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。

重型柴油机两级涡轮增压技术研究和探讨

两级涡轮增压技术能够显著提高柴油机的升功率,改善柴油机低速扭矩,降低排放和油耗,因此我们特从两级涡轮增压技术的原理、结构、特点和优势等几个方面展开了分析、研究和探讨,举例说明了国内外在两级涡轮增压技术方面的应用,并结合增压器开发实践指出了两级涡轮增压技术开发的过程和步骤。

Volkswagen公司新型4缸两级涡轮增压直喷式柴油机

Passat轿车配装两级涡轮增压的直列4缸2．0L直喷式柴油机，具有顶级的机动性。在转速4000r／min时功率为176kW；在1750～2500r／min转速范围内，最大扭矩为500N·m，被升功率高达88kW，这量产4缸柴油机中是最高的。新型柴油机以2012年Volkswagen公司推出的模块化标准部件为基础，匹配具有2个废气涡轮增压器的紧凑型增压机组，增压压力（绝对压力）高达0．38MPa。

SC12E发电机组用两级涡轮增压柴油机方案研究

针对发电机组用柴油机,使用AVL BOOST性能模拟软件建立两级涡轮增压发动机模型,计算将最大功率从367 k W提高至440 k W时发动机的性能及增压器工作状况。主要介绍了高、低压级增压器的匹配,并分析高、低压级增压器的相关压力、温度、转速等参数随发动机负荷的变化,同时优化压缩比、级间中冷器,为实际采用两级增压系统提供理论依据及参考数据。

采用两级涡轮增压器提高功率密度

对于乘用车柴油机而言，较高的进气密度或较高的增压压力是提高功率密度和满足严格的排放法规要求所必需的条件。然而。若采用单个可变几何截面涡轮增压器，要消除涡轮增压的固有缺陷存在一定的局限性，很难协调低速扭矩与额定功率的关系。Hyundai汽车公司的R系列2．2L柴油机通过使用串联式两级涡轮增压器，获得了出色的功率密度，其额定功率为165kW，低速扭矩为350N·m。并且，在1250～2250r／min的发动机转速区域，均可保持500N·m的最大扭矩。与目前采用单个可变几何截面涡轮增压器的R系列2．2L柴油机相比，功率密度增加了12％以上。两级涡轮增压柴油机的燃油经济性略微优于目前的R系列2．2L柴油机，与采用单个可变几何截面涡轮增压器的3．0L柴油机相比，燃油耗进一步降低。车辆试验结果也表明，采用两级涡轮增压器的R系列2．2L柴油机可代替3．0L单级可变几何截面涡轮增压柴油机，而不会使驾驶性能变差。

基于某两级涡轮增压柴油车扭矩波动问题分析

两级涡轮增压器通过气道阀门开关,在发动机不同转速下实现不同的气体流动方式,以满足发动机全转速范围的增压压力要求,提高车辆不同工况的加速性。本文通过改真空系统的设计,提高真空系统的容积,解决了采用两级涡轮增压器的柴油车辆在路试中产生的扭矩波动和加速迟滞等问题,并通过优化布置结构,进一步提高了真空系统真空度的稳定性。

汽油机两级增压系统的匹配与性能研究

在某单级涡轮增压汽油机的基础上,围绕提升低速扭矩及改善涡轮迟滞效应进行了复合增压系统、两级涡轮增压系统匹配方法研究。采用GT-Power软件建立某汽油机单级涡轮增压与两级增压发动机(复合增压发动机和两级涡轮增压发动机)仿真模型,并借助实测结果进行校核。在此基础上,利用模拟计算结果对单级涡轮增压和两级增压系统的低速扭矩特性、动态响应特性和燃油经济性进行比较分析。研究结果表明:复合增压与两级涡轮增压发动机的低速扭矩特性比单级涡轮增压发动机分别增加了62.80%和54.35%,燃油经济性分别减少了23.45%和22.71%;动态响应特性由优到劣依次为复合增压、两级涡轮增压、单级涡轮增压发动机,并且在1 500r/min(低速区域)三者动态响应特性差距最为明显。

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。

高海拔可调两级增压柴油机油气协同控制研究

以某Ⅴ型6缸柴油机为研究对象,采用GT-Power软件开展高海拔可调两级涡轮增压柴油机油气协同控制研究。仿真模型的进气模块选用可调两级涡轮增压系统,燃烧模块的标定采用柴油机在低过量空气系数下的试验数据进行。采用该标定后的仿真模型开展了不同过量空气系数和喷油量工况下柴油机高原性能仿真计算。结果表明:在海拔4 500 m,且满足最高燃烧压力和排温限制的条件下,采用可调两级增压并结合油气协同控制,柴油机扭矩和功率可达到100%恢复;研究同时获得了最大扭矩和最大功率恢复的油气协同控制方法。

基于GT-power的两级增压可变气门柴油机排放和燃烧简述

当今社会对限制发动机污染物的排放有了更高标准的要求,这对世界各国的汽车生产商来说都是一个巨大的挑战。可变气门正时技术是汽车发动机发展中的一个重大突破,合理的气门关闭时刻对改进发动机燃烧、提高发动机动力性、降低燃油消耗和降低污染物的排放等方面都有影响。本文在排放污染物的生成原理和两级增压与可变气门正时技术的基础上,运用GT-power软件仿真模拟两级增压与进气门早关对柴油机燃烧与排放的影响。

涡轮端旁通阀开度对增压柴油机排放和热效率的影响

以WP12重型柴油机为研究对象,通过涡端旁通阀调整两级增压系统的能量分配比例,进而影响工况的当量比,协调排放量与热效率之间的矛盾。实验结果表明:随着涡轮端旁通阀开度的增加,高压级涡轮膨胀比和高压级压气机增压比均减小,进气流量减少;在低转速工况下,进气量的减小导致碳烟排放恶化,有用功明显减小,而换气负功变化微弱,热效率下降;在中高转速工况下,当涡轮端旁通阀开启8%时,排放基本不恶化,换气负功大幅减少是促使柴油机有效热效率提高的主要原因。

涡轮增压系统IMO Ⅲ技术与解决方案

介绍了通过涡轮增压系统结合发动机机内技术来实现IMO Ⅲ排放标准的技术及解决方案。在IMO Ⅱ排放水平的基础上通过机内技术进一步降低NOx排放需要采用极强的米勒定时,因此需要较高的增压压力即两级涡轮增压,同时结合VCM(气阀控制系统)、紧凑型SCR系统或EGR等技术方法来实现IMO Ⅱ。IABB的研究发现,两级涡轮增压系统具有同时降低油耗与NOx的潜能,并且具有运行灵活性等优势。

米勒循环与EGR耦合对增压柴油机性能的影响

以某6缸四冲程两级增压船用柴油机为研究对象,建立两级增压柴油机米勒循环与废气再循环(Exhaust Gas Recirculation,EGR)耦合仿真模型,研究米勒循环和EGR耦合对两级增压柴油机燃油消耗率和NOx排放的影响.结果表明,当米勒度为-40°CA时,燃油消耗率相对原机降低3.5%,NOx排放相对原机降低25.5%;EGR率为30%时,燃油消耗率相对原机增加5.0%,NOx排放降低98.7%;当米勒度为-30°CA与EGR率为20%时,燃油消耗率相对原机仅增加0.1%,NOx排放降低92.7%.

效率最高的重型卡车发动机--MAN新一代15.2L柴油机

MAN公司为商用车开发了1款全新高功率D38柴油机。这款15.2L的直列6缸发动机可提供520hp①和560hp的动力,也可为重型牵引车提供640hp的动力。该发动机主要设计理念包括极高的爆发压力、带级间中冷的双级涡轮增压系统、喷射压力高达250MPa的共轨燃油喷射系统、双级废气再循环系统,以及1种更加强劲的发动机制动器＂TurboEVBec＂。D38柴油机替代了老一代的D28V8柴油机,且结构更紧凑,并优化了各项性能。该发动机搭载欧6选择性催化还原转化后处理系统,与MAN D26柴油机应用的后处理系统一样布置紧凑,在整车底盘上允许安装更大体积的油箱。

新一代清洁型乘用车柴油机

相比汽油机,柴油机在热效率方面更具优势。近年来,在采用共轨喷油技术和柴油颗粒捕集器的基础上,通过应用稀氮氧化物捕集器及选择性催化还原系统等后处理装置,柴油机已经变得更加清洁。另一方面,由于在全球范围内对发动机燃油经济性的要求不断提高,所以也希望能进一步降低柴油机的燃油耗。在这一背景下,马自达汽车公司开发了新一代的清洁型柴油机,将其用于日本国内市场销售的运动型多功能车。新型柴油机采用串联式顺序两级涡轮增压系统,并结合低压缩比技术,获得了理想的燃烧。配装新型柴油机的车辆具有良好的驾驶乐趣和较高的燃油效率,并且能在不采用氮氧化物后处理装置的情况下满足现行排放法规的要求。

Kolomna D500系列发动机平台的涡轮增压系统优化

在开发先进的柴油机平台时,面临越来越高的技术和商业要求,而涡轮增压系统在优化发动机概念方面发挥关键作用。可靠性、性能和灵活性是综合考虑的基本标准,还要考虑排放立法和用户的具体要求。过去几年,俄罗斯主要工业柴油机制造商之一的KSC Kolomna工厂一直致力于开发全新的平台——D500,以应对国内市场需求。D500发动机是一种中速柴油机,在1 000 r/min下具有25.8 bar的标称制动平均有效压力。该机主要用于机车牵引,也可用于发电和船舶推进。目前该平台处于鉴定试验阶段,它将在2016年投入商业应用,并针对未来的排放法规制定了设计方案。同时,ABB涡轮增压系统公司一直致力于铁路牵引用柴油机涡轮增压器平台(TPR系列)的研制。其产品具有久经考验的可靠性、高热力学性能和机械性能。研制了VTG模块,该模块可增强涡轮增压系统的灵活性。简要描述了上述两款产品;重点讨论了如何权衡技术要求/产品功能/市场需求,以使产品具有竞争力,满足各种应用细节;回顾了从产品概念到现场试验的各方面:介绍模拟过程、发动机台架试验、验证程序和现场鉴定结果;详细介绍了发动机/涡轮增压模块的匹配以及针对商业运营所进行的优化;描述了产品未来的潜力。

一种重型货车用新型柴油机的开发

介绍了日野汽车公司新开发的配装于大型货车的A09C型柴油机的设计理念及其所采用的新技术。新型柴油机既要兼顾低排放与较高的燃油经济性,也要考虑到产品的多样性需求及生产率不断提高的技术要求。采用了两级涡轮增压系统,以提高平均有效压力(BMEP)。同时应用了表面微凹网纹处理结构的气缸套以降低摩擦。并且采用了提高水泵冷却水量的措施及排放后处理的新装置、新技术以改善该款发动机的可靠性与提高市场竞争力。