BSU,在整个转速范围内油耗率降低2%～3%。     

增压方式对柴油机高原环境下工作特性影响的数值模拟

以一台高压共轨重型柴油机为研究机型,构建了一维热力学模型,首先对比研究了单级增压(single-stage turbocharger,1TC)和二级增压(two-stage turbocharger,2TC)对柴油机变海拔条件下工作特性的影响;然后将2TC的高压级更换为可变截面涡轮增压器,在4 km海拔条件下,分析了叶...     

低速大扭矩船用柴油机与增压器的匹配试验研究

针对国内船用柴油机使用工况特点,降低12V135船用柴油机的标定转速,提高柴油机的低速扭矩。通过增压器的优化匹配,改善了柴油机的经济性、动力性和可靠性,特别是柴油机的低速性能有了明显的改善,进一步提高了12V135船用柴油机的市场竞争力。     

天然气发动机可变喷嘴涡轮增压器匹配研究

针对488天然气发动机匹配了可变喷嘴涡轮增压器(VNT),设计了电子控制系统,并通过发动机试验研究了VNT匹配规律。天然气发动机VNT调节规律不仅与节气门开度(负荷)有关,也与发动机的转速有关。匹配试验结果表明:采用VNT增压技术后天然气发动机的功率和转矩显著提高,最大功率从58 kW提高到73 kW,最大转矩从156 N.m提高到212 N.m,且最大转矩点转速降低,大幅度改善了天然气发动机的动力性与经济性。     

采用VNT/EGR和DOC降低柴油机排放的试验

在一台高压共轨柴油机上进行了采用基于可变喷嘴环涡轮增压器(VNT)的废气再循环(EGR)系统(VNT/EGR)和柴油机氧化催化器(DOC)降低排放的试验研究。结果表明,通过调节VNT开度可以有效实现EGR循环和控制EGR率,显著降低NOx排放,并且在一定EGR率范围内对烟度影响较小。提高喷射压力可以较明显改善NOx和烟度的折衷关系,采用合理的后喷参数能够在不明显影响经济性和NOx排放的前提下显著降低烟度。对燃烧室进行降低压缩比的合理设计也可以明显改善NOx和烟度的折衷关系。在燃烧系统优化的基础上,最终加装DOC的ESC循环排放测试结果满足了国Ⅳ要求,其中PM为0.0191g/(kW·h),NOx为2.88g/(kW·h),HC和CO排放远低于国Ⅳ限值。     

2缸高压共轨柴油机增压器性能匹配与研究

针对一款2缸高压共轨4气门增压柴油机,基于2缸柴油机进、排气压力波动的特殊性,研究了不同发火顺序的发动机排气对增压器匹配的影响,选择了360°CA的发火顺序,分析了2缸柴油机增压器效率的波动及泵气损失的特点。兼顾乘用车对柴油机高低速性能的要求,设计了2种方案的增压器进行分析和匹配试验,提出了增压器的改进优化技术措施并进行了优化试验。试验结果表明:柴油机中低速性能得到了改善,低速扭矩增加了8N.m,燃油消耗率降低了12g/(kW.h),柴油机的各项性能指标满足设计目标,排放达到欧Ⅳ标准。