蝶阀在可调二级增压柴油机中的调节特性计算研究

建立了以蝶阀作为调节阀的可调二级增压柴油机的平均参数模型,包括发动机本体模型、进排气系统模型、涡轮增压器模型和调节阀模型,其中蝶阀模型以工程上常用的流量系数为基础,针对柴油机排气的可压缩性进行了修正.利用该模型对调节阀的调节特性进行了计算研究.研究结果表明:蝶阀用作可调二级增压系统的调节阀在90°-60°开度区间内几乎无调节能力;在60°-0°开度区间内,能够近似地呈线性调节排气流量在阀门和高压级涡轮间的分配,同时也能实现对总增压压力的连续调节.     

二级可调增压柴油机变海拔热平衡试验

进行二级可调增压柴油机热平衡性能研究,有助于评价发动机在不同工况下的热量分配情况,合理控制发动机热负荷,解决高海拔发动机开锅问题,提高热效率。利用自主设计的柴油机高海拔热平衡试验系统,进行不同模拟海拔(0、3 500、5 500 m)二级可调增压柴油机全负荷热平衡试验,研究了海拔高度对二级可调增压柴油机热平衡性能的影响。结果表明:随海拔升高,发动机热负荷升高,具体表现为高速区域涡前排温增大、1 500 r/min全负荷工况下缸内最高燃烧温度峰值升高且对应曲轴转角减小;随海拔升高,有效功和排气带走热量占总热量百分比均呈下降趋势,发动机冷却液带走热量和余项损失占总热量百分比增加,相较于平原工况,海拔5 500 m时,有效功率和排气散热量占比减小1.8%、16.8%,冷却液带走热量和余项损失占比增加2.9%、15.7%;二级增压技术对柴油机高原性能恢复具有明显效果,5 500 m海拔环境条件下,柴油机中、高转速下的热效率恢复情况明显优于低速工况。     

高速柴油机二级可调增压系统的设计计算方法

为某高速高功率密度柴油机进行了可调二级增压系统的设计计算，主要进行了增压系统参数估算，增压系统简化模型计算和增压系统全模型计算。计算结果显示：可调二级增压系统可以提供很高的压比；在调节阀作用下，柴油机外特性最大扭矩点到标定点的总压比可以维持不变。对所计算柴油机，最大扭矩点处低压级和高压级压比分配为5：5比较合适。     

可调二级增压柴油机瞬态加载性能的试验

对柴油机用可调二级增压系统进行了瞬态加载试验研究,建立了可调二级增压系统的柴油机瞬态试验系统,通过全工况范围内的稳态试验进行了可调二级增压旁通阀调节规律分析研究.基于稳态的旁通阀调节规律确定了瞬态加载过程的试验方法,进行了3条转速线上的瞬态定转速加载性能试验.试验结果表明:较低转速高负荷时应关闭涡轮旁通阀来改善燃烧,相应瞬态过程中在低负荷时也应关闭旁通阀来避免增压压力上升缓慢和排放性能差等问题.针对较高转速提出了一种修正调节规律,从而有效地提高了增压系统对柴油机加载过程的响应特性,同时也改善了烟度排放.     

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...     

可调二级增压系统涡轮级热力学分析

针对重型车用、带有调节阀的可调二级增压系统的涡轮级进行了热力学分析,推导了涡轮级绝热效率的计算公式,给出了高、低压涡轮流量和膨胀比的计算方法.计算结果显示,当高压级涡轮进口压力和温度保持不变的时候,随着调节阀逐渐关闭,高压级涡轮的流量和膨胀比均逐渐上升,低压级涡轮的流量和膨胀比均逐渐下降.涡轮级绝热效率在调节阀开度为60°时最低,在调节阀完全关闭时最高.     

增压柴油机变海拔增压压力恢复计算研究

基于D6114柴油机仿真模型,计算分析了原机增压器的变海拔性能。针对各海拔高度下增压压力的变化趋势,选择不同的匹配点进行了增压系统匹配调整。结果表明:变海拔条件的增压压力变化趋势在高低转速存在差异;通过增压系统匹配调整可以在部分工况实现增压压力恢复;高海拔高转速工况涡轮增压器会发生超速现象;高海拔低转速工况下增压压力得到提高,但未能达到完全恢复的目标。     

增压柴油机进气压力波动规律的试验研究

利用Kistler公司的瞬态压力传感器和Dewetron公司的燃烧分析仪,在某V型8缸增压柴油机上,测量了第1缸进气道入口进气压力在不同转速、不同负荷下的波动状况,对压力波动曲线进行了数据处理、对比和分析.结果表明:在相同的转速下,不同负荷时,进气压力波动的规律相近,负荷越大,进气压力的平均值越大,进气压力的波动范围也越大,但是波动强度很接近,变化不大;对于不同的转速,进气压力的波动规律明显不一样,随着转速的变化,压力最大值对应的曲轴转角不同,波动强度也是随转速波动变化的.     

柴油机采用二级增压性能的试验研究

针对某直列六缸增压中冷柴油机,在标准试验条件下通过台架试验进行了一级增压和二级增压对柴油机性能影响研究,分析了二级增压对柴油机各性能指标影响。同时,在原机基础上进行了性能改善的研究。研究结果表明:二级增压可提高柴油机有效热效率,减小柴油机的燃油消耗率,降低碳烟排放,进一步提高柴油机动力性能。通过适当调整供油提前角,在对其他性能指标影响较小的前提下,降低缸内最高燃烧压力。     

增压6缸柴油机排气压力波变化规律的试验研究

针对某增压6缸柴油机进行了不同负荷特性下的排气压力波测量,分析了不同负荷特性下排气压力波的变化规律.试验结果表明:对于增压6缸柴油机,当配气相位相同时,在不同的负荷特性下,排气压力波平均值的变化规律是相同的,排气压力波平均值随着扭矩的增加而增大;不同转速下相同扭矩测试点的排气压力波平均值进行横向对比时以及在外特性上,排气压力波平均值随着转速的增加而增高.在不同的负荷特性下,排气压力波强度的变化规律是相同的,排气压力波强度随着扭矩的增加而增高;不同转速下相同扭矩测试点的排气压力渡强度进行横向对比时,排气压力波强度随着转速的增加而增高,但是在外特性上,随着转速的增加,排气压力波强度先增加后减小.     

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.     

可调两级增压系统的动态性能研究

以一款6缸增压发动机为对象,对可调两级增压系统在推进特性下变工况的动态性能进行研究。利用GT模型耦合优化算法,对两级增压系统的匹配方案和调节规律进行优化;通过推进特性下动态性能的分析,确定了旁通阀的动态控制规律,在增压压力超调限制的条件下,显著提高了增压压力响应速度;建立了积分分离的PI控制算法,通过与普通PI控制对比发现:积分分离的PI控制算法可以保证增压系统的抗干扰性,使得增压压力的波动明显减小。     

高压共轨柴油机轨压复合控制策略的研究

通过对高压共轨柴油机轨压控制的需求分析,设计了一种串级控制和开环控制自动切换的复合控制策略,串级控制的主控制器采用可变PID的控制方式,具备了柔性控制的特征。利用ETAS公司的ASCET软件平台开发实现了轨压控制策略,借助该公司的ES1000硬件、INTECRIO软件,在以飞思卡尔的MC33886为高压泵电磁阀主驱动芯片的自制驱动电路基础上进行了台架试验。研究结果表明:该轨压控制策略能够满足控制需求,轨压响应快速、准确,解决了轨压控制随发动机工况的变化而改变的柔性问题。     

基于MATLAB的增压柴油机高工况放气研究

为了控制某船用增压柴油机最高燃烧压力,采用了高工况放增压空气的措施。在MATLAB/SIMULINK中建立了带有放气的基于充满与排空法的增压柴油机瞬态模型,通过模拟计算,分析了放气对柴油机最高燃烧压力的影响;模型中采用了积分分离PI控制器来调节放气阀,并整定了PI参数。控制结果表明:所建模型的超调量小,响应速度快,控制精度高,达到了比较好的控制效果,实现了最高燃烧压力的控制。     

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...