可调二级增压柴油机旁通阀特性和调节规律的试验

对柴油机应用可调二级增压系统进行了全工况的试验研究.结果表明,涡轮旁通阀可以对增压压力进行调节进而影响柴油机的性能.可调二级增压系统可以增大柴油机中低转速的增压压力,改善碳烟排放;当循环供油量增加后还可以提高中低速时的外特性转矩.中低转速中高负荷时,两级增压会提高进气量改善燃烧,明显地提高了燃油经济性.中高速时,进气量的提高没有明显地改善燃烧的效果,反而造成泵气损失增大,基于经济性考虑应开启涡轮旁通阀,与此同时为避免节流效应压气机旁通阀也应开启将高压级增压器完全旁通,旁通后由于复杂的进排气管增加了流动损失使得油耗略有升高.     

基于空燃比控制的可调两级增压动态性能研究

以6缸可调两级增压柴油机为研究对象,设计了高压涡轮旁通闭环控制系统;建立了前馈式PI闭环控制算法,在瞬态过程中采用根据空燃比及其变化率对旁通阀开度进行调节的策略。瞬态工况试验表明,设计的闭环控制系统和算法对发动机动态响应性能的提高具有明显的效果。当发动机喷油量或者转速增加时,系统判断其进入加速或加载阶段,旁通阀立即关闭,进气压力迅速建立,减弱了涡轮增压系统的迟滞效应;当过量空气系数出现上升趋势时,旁通阀调节至查表所得的开度,待发动机喷油量和转速均不发生变化时,系统判断发动机恢复稳态,进入稳态闭环调节模式。对比其他不含动态判断的情况,发动机动态响应特性明显提升。     

二级可调增压柴油机高海拔瞬态特性仿真

为改善车用柴油机高海拔下瞬态工况涡轮迟滞、进气流量响应慢及油耗和碳烟排放增加等问题,利用GTPower建立高海拔单可变截面增压(VGT)二级可调增压柴油机仿真模型,研究了0、3.5和5.5 km海拔下等速加载和恒载加速两种瞬态工况VGT叶片的调节特性,比较VGT叶片3种控制策略对柴油机瞬态特性的影响.结果表明:等速加载工况下,VGT最优控制策略为加载初期保持VGT叶片开度不变至加载中段,之后开度线性增加至加载后稳态工况对应开度;恒载加速工况下,加速初期开始增大VGT叶片开度,至加载中段开度增加至最大转速对应开度,之后VGT开度保持不变持续至加速结束的调节策略加速性能最好.二级可调增压柴油机高海拔加载、加速性能明显优于原机,5.5 km海拔加载过程转矩平均提高了6.2%,加速过程达到最终稳定转速时间缩短了44.8%,体现了二级可调增压系统改善柴油机瞬态特性的优越性.     

船用柴油机进排气旁通阀开启工况和控制策略研究

使用相继增压技术可以充分发挥高速、高功率密度船用柴油机的性能优势,但是在相继增压技术的使用过程中,依然存在涡前排温超限和增压器喘振等风险。尤其是在船机推进加载的瞬态过程中,喘振现象的出现会极大地影响加载时间。为了降低上述风险,本文对进排气旁通阀开启工况和控制策略进行了研究。研究结果表明:稳态工况时,开启进排气旁通阀,有利于降低低速外特性工况的涡前排温和烟度;瞬态工况时,开启进排气旁通阀,可以降低增压器喘振风险,从而使瞬态推进加载时间从120秒缩短到30秒。此外,先进的控制策略可以使进排气旁通阀在增压器瞬态切换工况时更精准地发挥降低喘振风险的作用。     

可调二级增压柴油机增压压力控制策略计算研究

对可调二级增压柴油机的增压压力控制策略进行了计算研究,建立了可调二级增压柴油机的瞬态平均参数模型,应用模型对可调二级增压柴油机进行了系统辨识,得到了不同工况下增压压力对调节阀开度的频率响应伯德图。针对不同工况设计了增压压力的PI反馈控制模块参数,为了加快瞬态响应能力,为控制器添加了前馈模块。设计了柴油机的瞬态加载工况和稳态干扰工况。模拟计算结果表明:该控制器在增压压力提高了22 kPa的基础上,稳定用时却比单级增压的原机减少了4.6 s。在稳态测量误差的干扰下,控制器使增压压力的变化幅度只有不到2%。     

带不同类型调节阀的二级增压系统结构与性能对比

对带外置式蝶阀的二级增压系统和带内置式旁通阀的二级增压系统进行了结构和性能比较.从结构上看,带内置式旁通阀的二级增压系统结构更为紧凑,但2个涡轮箱都需要重新设计.由试验结果可知,带外置式蝶阀的二级增压系统具备更大的流量调节能力,可实现高压级增压器的短路,带内置式旁通阀的二级增压系统旁通废气量可达总流量的30%以上.     

带有进排气旁通的相继增压柴油机的计算分析

建立了带有进排气旁通的相继增压柴油机稳态仿真程序,缸内过程采用充满与排空法,进排气过程采用一维非定常流动模型,选择有限体积法对其进行离散求解。对某船用带有进排气旁通的相继增压柴油机,进行了多组性能模拟计算,结果表明:计算结果与试验数据基本一致;柴油机转速在855～920 r/min时,开启旁通阀,能增加压气机的空气流量,避免喘振,并提高了增压压力,降低了排温,改善了柴油机的大扭矩性能,但柴油机的经济性有少量降低。     

基于调节能力的柴油机可调二级增压系统匹配方法

应用等效增压器概念对柴油机可调二级增压系统进行了理论研究.建立了可调二级增压系统的等效增压器模型,得到了基于旁通流量比的等效涡轮流通面积表达式和基于旁通流量比与涡轮焓降比的等效增压器效率的表达式.等效涡轮流通面积表达式可用来分析可调二级增压系统的调节能力,并根据期望的调节能力匹配合适的高低压级涡轮增压器组合.等效增压器...     

小型航空活塞发动机二级增压方案的仿真分析

根据某小型航空活塞发动机功率恢复的需要,提出了两种不同的二级增压系统方案,即可调二级增压系统和带旁通阀的可调二级增压系统。研究结果表明,两种二级增压系统方案均能较大幅度提升发动机的运行高度;相比较,带旁通阀的可调二级增压系统在提升发动机性能方面具有更大的优越性。     

柴油机两级增压等百分比流量调节旁通阀设计

针对柴油机两级增压旁通阀大范围高精度调节特性需求,开展了增压旁通偏置异型阀阀瓣型线优化设计研究,实现了等百分比流量调节特性,解决了通用快开型废气旁通阀流量调节精度低的问题,并且具有等百分比流量特性的旁通阀可以实现控制参数在全开度范围内的一致。针对不同异型阀结构,进行了流量调节特性分析,提出了多截面混合阀设计方法,通过多种阀门流量特性试验,验证了多截面混合阀有效调节范围。研究表明,优化设计的多截面混合阀流量特性与等百分比流量特性最接近,最大有效相对开度为0.73,为通用平面旁通阀的2.6倍,增益变化率缩小,大幅提升了调节精度,多截面混合阀可显著改善增压压力的调节特性,能够平稳且有效地控制可调两级增压系统的增压压力。     

可变几何排气管增压系统在船用发动机上的模拟试验研究

可变几何排气管增压系统通过安装在排气管上的可控阀门来实现增压方式的转换,它能够较好的实现船用发动机高低转速工况的兼顾.笔者对自己提出的一种新型的适用于船用8缸机的可变几何排气管增压系统进行了模拟试验,并与原机MIXPC增压系统进行了对比分析.结果表明:新设计的可变几何排气管增压系统阀门开关的切换点负荷为85%;各个负荷的涡前排温比原机都有明显下降;在负荷25%阀门关闭时燃油消耗率比原机下降18,g/(kW.h),在负荷100%阀门打开时燃油消耗率和原机水平相当.     

带有放气阀的二级增压系统的设计与试验

二级增压系统在重型柴油机和高性能轿车柴油机上均有良好的应用前景.为获得结构更为紧凑的二级增压系统,提出了将调节阀集成在高压级涡轮壳内部的二级增压系统结构方案,进行了增压系统与柴油机的匹配计算、两个涡轮壳的设计计算、调节阀计算以及流动分析,并对所设计的二级增压系统进行了试验研究.调节阀流通性能试验结果表明:高压级涡轮膨胀比在1.2到2的变化范围时,调节阀的流量调节范围达30%以上.紧凑型二级增压系统的联合运行性能试验结果表明:系统可以有效工作,且运行在高效率区.     

柴油机相继增压系统的理论与试验研究

在一台6缸中速船用柴油机上进行了相继增压系统的研究。试验结果表明,配有两台不同尺寸增压器的相继增压系统能显著改善柴油机的低转速性能。本研究设计加工的两个相继增压切换阀由微机根据运行工况自动控制,运作良好。一个经改善的“特征线法”程序被用以模拟计算所研究的相继增压排气管系,所得计算结果与实测相当吻合。     

二级增压重型柴油机排放和燃烧特性的试验研究

在一台电控高压共轨柴油机上进行二级增压优化匹配,并以单级增压作为对比基准,分析了不同工况下二级增压柴油机的性能、排放与燃烧特性,研究了进气温度对其的影响。试验结果表明:相对单级增压,柴油机二级增压后低速外特性扭矩达到1 170N.m,烟度与燃油经济性改善幅度分别为99.3%和13.4%;二级增压能够提高EGR的引入能力,减小进气节流损失,并可显著改善中低转速、高负荷时NOx与烟度和燃油消耗率之间的平衡关系;在压气机特性图中二级增压柴油机的运行线远离喘振边界线;在各个工况下,进气温度升高使NOx比排放快速增加,导致柴油机NOx与烟度之间的平衡关系变差。     

两级涡轮增压对轻型柴油机性能影响的试验研究

在某轻型柴油机上设计了两级涡轮增压系统,进行了匹配两级涡轮增压的试验研究。研究结果表明,在较低转速高负荷工况,废气全部流经高压级增压器可以改善经济性,在较低转速低负荷工况,将进气旁通阀和废气旁通阀全开能够减小排气背压和进气节流损失,降低比油耗;在较高转速,进气旁通阀和废气旁通阀全开的经济性更好。经济性优化情况下,两级增压相对原机单级增压可以明显降低低速段和高速段的比油耗,外特性低速段的比油耗最大降幅达到21 g/（kW.h）,标定转速也降低了10.5g/（kW.h）,发动机的万有特性经济运行区明显变宽。     

船用两级增压柴油机性能仿真研究

在一台船用柴油机上进行了两级增压性能仿真研究,分析了进排气旁通和高压级涡轮旁通对船用两级增压柴油机性能的影响。以原机单级增压柴油机计算数据为对比基准,计算研究了不同工况下船用两级增压柴油机的性能和排放特性,研究结果表明:与原机相比,两级增压柴油机燃油消耗率比原机平均降低了10.25(g·(k W·h)-1),涡前排温平均降低69.31℃,NOx加权排放降低了0.73(g·(k W·h)-1),柴油机经济性、热负荷以及NOx排放特性得到显著改善。     

扩缸与增压——提高现有柴油机功率的两种途径分析

本对比分析了现有机型上采用扩缸和增压方法对柴油机燃烧组织、工作过程，机械负荷与热负荷以及整机性能的影响。扩缸在工作过程组织上与原机无本质上的区别，在提高功率的同时，机械负荷加大，强度下降。