涡轮增压柴油机高原性能提升试验研究

为解决柴油机高海拔地区扭矩下降问题,在高原进排气模拟试验台架上,开展0~4500m不同海拔高度下某型柴油机的性能试验,对比分析了不同海拔下柴油机的动力性、经济性等指标。研究表明:随着海拔的增加,柴油机扭矩逐渐下降;在同一海拔下,随着转速的下降,扭矩也随之下降,并且在高海拔时该现象更为明显。研究发现,通过采用二级可调增压技术、提高过量空气系数、优化燃油系统结构及参数等手段,柴油机在高原环境下的动力性、经济性得到了明显改善,从而为后续提升柴油机高原性能开发工作提供了可行的技术方向。

某柴油机高原工况性能模拟分析

为了研究大气压力对增压中冷柴油机性能的影响,使用GT-Power软件建立某8缸增压中冷柴油机的工作过程仿真模型。改变模型边界条件中的压力,模拟柴油机在不同高原上工作时的外界环境,分析了大气压力的变化对柴油机各项性能参数的影响。计算结果表明,随着大气压力的降低,该柴油机的功率、扭矩和缸内最大压力降低;燃油消耗率升高,热效率降低;在低转速区大气压力的变化对于柴油机的影响要大于高转速区;涡轮增压器的压比和转速升高,压气机进气流量减少。

不同海拔下增压中冷柴油机性能和排放的研究

采用内燃机大气模拟综合测控系统深入研究了增压中冷柴油机运行在不同海拔地区的动力性、经济性和排放特性与海拔高度的关系。试验结果表明:随着海拔高度的升高,大气压力减小,导致吸入气缸内的空气量减少,缸内吸气终了的温度和压力下降,从而使得增压中冷柴油机的动力性、经济性下降,等有效燃油消耗区明显变窄,CO、NOx、HC、PM排放浓度升高,而且在不同转速不同工况下CO、NOx、HC、PM排放浓度随海拔高度的变化趋势存在差异。

CA6110/125Z1A2增压柴油机对青藏高原适应性的研究

CA6110/125Z1A2增压柴油机采用带放气阀的增压器与柴油机实现了良好的匹配，并在供油系采用高原补偿器，较好地解决了增压柴油机在高原地区容易出现增压器超温超速的问题。通过对CA6110/125Z1A2柴油机的性能计算与预测，确定了其在平原及高原时增压系统及供油系统的设计参数及柴油机性能在平原调整方案。整车性能试验及用户使用试验结果表明，该高原增压柴油机在青藏高原具有良好的动力性及经济性。

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。

高原环境下增压柴油机耦合DPF的性能仿真

基于GT-Power建立带柴油机颗粒捕集器(DPF)的增压柴油机一维仿真模型,研究了DPF在不同海拔下对增压柴油机动力性、经济性及排放特性的影响,同时研究了不同海拔下DPF的工作特性,并采用3种不同型式的载体进行了仿真对比.结果表明:高原环境对增压柴油机低转速工况性能影响较小;高原环境下,增压柴油机中、高转速的动力性、经济性下降明显;中、高转速工况下,随着海拔升高,增压柴油机碳烟和CO排放均增加,NOx排放降低;不同海拔下,DPF对增压柴油机动力性、经济性影响较小,海拔为0 km与4 km条件下DPF对增压柴油机原始排放均影响较大;DPF压降随海拔上升而增加,高原环境对低转速工况下DPF捕集效率影响较小,中、高转速工况下,DPF捕集效率随海拔上升而增加;不同型式载体的DPF工作特性随海拔变化的表现具有一致性,高目数和非对称结构载体有利于降低DPF压降和增大载体容灰量.

增压柴油机高原性能模拟程序的开发

为模拟增压柴油机在高原条件下运行的性能,开发了一种计算程序。计算程序包括了缸内工作过程的简化计算、进排气过程计算、增压系统计算等模块,可以预测增压柴油机的功率、扭矩、油耗率、最高燃烧压力、压气机流量、压比、膨胀比、涡轮前排温等参数。用此程序对3台不同型号的增压柴油机,分别进行了2 206、3 800和4 550 m海拔高度的高原性能模拟计算。为了验证模型的准确性,利用车载检测系统,在不同海拔高度进行了实地台架试验。结果表明:计算结果与试验结果有较好的一致性,达到了一定的计算精度。

风冷柴油机高原恢复功率台架模拟试验研究

通过对BF8L413F发动机选配大流量、高压比的增压器,在发动机高原模拟试验台进行了台架试验,对6种改进型的增压器进行了高原台架模拟试验,通过对数据的分析,得出了海拔高度对发动机使用性能的影响,同时也为高原地区发动机功率恢复提供了可行的技术方案。

不同海拔地区的增压柴油机性能研究

采用微机化大气模拟测控系统对增压柴油机在不同海拔地区的性能进行了大量的专题试验研究。分析和比较了不同海拔下增压柴油机负荷特性、速度特性、万有特性以及碳烟排放特性。比较了在等过量空气系数下增压柴油机动力性和经济性随大气压力变化的趋势。

柴油机在高原地区燃用混合燃料的试验研究

在高原地区对1台4100QB-2柴油机燃用生物柴油与柴油不同掺混比的混合燃料进行了台架试验。分析了混合燃料的物性，根据其物性和掺混比计算出当量燃油消耗率。对比分析了柴油机燃用混合燃料的有效热效率、机械效率和负荷特性。试验结果表明，在高原地区，柴油中加入体积比为10％～30％的生物柴油，柴油机的经济性有明显改善。

变海拔环境下的车用柴油机进气压力控制仿真研究

针对车用柴油机运行在高原地区外特性恶化的难题,提出了一种变海拔环境下柴油机进气压力控制方法,该方法通过调节高压级增压器旁通阀流通系数来动态调节二级涡轮可调增压系统压比。在基于最佳空燃比和最大输出功率的柴油机进气压力动态控制仿真基础上,建立了高压级增压器旁通阀流量系数与转速及大气压力的匹配关系。仿真试验表明,该方法大幅度降低了大气压力变化对柴油机外特性的影响,动力性和燃油经济性得到了明显改善。

增压方式对柴油机高原环境下工作特性影响的数值模拟

以一台高压共轨重型柴油机为研究机型,构建了一维热力学模型,首先对比研究了单级增压(single-stage turbocharger,1TC)和二级增压(two-stage turbocharger,2TC)对柴油机变海拔条件下工作特性的影响;然后将2TC的高压级更换为可变截面涡轮增压器,在4 km海拔条件下,分析了叶片开度对柴油机性能的影响。结果表明:相较于1TC,2TC可进一步提高柴油机对海拔变化的适应性,特别是在低转速工况下效果更加明显。低转速工况时,可变二级增压柴油机叶片开度在40%~70%转矩最大,有效热效率最高,有效燃油消耗率最低;随着转速升高,增大叶片开度可降低排气背压,减少缸内残余废气,提高增压器效率,NO x排放减少,有效燃油消耗率降低;低转速时传热损失率随叶片开度增加先减小后增加,中高转速时传热损失随叶片开度增大而下降。

某6V150柴油机变海拔热平衡试验研究

针对6V150增压中冷电控柴油机高原试验存在的问题,在其常规油量控制特性和增压匹配特性下,进行了不同海拔下模拟高原环境的热平衡试验,研究了整机热量分布随海拔变化的规律。试验结果表明:在低转速和高转速工况,随着海拔的升高,该柴油机的总发热量、转化为有效功的热量以及排气散热量先保持不变或略微减小,当海拔高度大于3 000m后开始大幅度下降,而在中间转速工况,基本不随海拔的变化而变化。冷却水散热量在柴油机各转速下随着海拔的升高先逐渐增大,当海拔大于3 000m后,开始出现略微下降的趋势。在3 000m海拔时,与平原相比,最大冷却水散热量增大19%,但在4 500m海拔时,由于功率下降明显,最大冷却水散热量增大15%。

不同海拔下EGR对轻型柴油机性能和排放的影响

为进一步研究高原环境下柴油机使用排气再循环(EGR)技术的运行状况,采用海拔高度模拟装置,研究了不同海拔下(0 m,1000 m,1960 m)EGR对某轻型车用柴油机性能和排放的影响。结果表明:与平原地区相比,高原地区EGR率的容忍能力更低;不同海拔下,随着EGR率的升高,柴油机动力性下降,经济性恶化;与经济性相比,高原地区EGR对动力性的影响更为显著;EGR能够有效降低不同海拔下的NO_(x)排放,随着EGR率的升高,不同海拔下的CO比排放和烟度均随之升高;与平原地区相比,高原环境下CO比排放和烟度对EGR更为敏感。

高原柴油机的增压器匹配性能研究

在详细分析高原发动机对增压器的匹配要求的基础上,对D6114增压中冷型柴油机进行了不同增压器的高原匹配研究,使该柴油机具备了3800m海拔高度的工作能力。

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。

高原用柴油机双增压器匹配研究

针对某型柴油机高原试验存在的海拔2 500m以上最大转矩点喘振,海拔4 500m时标定点增压器超速的问题,提出了采用双增压器的解决方案,采用GT-Power软件对新方案在不同海拔时的外特性进行了仿真预测,并与原机试验进行了对比。试验表明:所提出的双增压器的方案比较有效地解决了原机存在的问题;发动机平原特性能够满足原机要求;在海拔4 500m时,1 300r/min最大转矩点转矩达到1 844N·m,比原机平原状态的试验值1 980N·m下降了6.8%。2 100r/min最大功率为248.5kW,比原机平原状态的试验值330kW下降了24.7%。

TPR56—F33—VTG增压器在R12V280ZJ柴油机上的配套研究

通过对TPR56-F33-VTG增压器与R12V280ZJ柴油机的配套,研究了可变涡轮增压柴油机对环境条件变化的适应性以及对部分负荷柴油机性能的影响。结果表明,通过调节可变涡轮可大幅度提高柴油机的部分负荷性能和大范围减少环境条件对柴油机性能的影响。

基于机械-涡轮增压系统的性能试验研究

采用增压技术可显著提高柴油机的功率密度,改善其燃油经济性和排放性能,中重型柴油机目前最广泛运用的增压技术是废气涡轮增压技术,但废气涡轮增压发动机在低速时,由于排气能量不足,增压效率较差。为解决此问题,本文从机械增压器的结构原理着手,阐述对机械增压系统和两级增压系统的研究,为柴油机的设计与研究提供实践经验和案例。

12V280ZJ型柴油机相继增压系统的试验研究

通过在一台12V280ZJ型柴油机上进行的相继增压系统的开发和试验研究,初步掌握了相继增压系统的设计技术,确定了合适的运行切换点及增压器切换过程中的时间控制参数,对相继增压系统对柴油机的性能影响有了更进一步的了解。