电子增压器可改善涡轮增压发动机低速性能

涡轮增压器可提高内燃发动机充气效率和燃烧热效率,可实现发动机小型化,有效降低排放和燃油耗;但涡轮增压器存在低速喘振、增压压力不足现象。采用电子增压器(EBooster),可有效改善且能显著提升涡轮增压发动机的低速扭矩。以一款2. 0 L涡轮增压直喷汽油机为研究对象,应用博格华纳生产的48 V第2代电子增压器,与涡轮增压器配合使用,研究电子增压器对涡轮增压发动机低速动力性能的影响。结果表明,电子增压器可以大大提升涡轮增压发动机低速扭矩。     

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.     

汽油发动机涡轮增压器一种失效模式剖析的研究

随着汽车行业的飞速发展,涡轮增压发动机逐渐成为主流。涡轮增压器的广泛应用,在降低发动机排量的同时提升了功率和扭矩,同时也降低了油耗。由于涡轮增压器是利用发动机排出的废气驱动涡轮运转,所以整个系统需要承受较高的热负荷,同时增压器的工作转速最高可达到200 000 r/min以上,这也对冷却、润滑提出了较高的要求。在如此严苛的工作环境下,增压器经常会出现诸如异响、漏油、超增压或增压压力不足等失效模式。本文针对某型汽油发动机,重点剖析、研究论证增压器出现压端压力失衡(增压后进气管路漏气)失效时,对发动机工作的影响。     

不同标准柴油对柴油机性能和排放特性的影响

在全流定容稀释采样系统台架上,对一台国-V发动机进行了燃用不同标准柴油的ESC、ETC循环测试。研究结果表明:燃用国-Ⅴ柴油时在外特性下的最大功率和扭矩均小于国-Ⅳ和国-Ⅲ柴油;随着柴油质量的下降,ESC和ETC试验的NOx和PM排放值呈增大趋势。对ESC和ETC试验中的PM进行了萃取和化学分析,发现ETC循环下的多环芳烃总含量是ESC循环下的2~3倍,任意工况下国-Ⅲ柴油排放的多环芳烃总含量远远大于国-Ⅳ和国-Ⅴ柴油排放。     

满足车用国Ⅳ排放标准的EGR与DOC技术的应用研究

为实现车用柴油机大流量废气再循环,研制了氧化催化转化器(DOC)后处理器与大流量冷却式废气再循环(L-CEGR)系统组成的排放控制新技术配置,并在11L车用发动机上进行了试验。试验结果表明:采用电控可变几何涡轮增压器(VGT)为主件的L-CEGR系统使NOx排放下降28.6%;采用160MPa高压喷射和进气优化后,PM排放降低74.4%,铂含量为0.55g/unit的DOC能使PM排放降低20%;柴油机各项排放指标均达到国Ⅳ标准,也符合NO2排放限值要求;L-CEGR与160MPa高压喷射等技术相结合,使发动机加权平均燃油消耗率降低3.5%。     

不同增压系统对重型柴油机性能和排放影响的试验研究

在一台电控高压共轨重型柴油机上,基于高压冷却废气再循环(EGR),对比研究了带废气放气阀式单级固定涡轮截面增压器(WGT)、单级可变涡轮截面增压器(VGT)、二级固定涡轮截面增压器(WGT-FGT)和二级可变涡轮截面增压器(VGT-FGT)四种增压方式对柴油机性能与排放的影响。结果表明:可变截面相对固定截面增压系统(VGT相对WGT,VGT-FGT相对WGT-FGT),能显著提高涡前与进气压差,实现更高EGR率和更低的NO_x排放,同时能够提高进气充量,从而改善燃烧过程。随着NO_x比排放的降低,四种增压方式的油耗都呈现上升趋势,并且VGT-FGT、VGT、WGT-FGT和WGT的燃油消耗率依次升高。当NO_x原始排放控制在5.0g/(kW·h)左右,采用WGT-FGT时燃油消耗率相对WGT获得一定改善(与VGT和VGT-FGT相当),碳烟排放与VGT-FGT接近,明显优于WGT。随NO_x排放降低,可变截面增压系统相对固定截面增压系统逐渐表现出优势:当NO_x原始排放控制在3.5g/(kW·h)左右,VGT可以获得与VGT-FGT接近的燃油经济性和碳烟排放;当NO_x原始排放更低(2.8g/(kW·h)以下),VGT-FGT降低油耗和碳烟排放的优势更加明显。     

某非道路国四EGR发动机燃烧开发试验研究

研究了非道路国四废气再循环(EGR)发动机燃烧开发试验中硬件选型方法,总结了EGR发动机燃烧开发过程中的一些规律：缸盖涡流比方面,针对高排放发动机,适当降低缸盖涡流比,在相同NO_x排放的条件下,可有效降低Soot比排放;喷油器参数方面,小孔径、小流量喷油器是EGR发动机喷油器选型的优化方向,但同时应考虑到喷油器孔径过小时的燃油适应性问题;增压器匹配方面,选择涡轮尺寸和涡轮箱流通能力相对较小的增压器方案,涡轮前排气压力较高,排气与进气的压差相对更大,使EGR系统更容易加入新鲜空气,有利于EGR发动机优化性能排放;喷油嘴伸出量方面,合适的喷油嘴伸出量可使油耗率和Soot比排放更低。同时提出了一种EGR发动机性能排放标定方法：高轨压+小主喷提前角+低EGR率,该标定策略可在降低NO_x比排放的基础上,有效降低Soot比排放。     

信息动态

CuproBraze———用于散热器制造的新技术近年来包括美国,欧洲,日本在内的世界许多国家都通过立法的形式对柴油机的排放做出硬性规定。新规定对路用、非路用机动车,和各种设备的NOx排放要求大大提高。目前大多数柴油机采用涡轮增压的形式以提高性能,降低排放。涡轮增压式的发动机的一个关键部件是进气冷却器(CAC)。该装置位于涡轮增压器和发动机进气歧管之间。经涡轮增压器压缩的空气密度会增加,温度也会升高,CAC可降低进气温度,一般可从204℃降低到约45℃,从而改善发动机性能。许多发动机生产商采用废气再循环技术(EGR)降低排放。该…     

增压器涡轮性能改进对发动机性能影响的试验研究

介绍了增压器涡轮机的结构、性能参数和涡轮型式。将原来采用A增压器(A涡轮机)的某2.5 L国Ⅳ柴油机增压器,优化改进为B增压器(B涡轮机),两增压器除涡轮性能不同外,其它均相同,B涡轮机效率特性和流量特性均比A涡轮机好,效率约高2.4%,流量约大1.8%,将该A,B 2种增压器分别搭载在发动机上进行了外特性性能对比试验,试验结果表明,B增压器匹配发动机性能比A增压器好,扭矩提升和比油耗改善约0.4%,增压压力可提高约5.8%,扫气压差可降低约20%,排气温度可降低约1.5%。另外,A,B涡轮性能均还有设计改进、提升的空间。     

VNT对柴油机NOx排放特性优化的研究

为了研究可变喷嘴涡轮(VNT)技术对降低柴油机NO_x排放的作用,首先对带排气旁通阀涡轮增压器(WG)和文丘里管高压废气再循环(vEGR)的WG-vEGR涡轮增压柴油机原机,运用GT-Power软件和AVL FIRE软件进行VNT的匹配,对柴油机综合性能进行了仿真计算,确定欧洲稳态测试循环(ESC)工况最优VNT开度规律,组成VNT-vEGR柴油机。随后对WG-vEGR柴油机和VNT-vEGR柴油机进行了ESC工况台架试验研究。研究结果表明:VNT能够提高柴油机的废气再循环(EGR)率,VNT-vEGR柴油机的ESC工况加权NO_x排放值为3.53g/(kW·h),与WG-vEGR柴油机原机的4.92g/(kW·h)相比,下降约28.25%;ESC工况加权比油耗为232.1g/(kW·h),相比于WG-vEGR柴油机原机的235.5g/(kW·h),降低约1.44%;ESC工况加权碳烟排放值为0.055g/(kW·h),相比于WG-vEGR柴油机原机的0.058g/(kW·h),降低约5.17%。且从加权比油耗和碳烟排放值的变化情况可以看出,该系统具有采用更大EGR率以获得NO_x排放进一步优化的潜力。     

主动的气流管理——摆脱在NOx排放和燃料效率之间寻找折中的索缚

二级涡轮增压通过增加压力来提高发动机的功率。然而,包括单级涡轮增压在内,二级涡轮增压须折中解决容积流量和空气压力的问题。迄今为止,其结果总是在燃料效率和NOx排放之间寻找到一种折中,而一台涡轮增压器的潜力因此得不到充分发挥。ABBTurbocharging近来在优化二级涡轮增压方面的努力已经表明,有一种方法可以构建一种涡轮增压解决方案,它可以充分地利用涡轮增压器的潜力。     

不同路线国V车用柴油机非常规排放对比研究

在AVL全流采样(CVS)发动机台架上,对2台国V柴油机进行了ESC、ETC测试循环,并利用FTIR气体分析仪对非常规气体排放进行了测试。通过对比不同技术路线(增压中冷+共轨+EGR+DOC+DPF和增压中冷+共轨+SCR)发动机的NO2、SO2、NH3、HCHO和NOx排放,对它们的排放特性进行了试验研究;同时还分析了两种路线的CO2排放和油耗情况。研究结果表明DOC+DPF可以使NOx中NO2的比例升高,ESC循环达到了24.3%;两种路线都可以使车用柴油机满足国V排放标准要求,但前者THC、CO、HCHO、NH3排放明显低于后者,后者NO2排放及NO2在NOx排放中的比例明显低于前者。SCR路线在油耗和CO2排放方面相对具有优势。     

现代先进发动机技术——涡轮增压系统(一)

本文综述了九十年代以来世界上现代先进发动机涡轮增压系统的发展技术。重点叙述了涡轮增压器设计原理和结构设计的发展,如主要部件压气机、涡轮、涡壳和放气阀(压气机和涡轮)的设计原则和结构类型。并就增压器的瞬态响应特性、增压压力控制和性能特性、中冷系统、复合增压、透平失效诊断等先进技术作了论述。     

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。     

WP3四缸柴油机实现国Ⅳ排放的技术研究

首先以某一国Ⅲ柴油机为样机,增加结构优化后的废气再循环(EGR)系统,在未装备后处理装置前提下进行欧洲稳态测试循环(ESC)和欧洲瞬态测试循环(ETC)测试;然后在实验台架上对加装柴油机氧化催化器(DOC)和微粒氧化催化转化器(POC)后处理装置前后的柴油机进行ESC测试。实验结果表明,EGR系统和DOC+POC后处理同时使用才能有效降低NOx和颗粒物(PM)的排放,达到柴油机国Ⅳ排放标准。     

一种气驱SCR控制系统开发

研究了一种气驱选择性催化还原(SCR)系统的工作原理,完成了控制系统的开发,对气驱SCR系统进行了尿素喷射量测试,为发动机台架试验奠定了基础,在发动机标定试验中,完成了软件控制策略开发以及排放试验数据采集与分析,标定试验结果表明:瞬态循环(ETC)和稳态循环(ESC)工况的排放结果满足国V法规要求,具有满足不同NO_x排放要求的工程应用潜力。     

大小涡轮三阶段相继增压系统性能试验研究

对某型柴油机采用两台不同尺寸涡轮增压器的三阶段相继增压系统的性能进行了试验研究。对柴油机只采用小增压器、只采用大增压器和同时采用大小2台增压器并联3种不同增压方式进行了全工况试验,并通过对试验结果的比较和分析提出了大小涡轮三阶段相继增压系统方案,确定了以燃油经济性最优为原则的切换边界。之后,对大小涡轮三阶段相继增压方案进行了试验,试验结果表明其性能比原机有较大的改善,尤其是在低速大负荷工况,燃油消耗率最高降低约7.1%,碳烟排放最高降低达70.2%,涡前排温最高降低近12.6%。     

基于虚拟标定技术研究柴油机燃油消耗率和NOx排放的鲁棒性

在虚拟标定台架上进行了涡轮增压器废气旁通阀门开启特性和文丘里管压差信号偏移对柴油机燃油消耗率和氮氧化物排放影响的研究,揭示了上述两种因素分别作用下的发动机性能排放的鲁棒性.结果表明:大负荷工况下,废气旁通阀门开启特性正向偏移使泵气损失增大,燃油消耗率显著恶化,在偏移量为10 kPa时,全球统一重型发动机瞬态试验循环(WHTC)平均燃油消耗率相比标准状态升高0.68%;文丘里管压差信号偏移导致实际再循环废气流量变化,发动机原机(不加装后处理系统)氮氧排放变化显著.压差信号偏移量与瞬态测试循环平均燃油消耗率与氮氧排放呈线性变化规律,其中燃油消耗率变化随偏移量正向增大而降低,在偏移量为4 kPa时燃油消耗率相比标准状态降低0.23%;氮氧化物排放与压差信号偏移量呈线性正相关关系,偏移量为4 kPa时循环平均氮氧化物排放升高8.61%.     

降低非道路用增压柴油机NOx和PM排放的试验研究

为了改善非道路用涡轮增压直喷395E柴油机的排放性能,试验研究了供油提前角、喷油器喷孔直径和启喷压力、喷油器安装倾角等喷油系统参数及燃烧室几何形状对发动机Nox和PM排放的影响.试验结果表明:采用较小喷孔直径(0.23mm)、较小供油提前角(8°CA)、径深比(2.857)和口径比(1.06)适中的缩口哑铃型燃烧室时,Nox、Nox+HC、CO和PM排放分别降低到6.30、7.05、0.90和0.233g/(kW·h),达到了美国EPA第四阶段非道路用柴油机排放标准的要求.     

SCR系统中尿素对碳平衡的影响研究

为了研究尿素对碳平衡的影响,在WP7发动机上进行常规ESC和ETC排放试验。试验结果分析表明,喷尿素ESC测试循环对碳平衡造成0.49%的偏差,喷尿素ETC测试循环对碳平衡造成0.42%的偏差,尿素量越多影响越大。提出一种方法,对计算油耗流量进行适当修正可提高判定发动机测试系统的准确性。