连续可变涡轮增压控制系统探析

通过对连续可变涡轮增压控制系统的研究,介绍了系统的结构及特性,重点探讨了前馈-反馈控制系统的控制原理、调节过程和控制范围,并对控制结果进行了相关分析。

可变涡轮增压器的模拟研究

利用一维仿真软件,建立某涡轮增压柴油机的仿真模型,与实验结果基本吻合,说明仿真结果具有一定精度。基于上述模型,对该涡轮增压柴油机与可变喷嘴增压器匹配进行数值模拟研究。其稳态工况性能模拟计算结果表明,该增压器与柴油机匹配良好,并可以有效改善发动机经济性,提高低速扭矩。

米勒循环结合可变涡轮增压优化柴油机性能的仿真与试验

在开发一款机车柴油机过程中,采用仿真和试验相结合的方法,研究在最高爆发压力不超过设计限值的前提下,如何优化设计参数,使柴油机在排放达标时能获得理想的油耗指标。仿真结果显示,相比推迟喷油提前角,强米勒可以更有效降低NO_X排放,缺点是涡轮前排温升高和油耗增加。进一步的试验研究表明,在同为5℃A喷油提前角时,标定工况点强米勒方案比中米勒方案的NO_X排放降低58%,但是油耗增加1.1%,PM排放增加30.2%,涡轮前排温增加7.4%。增大强米勒方案的喷油提前角,相比中米勒5℃A提前角方案,PM排放仍然增加18.3%,涡轮前排温增加5.3%。考虑到中米勒方案NO_X比排放量6.68g/(kW·h),通过部分负荷工况点的优化,按标准计算的加权排放值可以满足EPATier3法规要求,PM排放和涡轮前排温远低于强米勒方案。因此,综合各方面性能参数的比较结果,在满足排放要求的前提下,中米勒为优选方案。

机车柴油机可变涡轮增压技术开发与应用

结合可变涡轮增压技术的特点,分析了可变涡轮增压技术对机车柴油机发展的影响,指出采用可变涡轮增压技术对改善机车柴油机部分负荷性能及对提高机车柴油机适应环境条件的能力方面具有很大的优势,最后介绍了可变涡轮增压技术在280系列机车柴油机上的开发与应用情况。

基于可变涡轮技术的船舶柴油机经济性分析

针对某七缸低速二冲程柴油机,搭建了基于Simulink的零维仿真模型,并通过仿真计算结果与台架实验数据相比较,定量定性地验证了所搭建模型的精确度和可靠性。在此基础上进行定工况下涡轮截面积变化对柴油机燃油消耗率的影响,并进行了计算并仿真分析,仿真结果表明配置有可变涡轮增压器的船舶柴油机低速性能好、燃油消耗率低且经济性好。

可变涡轮箱增压器的开发——操纵杆控制方式

日本技术研究所研制开发了一种结构简单的可变涡轮箱涡轮增压器,它可用于不同排量的发动机上,并保证发动机在低速和高速时均能获得高的扭矩。本文介绍了其结构特征、涡轮箱设计及装机后对发动机性能的影响。

量产汽油机可变涡轮几何截面增压方案

采用新的燃烧过程降低燃油耗是未来提高汽油机功率的重要组成部分,同时对增压系统的要求也越来越高,还要兼顾成本上涨的压力。Opel公司提出采用单级可变几何截面废气涡轮增压应对这些挑战。

可变涡轮增压器在柴油机国Ⅵ换气系统开发中的试验研究

在一台满足国Ⅳ排放法规的4缸柴油机上,进行了满足国Ⅵ排放法规的换气系统开发的试验研究,试验采用可变喷嘴环涡轮增压器(VNT)和废气再循环(EGR)控制阀,对EGR率的引入进行精确控制,配合喷油参数的调节,研究其对柴油机性能和排放的影响。结果表明:VNT可实现发动机EGR率的有效引入,可大幅度降低发动机机内NOx排放水平,但烟度上升明显;EGR阀配合VNT关闭度调节,在保持机内NOx排放不变的基础上,可实现比油耗(BSFC)和烟度的折中;在引入EGR的基础上,配合喷油参数优化,可在满足发动机国Ⅵ原排放控制目标的前提下,保持发动机BSFC水平与原机基本相当或略好。

可变涡轮增压器用喷嘴环叶片样品分析研究

采用可变几何涡轮增压器（VGT）可有效地改善增压发动机瞬态响应性。提高发动机扭矩储备，解决低速或加速冒黑烟的问题。本研究对VGT最普遍型式的可变喷嘴环涡轮增压器（VNT）的喷嘴环叶片进行了探索分析，以国外喷嘴环叶片与国内喷嘴环叶片为样本，分析研究了其成分、物理性能、制作工艺与显微结构，探讨了喷嘴环叶片成分与制作工艺的优化组合。一。

可变涡轮截面技术首次用于汽油发动机

当保时捷驾驶者听到“涡轮增压”这个词,立即会联想到驾奴保时捷强劲动力的超级体验。新款保时捷911 Turbo定会不负所望,并将重新定义超级动力的非凡体验。这一最新的动力化身是首款使用可变涡轮截面(VTG)的汽油发动机车型。

可变喷嘴涡轮增压及废气再循环系统改善柴油机排放性能

针对一台废气旁通阀式（wastegate,WG）增压柴油机,提出可变喷嘴涡轮增压器（variable nozzle turbine,VNT）＋文丘里管废气再循环系统（venturi exhaust gas recirculation,v EGR）的VNT-v EGR系统设计,并进行匹配优化。搭建了发动机台架试验系统,在保证原机经济性与颗粒物（particulate matter,PM）排放性能基本不变的前提下,对氮氧化物（NOx）排放进行重点优化。研究结果表明：优化后的VNT＋v EGR柴油机的欧洲稳态测试循环（European steady state cycle,ESC）试验加权的有效燃油消耗率、NOx排放和PM排放分别为229.4、3.53和0.055 g/（k W·h）,相比于原WG柴油机的变化率分别为0.04%、-48.2%和14.6%,油耗和PM排放略有升高,而NOx排放大幅降低,且动力性整体提高约5%～10%。匹配新系统的柴油机能够满足现行的排放法规并具有满足未来排放法规的潜力。该研究为改善柴油机的排放性能提供了参考。

可变喷嘴涡轮增压器喷嘴环叶片位置对柴油机性能的影响

针对普通废气涡轮增压器低速响应和高速功率不能同时兼顾的特点,对可变喷嘴涡轮增压器(VNT)进行了试验研究。通过试验分析了喷嘴环叶片位置对柴油机性能的影响,并得到了VNT的优化脉谱。同时进行了VNT的瞬态响应研究。研究结果表明:VNT通过改变涡轮喷嘴环面积可与柴油机各工况实现最佳匹配,燃油消耗率在全工况范围内明显改善,在高速低负荷时燃油消耗率降低最多,达到了10%;通过增加低速的进气量,VNT对柴油机低速高负荷工况性能有明显改善,扭矩约增加15N·m,油耗率降低2%,烟度从原机4.5 BSU降低到2.5 BSU;通过与原机外特性的对比,在中高速的NO_x和烟度排放与原机相差不大,在低速区NO_x增加约100×10^(-6),烟度降低2 BSU,在整个转速范围内油耗率降低2%～3%。

可变几何涡轮增压器与发动机稳态匹配模型的研究

首先建立了在稳态工况下可变几何涡轮增压器(VGT)和发动机匹配的数学模型,讨论了建模中的几个关键问题。在此基础上,利用simulink建立了VGT与发动机匹配的模拟模型。通过大量的试验对模型进行了验证,结果表明模型的建立是正确的,应用该模型能较准确地预测各种工况下可调叶片的位置、涡轮流量等。最后,利用该模型模拟了过量空气系数一定时叶片转角随发动机转速、负荷等的变化,以及过量空气系数不同时对叶片转角和增压压力的要求的变化,得出了一些有关可调涡轮增压器匹配和设计的结论。

可变截面涡轮增压器与废气再循环对柴油机排放的影响

以一台重型柴油机为试验对象,研究可变截面涡轮增压器(VGT)和废气再循环(EGR)阀门开度对柴油机增压比、空燃比、燃油消耗率及NO_x,CO,HC,CO2和烟度等排放特性的影响.研究结果表明,随着EGR阀门开度的增大,增压比、空燃比降低,经济性变差.EGR阀门开度和VGT阀门开度对NO_x排放影响很大,随EGR阀门开度和VGT阀门开度增大,NO_x排放的体积分数显著降低,但HC,CO,CO2的体积分数和烟度升高.为实现降低NO_x排放的同时控制燃油消耗率和烟度的升高,可在中等负荷时选择EGR阀门开度50%、VGT阀门开度45%的控制策略;在高负荷时选择EGR阀门开度75%、VGT阀门开度55%的控制策略.

可变喷嘴涡轮增压器与柴油机匹配的数值模拟

利用GT-Power一维仿真软件,建立了J90S固定截面涡轮增压柴油机WD615.50的仿真计算模型,并与试验数据进行对比,验证模型的准确性。在此基础上,将原机的J90S固定截面涡轮增压器改为JK90S可变喷嘴涡轮增压器,建立可变喷嘴涡轮增压柴油机的仿真计算模型,对JK90S与WD615.50柴油机的匹配规律进行数值模拟。数值模拟结果表明:与固定截面涡轮增压器相比,在柴油机低速工况下,通过关小可变喷嘴涡轮增压器喷嘴环叶片的开度,柴油机进气更加充足,功率及转矩稍有增加,经济性有所改善。根据数值模拟结果,确定了最佳喷嘴环叶片开度随柴油机转速及负荷的变化规律。

可变喷嘴涡轮增压器电控系统的设计与匹配

为研究可变喷嘴涡轮增压对车用发动机性能的影响,针对国内研发的车用可变喷嘴涡轮增压器开发了电控系统。该电控系统采用MC68HC11E9单片机为微控制器,以进气歧管内的增压压力为控制目标,控制算法采用数字PID控制。在发动机台架上进行了装有国内研发的可变喷嘴涡轮增压器电控系统的6缸发动机的匹配和稳态试验,试验结果表明采用国产可变喷嘴涡轮增压器对发动机性能有较大的改善。

可变喷嘴涡轮增压器对车用柴油机瞬态性能的影响

应用自行开发的柴油机瞬态工况测控系统和VNT电控系统,试验研究了可变喷嘴涡轮增压器对车用增压中冷柴油机瞬态工况下烟度、增压压力、燃油消耗量及空燃比等性能参数的影响规律。研究结果表明,在典型瞬态工况下适当减小VNT的开度可以改善进气响应、增加进气充量,选取合理的VNT开度可以降低排气烟度,低速增负荷工况排气烟度可降低34%,但喷嘴环开度过小,将导致增压器效率下降,进气量降低,排气烟度增加。

可变喷嘴涡轮增压器控制策略研究

设计了可变喷嘴涡轮增压器控制策略。以潍柴蓝擎共轨柴油机为平台进行了可变喷嘴涡轮增压器性能匹配试验,台架试验显示,所设计的控制策略可实现可变喷嘴涡轮增压器的精确控制,对提高发动机低速扭矩,改善发动机低速和部分负荷时的经济性效果显著。

可变喷嘴涡轮增压器与发动机的匹配分析

通过可变喷嘴涡轮增压器与发动机的匹配试验测得增压压力和排气压力值,结合发动机的结构参数,计算了发动机的流通特性,建立了可变喷嘴增压器与发动机的联合工作曲线。对联合工作曲线的分析表明设计的可变喷嘴涡轮增压器与发动机匹配良好,不会出现喘振和阻塞。

可变喷嘴涡轮增压器(VNT)对高原地区车用柴油机性能与排放的影响研究

目的系统研究可变喷嘴涡轮增压器(VNT)对运行在高原地区的车用柴油机动力性、经济性以及排放性能的影响关系,为高原地区电控柴油机与VNT的匹配控制以及降低其污染物排放提供一定的理论指导。方法在海拔高度约为1960 m的高原地区,选取柴油机的典型运行工况,即低速1400 r/min全负荷、2200 r/min全负荷(最大转矩工况)以及4000 r/min全负荷(额定功率工况),通过试验研究VNT对柴油机性能与排放的影响。结果在低速工况,随着VNT喷嘴环开度的增大,动力性降低,经济性恶化;在最大转矩与额定功率工况,均存在一个最佳的VNT喷嘴环开度使得转矩最大,同时油耗最低。随着VNT喷嘴环开度的增大,进气流量、空燃比、中冷前压力、中冷前温度以及涡前压力均降低,而涡前温度升高。在三个典型运行工况下,随着VNT喷嘴环开度的增大,氮氧化物(NO_x)比排放逐渐降低,而烟度、一氧化碳(CO)以及碳氢(HC)比排放逐渐升高,VNT对HC排放的影响较小。结论在高原地区,通过减小VNT喷嘴环开度可以降低涡前温度,进而降低柴油机的热负荷,提高其可靠性,合理调节VNT喷嘴环开度可以获得较为满意的NO_x比排放与烟度排放。