机电复合柔性增压系统对柴油机性能影响的研究

为解决传统涡轮增压发动机低转速增压不足和高转速排气能量未得到充分利用的问题,提出了可实现压气机和涡轮解耦的机电复合柔性增压系统.针对某重型柴油机建立了机电复合柔性增压系统仿真模型,计算分析了该系统对柴油机性能的影响规律及关键因素.研究表明:该系统在中高转速工况系统综合效率最高可提升2.66％,原因主要在于涡轮发电系统回...     

电动增压器不同布置方式对涡轮增压器的影响

通过仿真软件对某型废气涡轮增压柴油机进行建模,在原机模型基础上分别在涡轮压气机前端和后端加装电动增压器,分析增压柴油机满负荷和25%负荷工况下,电动增压器前置和后置对于涡轮增压器稳态性能的影响以及增压柴油机1800 r/min时,通过时间3 s,使柴油机负荷从25%提升至满负荷的瞬态工况下,电动增压器对涡轮增压器瞬态响应的影响。通过研究表明:稳态时,涡轮增压器压比和效率随柴油机负荷降低而下降,加装电动增压器能够提升进气流量和涡轮增压器压比以及涡轮增压器效率;瞬态时,设定工况下,电动增压器有助于改善增压柴油机涡轮增压器瞬态进气流量、压比、效率以及涡轮压气机转速响应差的问题。     

复合涡轮增压器对柴油机性能影响的仿真研究

为了降低燃油消耗率和提高柴油机的有效热效率,采用可回收余热的复合涡轮增压系统,并基于GT-SUITE软件研究无级变速器(continuously variable transmission,CVT)速比对系统性能参数的影响。研究结果表明:复合涡轮增压系统通过CVT速比变化可以对发动机进气量、涡轮回收功率及发动机总输出功率进行有效控制。每个工况存在一个最佳CVT速比,使发动机效率最高油耗最低。通过与未采用复合涡轮增压系统的原机对比显示,复合涡轮增压系统对发动机油耗率有明显改善,额定工况点油耗率降低5.5%。     

柴油机高原适应性研究及压气机流场分析

基于试验测试数据建立增压柴油机的仿真模型,开展0～4000 m高原适应性研究工作,研究增压柴油机性能及压气机性能海拔变化关系,并研究不同海拔下压气机内部流动状况,分析压气机效率下降原因.研究结果表明:高海拔工况下,柴油机功率、转矩与燃油消耗率下降,进气流量减少,增压压力下降,压气机压比增大,效率下降.压气机子午面的相对...     

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。     

VNT增压系统对柴油机性能影响研究

研究了VNT增压系统及其对柴油机性能的影响。通过涡轮增压器台架试验,研究了VNT增压系统不同叶片开度的涡轮流通特性;建立了HPD柴油机工作过程及VNT联合仿真模型;计算分析了VNT可调叶片位置变化对压气机出口压力、涡轮前压力、柴油机功率的影响规律,为HPD柴油机增压系统方案设计提供了依据。     

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.     

船舶柴油机动力涡轮与涡轮增压器联合优化匹配研究

搭建了某型低速二冲程柴油机动力涡轮复合涡轮增压器的仿真模型,对动力涡轮并联模式展开联合优化匹配。以同时考虑系统热效率、系统总功率、柴油机功率、动力涡轮功率、涡轮增压器喘振裕度全面择优的方式,寻取最优匹配点。结果表明:动力涡轮与增压涡轮联合优化匹配后,在中高工况下旁通8.55%的排气用以驱动动力涡轮,额定工况下其输出功率为134.6 kW,占柴油机功率的3.19%,系统总功率提升1.02%。     

柴油机可控机械复合涡轮系统总能效率优化研究

针对重型柴油机余热和余压能回收利用,提出了一种可控机械复合涡轮系统。该系统采用废气旁通阀和无级变速器,根据发动机运行工况动态调节增压涡轮和动力涡轮的运行状态,以获得最大的总能效率。在基于GT-SUITE的发动机及整车仿真平台上,从设计域层面研究了动力涡轮通流面积与传动速比对柴油机总能效率的影响规律,提出了增压涡轮、动力涡轮与发动机的匹配策略;针对发动机在驾驶循环下的全工况运行特征,从控制域层面研究了无级变速器传动速比和动力涡轮旁通阀开度对动力涡轮运行效率及系统总能效率的调节规律;根据所提出的无级变速器和旁通阀的控制策略,对总能效率改进效果进行了评估。研究结果表明:增压涡轮与动力涡轮的匹配关系对总能效率的提升效果有显著影响。标定工况下总能效率提高了4.3%,FTP75市郊驾驶循环工况下节油率为1.28%。     

高压共轨柴油机高海拔增压匹配的试验研究

基于柴油机高海拔模拟试验系统,对高压共轨柴油机不同海拔动力性和经济性、压气机特性、压气机与柴油机联合运行线进行了研究.结果表明:随着海拔的升高,涡轮膨胀比及膨胀功均降低,压气机压比及效率逐渐下降,增压迟滞更加明显;废气放气阀开启时刻对应的柴油机转速升高,柴油机动力性及经济性下降.相同海拔下,压气机压比及效率在柴油机中低转速下随转速增加较快,在高转速时变化趋于平缓.此外,在海拔0～5 500 m,压气机与柴油机匹配良好,柴油机最大转矩工况点均位于压气机最高效率区.     

某特种废气旁通式涡轮增压柴油机功率提升分析

针对某特种柴油机在特殊环境工作时存在进气不足、排气受阻、燃烧恶化、排温升高、功率及燃油经济性下降严重等问题,提出匹配废气旁通式涡轮增压系统的方案.基于GT-Power平台构建了该特种柴油机一维性能仿真模型,并进行试验标定;在此基础上对废气旁通式涡轮增压系统进行了匹配仿真分析并试验验证.结果 表明:该特种柴油机匹配废气旁...     

船用柴油机相继增压系统性能研究

柴油机高增压会带来严重的部分工况问题,主要有部分工况热负荷较高和容易造成压气机的喘振．柴油机相继增压有效地解决了高增压柴油机低工况问题：改善了低工况燃油经济性,降低了热负荷、减少了喘振可能性等．     

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。     

排气压力波对柴油机性能影响的分析

利用GT-Power软件建立了100单缸柴油机、6100非增压柴油机及6100涡轮增压柴油机仿真模型。在此基础上计算分析了排气管内的排气压力波动规律及其对柴油机功率、充气效率以及增压比的影响。研究工作对于柴油机排气系统的设计与优化具有一定的指导意义。     

Thermal performance analysis of gas turbine engines based on different compressor configurations

In this study, the performance of several gas turbine engines has been investigated using computational modelling based on the actual manufacturer's data. Further, the study focuses on evaluating the impact of varying the configuration of the compressor on overall engine performance based on the first and second laws of thermodynamics. The results confirm that the main source of irreversibilities occurs in the combustion chamber in all cases. The exergetic efficiency of the gas turbine engine significantly varies with compressor configurations, type of compressors, load variation, climatic condition, and isentropic efficiency. The engine capacity and high‐pressure turbine inlet temperature govern the gas turbine performance, and higher values are more favourable. The gas turbine exergetic efficiency drops off when the power setting adjusted at part‐load and at high ambient temperature. The most optimal gas turbine performance is located at the single axial compressor case, followed by the axial‐centrifugal compressor and then the centrifugal–centrifugal compressor.     

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。     

ABB增压系统应对未来发展措施

介绍了ABB公司针对大功率发动机的发展需求,不断发展其增压器技术的情况,具体体现在以下几方面:在单级高压比A100-L系列增压器基础上,进一步扩大容积流量以满足更大功率的覆盖范围;用于低速机的新一代A200-L系列增压器,通过高压比调节方式可替代可变几何涡轮优化部分负荷;ABB两级增压系统的配置及两级增压系统在柴油机和气体机应用的典型案例;分析了两级增压系统潜能,两级增压系统结合可变气门正时技术,可显著降低NOx排放和燃油效率,提高发动机瞬态特性。     

基于Simulink在不同排气背压下VGT增压系统控制策略

为了改善柴油机在高背压环境条件下进排气流速降低、涡前排温、缸内最高燃烧压力和油耗升高等问题,采用Simulink软件,基于柴油机数学模型建立某型号柴油机零维仿真模型和可变截面涡轮(variable geometry turbine,VGT)增压系统仿真模型,并根据试验结果对模型进行校核.利用所建立的仿真模型模拟在不同排...     

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.