变海拔柴油机增压系统全工况控制策略研究

基于柴油机的变海拔性能恢复目标,通过对增压系统进行参数估算和选配,确定了某V型6缸柴油机与废气放气式增压系统的匹配方案,并采用GT-Power仿真软件分别计算了柴油机外特性和部分负荷的变海拔性能,最终确定了增压系统的全工况控制策略。研究结果表明:在外特性工况,基于高海拔匹配的增压系统通过关闭放气阀可以满足柴油机的进气耗功需求,实现了柴油机的变海拔功率恢复目标;随着海拔高度的降低,增压系统可以基于进气耗功的变化适当开启放气阀来保证柴油机的正常运行;在全工况范围内,随海拔高度的上升,柴油机对应工况点的放气阀开度逐渐减小,并在海拔3 000m以上完全关闭。当海拔从0增加到2 000m时增压系统放气流量比的最大值减小了30.7%,最小值减小了65.2%。

变海拔柴油机可变喷嘴增压系统控制策略研究

根据柴油机的变海拔性能恢复目标,通过热力学分析,对某V型6缸柴油机增压系统运行参数进行估算,确定了可变喷嘴式的增压系统方案,并选择了合适的匹配点,完成了涡轮增压器的选配。基于原机结构参数,采用GT-Power软件建立了性能仿真模型并完成了校核,分别计算了匹配可变喷嘴增压系统的柴油机外特性和部分负荷的变海拔性能,最终确定了增压系统的全工况控制策略。研究结果表明:在外特性工况下,基于高海拔匹配的增压系统通过采用较小的喷嘴环开度可以满足增压系统的功耗需求,实现柴油机的变海拔功率恢复目标;随着海拔的降低,增压系统可以根据进气功耗的变化适当增大喷嘴环开度来实现增压系统变海拔控制目标,同时,保证柴油机的正常运行;在全工况范围内,随着海拔的上升,柴油机对应工况点的喷嘴环开度逐渐减小,在3 000 m以上海拔的高负荷工况采用最小喷嘴环开度。随着负荷的降低,最低燃油消耗运行点从低海拔低转速区偏移至高海拔低转速区。

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。

可控脉冲增压系统对D6114柴油机性能影响研究

可控脉冲增压系统可以实现气缸相对排气容积的调节,具有兼顾发动机高低转速工况的优势。本文针对D6114ZLQB型柴油机,建立了该发动机可控脉冲增压系统GT-POWER仿真模型,通过不同排气容积条件下发动机性能试验校核了仿真模型。计算研究了不同转速下可控脉冲增压排气系统排气压力波和进气压力变化规律,探讨了脉冲增压系统和准定压增压系统在不同转速下的适应情况。通过仿真计算研究了可控脉冲增压系统对柴油机性能的影响,确定了可变脉冲增压系统的切换边界。

增压系统海拔自适应和调节能力研究

本文中针对增压柴油机海拔自适应和主动调节能力不清且只得通过大量试验确定的问题,开展增压系统海拔自适应和调节能力的分析方法研究。建立了增压系统海拔自适应能力分析模型,分析了影响海拔自适应能力的影响因素,推导了增压系统调节方式的调节量与海拔适应能力变化的对应关系。在变海拔柴油机性能测试台架完成了试验验证。结果显示海拔自适应能力模型计算结果与试验结果吻合,在不同海拔运行范围内,海拔调节能力的误差均小于5%。

柴油机变海拔燃烧特性研究

基于SC7H涡轮增压柴油机试验台架,开展了变海拔典型工况下的稳态试验,研究了最大扭矩点(1400 r/min)和标定转速点(2300 r/min)分别在循环喷油量25 mg和75 mg工况下,缸内压力、燃烧放热率和燃烧特征参数随海拔的变化规律。研究结果显示:随着海拔的升高,各工况下的最高燃烧压力均呈现下降趋势,最高燃烧压力相位、燃烧始点和燃烧重心推迟,燃烧持续期延长,且低负荷工况受海拔的影响更明显;当海拔升高时,最大压力升高率和最大瞬时放热率在低负荷工况下随之上升,而在高负荷工况下呈下降趋势。

一种基于双喷嘴模型的涡轮等效流通面积计算方法

基于双喷嘴模型,利用反动度求静叶喷嘴出口压力,对等效涡轮流通面积计算方法进行了研究。将计算结果输入经校核的GT-Power仿真模型中反算得到不同转速下涡轮前后的气体状态参数,绝大部分仿真值与试验值误差小于4%;计算得出的涡轮特性曲线与实测曲线误差低于9%,高膨胀比时涡轮未出现阻塞,优于简单喷嘴模型。利用此方法计算的变海拔涡轮等效流通面积可实现3 000 m范围内最大扭矩点转速到标定功率转速的柴油机增压压力恢复。表明此模型具有较高精度,能适应较宽的膨胀比范围,可用于描述涡轮的工作状态和工作过程,表征涡轮流通特性和做功能力,进一步服务于增压系统与柴油机的匹配过程。