二级可调增压柴油机高海拔模拟试验平台及平台验证

为了研究二级可调增压系统调节参数对某中型柴油机高海拔燃烧与性能的影响,在传统柴油机性能试验台上,设计了二级可调增压柴油机高海拔模拟试验平台。平台主要包括进、排气低气压模拟系统、增压空气温度控制系统、冷却液恒温控制系统等。为了验证试验平台的实用性与可靠性,进行了二级可调增压柴油机5500m模拟海拔下不同转速全负荷工况试验,结果表明二级可调增压柴油机试验过程中运行正常,发动机冷却液进口温度、低压级以及高压级进气中冷后温度等参数偏离设定值在6%以内,控制效果良好。     

不同海拔下双VGT两级可调增压柴油机性能仿真研究

依据柴油机各工况高、低压级VGT叶片开度控制策略,基于GT-Power柴油机一维热力循环仿真软件,开展双VGT两级可调增压柴油机高海拔性能研究,分析高、低压级VGT叶片至最佳开度对柴油机性能的影响。研究表明,在5500m海拔高度,柴油机动力性得到提升,柴油机功率恢复至平原95%;柴油机经济性有所改善,在5500m,800r/min-1200r/min,燃油消耗率降低11.24%-33.62%。     

车用柴油机高原性能模拟试验及性能提升策略

通过柴油机高原性能模拟试验,分析了柴油机的动力性、经济性随海拔高度的变化规律,以及高原环境对柴油机起动性能和热平衡性能的影响,提出了高原增压、供油系统调整及优化、低气压低温起动、热平衡控制、电控柴油机高原标定等提升车用柴油机高原性能的技术对策,为研究进一步提高柴油机的高原环境适应性提供了参考。     

双VGT两级可调增压系统高海拔调节规律仿真研究

本文利用GT-Power软件建立了双VGT两级可调增压柴油机高海拔仿真模型。基于双VGT两级增压仿真模型,开展了0-5500m海拔高度,柴油机不同转速(800r/min、1000r/min、1200r/min、1500r/min、1800r/min、2100r/min),不同负荷工况下高低压级VGT叶片开度调节特性仿真研究,得到了各个工况下高低压VGT叶片最佳开度,通过优化,得到了VGT叶片开度的最佳控制MAP。     

高原工况下某增压柴油机喷油提前角的研究

根据设计和实验参数建立某增压柴油机GT-Power仿真模型并验证了模型的准确性。通过改变大气压力模拟高原环境,研究了额定转速下喷油提前角变化对柴油机性能的影响,确定了不同工况最佳喷油提前角变化趋势。结果表明随着大气压力下降,在一定范围内增大喷油提前角会改善使柴油机性能,使功率增加,燃油消耗率减少,但同时缸内温度和爆发压力增加,影响安全运行。     

高原环境增压器离心压气机特性试验研究

针对所研制的高压比涡轮增压器压气机,基于构建的进气高原模拟试验台架,开展高原环境下车用增压器压气机特性试验分析与研究,以探讨高压比压气机高原特性的变化规律,并获得相应的验模试验数据。结果表明：在高原环境下,随着海拔的升高,压气机质量流量减小,同转速下最高压比基本保持不变,效率、雷诺数有所降低。海拔自1 000 m升高至4 500 m,质量流量减小26%~44%,效率降低1%~3.5%,压气机进口气体雷诺数降低约30%,近50%以上工况不满足雷诺数处于自模区假设。同时,压气机稳定工作流量范围拓宽,最高可拓宽11%,发生在高压比高转速工况。随海拔的升高,压气机体积流量减小,体积流量特性变化幅度较小,约3%(小于折合质量流量变化特性);因此,忽略系统效应的喘振线差异,可以采用体积流量特性进行变海拔高原环境离心压气机特性及内部流动对比研究。在高原环境下,以折合参数绘制的通用特性与零海拔特性差别较大,尤其是4 500 m海拔,不具备较好的可比性和参照性;而以相似参数绘制的通用特性同时也存在差异,但与折合流量特性、实际流量特性相比,随海拔变化最小,可用于不同海拔特性对比研究。由于雷诺数变化的影响,离心压气机特性随海拔高度存在差异,以马赫数相似为基础的特性曲线绘制方法存在偏差,不再有效;此时,对压气机在高原特性的研究,需要采用实际流量和实际转速;但在不同海拔特性曲线对比研究方面,采用相似参数为基础绘制的特性曲线具有较好的直观可比性。     

非四自吸柴油机高海拔碳烟排放特性研究

基于高原进排气海拔模拟系统,针对非四自吸柴油机开展变海拔的碳烟排放差异性研究,并分析高海拔碳烟排放差异的影响因素。研究表明,随着海拔的增加,柴油机碳烟排放降低,主要与高原进气量不足而降低供油量以实现低排放的标定策略相关;随着海拔的增加,柴油机的进气量、供油量与喷油提前角均降低,降幅速率约为10%/1000m, 4000m海拔的供油参数较平原的降幅超过35%;非道路移动机械因其作业的特殊性,其实际运行工况多集中于中间转速与额定转速下,该发动机相同负荷的碳烟排放相近,但额定转速下的碳烟排放较中间转速高。     

柴油机增压与喷油系统控制参数协同调节特性研究

可调增压系统能提高增压压力,增加进气流量,提升柴油机动力性,但由于喷油参数未作调整,进气量增加易导致最高燃烧压力超限,且柴油机动力性仍有提升空间。因而本文基于仿真模型研究喷油量、喷油提前角及VGT叶片开度的联合调节特性,分析三者协同调节对柴油机性能的影响,为下一步增压与喷油系统控制参数协同优化提供了方法依据。     

柴油机电辅助增压系统性能研究

为了消除涡轮滞后效应并增强柴油机低速性能,在涡轮增压柴油机系统的基础上进行改进,设计了一套电辅助增压柴油机系统。利用GT-Power建模,研究电辅助增压系统与涡轮增压系统对柴油机性能的影响。研究表明:在中低转速时,电辅助增压柴油机系统的转矩获得了大幅增加,在1200RPM转速下发动机转矩可由172N*m增加至368N*m。几乎在全转速下,压气机平均效率可获得提升,在1200RPM转速下由53%增涨至64%。当发动机转速超过2000RPM时,受电动机最大额定功率限制,电辅助增压系统输出转矩略有下降。在2000RPM转速下,电辅助增压系统输出转矩由140N*m增加至430N*m所需的响应时间减少了3.84s。在3000RPM转速下,对两系统中压气机实施相同的压比,在牺牲少量的输出功率情况下,电辅助增压系统的经济性得到大幅改善,最多可在增压比为1.8时实现发电机回收净功率11.3kW,此时有效燃油消耗率最多可由260g/kWh下降至241g/kWh。     

喷油参数对共轨柴油机排放影响的试验研究

针对某款轻型车用柴油机的燃油系统,进行了油嘴伸出量和柴油机燃烧室的匹配选择。试验研究了在转速为1696r·min-1,转矩为146N·m的工况下,轨压、主喷正时、预喷射参数以及EGR对NOx、烟度及燃油消耗率的影响。结果表明:在1.4mm的喷油器垫片下的油嘴伸出量,烟度最好。在试验所研究的工况点下,增大轨压可有效改善燃油雾化特性,使得烟度和燃油消耗率降低,但NOx排放增多;推迟主喷正时可有效降低NOx的排放,这两个喷油参数可作为优化柴油机性能的重要指标。通过试验可知,柴油机存在一个最佳的主预喷间隔;随着预喷油量的增加,烟度和燃油消耗率逐渐增加,NOx呈现先减少后增加的趋势;EGR阀开度的增加使NOx明显减少,但EGR阀开度在30%之后,烟度开始明显恶化。     

二级增压柴油机高海拔模拟试验系统及方法

基于原有高海拔模拟试验平台,建立了二级可调增压柴油机高海拔燃烧特性模拟试验系统。该系统能够实现柴油机0-6km海拔高度进气模拟,以及对VGT叶片和高低压级涡轮旁通阀开度的控制,柴油机进气温度的调节以及缸内燃烧参数的实时采集与存储等功能。制定了VGT叶片和高低压级涡轮旁通阀开度调节方案,列举了燃烧参数等。     

电动增压器对废气涡轮增压器影响的试验研究

利用交流电动增压器串联于增压中冷公交车增压气路中消除加速烟度。利用电动增压器可瞬间增大增压柴油机自由加速时进入柴油机缸内的新鲜空气,同时增大废气涡轮增压器的角加速度,提高其动态响应,改善柴油机的低速性能。通过不同压气机型号电动增压器流量特性与工作电流特性试验以及道路试验的试验数据,证明增大电动增压器压气机叶轮直径可增大进气流量,更大幅度地提高废气涡轮增压器的动态响应。引入压气机特性参数数学表达式,分析电动增压器辅助增压时,对废气涡轮增压器的影响以及对其动态响应的影响。电动增压器可增大柴油机自由加速时废气涡轮增压器的角加速度,且电动增压器的质量流量越大,角加速度增大越明显。而质量流量越大,电动增压器消耗的功率越大。利用压气机叶轮直径为90 mm的电动增压器可将原机自由加速烟度降低54%左右。     

高寒地区工程机械使用要点

1.对柴油机的影响及对策 (1)功率下降 空气含氧量降低,柴油机功率下降,可采用高原型增压柴油机,以确保在海拔5000m的高原上工作时功率不下降(即使下降也不会超过3%).     

高原环境下柴油机增压技术研究与应用

高原环境与平原相比,气候条件差异大。因为海拔的升高,空气密度不断下降,柴油机的进气量也不断减少。如果在平原能够正常使用柴油机,在高原地区将产生油耗以及气温升高、功率下降等问题。基于此,对柴油机增压技术在高原环境中的应用进行分析,保证能够解决其中遇到的问题。     

涡轮增压柴油机高海拔燃烧特性试验研究

开发设计了涡轮增压柴油机高海拔燃烧特性试验系统,该系统可模拟0～6000m海拔的大气压力和温度。利用该试验系统,研究不同海拔高度下增压柴油机标定转速2100r/min全负荷工况点的缸内压力参数、放热参数以及温度参数随海拔高度变化的规律。     

电控柴油机高海拔模拟试验系统开发及性能试验研究

依据我国高原地区大气环境特点,开发了柴油机高海拔模拟试验系统。该系统由柴油机低温舱、进气低温调节子系统、进排气压力调节子系统组成,可模拟0~6000m海拔的大气压力和温度。利用该模拟试验系统,对某电控共轨柴油机进行了不同海拔(0m、3000m、4000m、5500m)全负荷速度特性试验和不同转速负荷特性试验,研究了不同海拔大气压力对电控高压共轨柴油机动力性、经济性的性能影响规律。试验结果表明:海拔高度的变化对电控共轨柴油机低转速动力性造成严重影响,在海拔低于5500m、转速低于1000r/min的情况下,功率下降超过57.31%。     

柴油机增压与喷油系统控制参数高海拔协同优化研究综述

针对两级可调增压柴油机在高海拔变工况条件下"油气配合不当"的问题,总结比较基于模型、基于试验、基于模型结合优化算法3种柴油机多参数协同优化方法的特点,探讨其在喷油与增压系统控制参数高海拔优化研究方面的可行性,并指出基于模型与优化算法相结合的方法对于柴油机多参数优化具有较强的适用性。对增压和喷油系统参数进行高海拔协同优化,是提高柴油机高原性能最为有效的手段。     

钻井柴油机二级涡轮增压系统性能分析

油气钻井工程中钻井柴油机燃油消耗占钻井成本30%以上,尾气是主要污染源。为了积极响应国家节能减排,降低钻井柴油机燃油成本,对钻井柴油机进行二级涡轮增压改造。以济柴190系列柴油机真实尺寸和实验数据为基准,建立了柴油机二级涡轮增压器整体模型,对比分析、确定二级涡轮增压器的布置方案。通过对柴油机整机性能进行模拟、分析结果表明:改进后的柴油钻机二级涡轮增压系统与原机型相比动力性能、加速性能、排放性能、燃油经济性、涡轮增压器运行效率均有显著改善。     

工程机械高原环境适应性关键技术

工程机械高原适应性研究的最终目标是通过一切有效的技术手段使设备在高原大气条件下恢复标准大气条件下的设计性能指标,从而全面保障机械的可靠性、耐久性和工作效率。 功率恢复型的增压技术 普通型的增压柴油机是以强化现有柴油机功率,降低比功率,综合外型尺寸、降低燃油消耗率、降低生产及使用成本、用衍生变型品种的办法来增加主机的功率配套的覆盖面。它通过调整供油系统（增加循环供油量,调整喷油提前角等措施）、限制机械负荷和热负荷来实现,在高原地区使用功率和经济性指标仍然会下降并产生增压器转速升高、匹配喘振线右移、阻…     

柳工ZLG50G型特种高原装载机

ZLG50G型特种高原装载机是在继承柳TZL50G型装载机的技术特点的基础上,结合未来的军事需求,实施高原功率补偿、低温启动、状态监控、机电液一体化及人机工程学等技术,对发动机、液压系统、驾驶室等进行改造,使该机在海拔4000-5000m、温度-40℃的环境条件下仍能保持其优越的性能和可靠性。发动机该机以东风康明斯6CTA8.3-C215型柴油机为动力,经海拔3800m环境条件下台架试验,最大功率162kW,最大扭矩907N·m,最低油耗率214g/kW·h涡轮前最高排温723℃。该柴油机利用高原低温启动技术,保证在-40℃环境条件下正常启动。并采用微增压增大水箱,提高散热器的散热储备系数,使柴油