Fatigue Reliability of Blade Root of Turbocharger Turbine for Vehicle Application

The blade root fatigue is one of important failure modes of turbocharger turbine for vehicle application,and the reliability and life of turbine with blade root fatigue failure mode are studied.Firstly,the stress characteristics of turbine are analyzed,and based on the operating profile of turbocharger corresponding to the endurance test of engine,the stress spectrum of turbine with blade root fatigue failure mode is studied with the simulation method.Then,with the number of endurance test profile cycle as the life parameter,the reliability model and failure rate model of turbine with blade root fatigue failure mode are derived respectively. Finally,the rules that the reliability and failure rate of turbine with the blade root fatigue failure mode changes as life parameters are studied,and the life probabilistic characteristics of turbine are also studied.

两栖车辆发动机增压匹配及控制策略研究

针对两栖车辆在水陆工况下的功率需求,开展车辆在两种工况下的动力系统增压匹配及控制策略研究。建立了车用发动机在两种工况条件下的一维仿真模型,对增压器、放气阀等关键部件进行了标定,并对整机仿真模型进行了实验验证。以此模型为基础完成了两种工况条件下的增压系统匹配,研究两栖工况下的增压发动机输出特性,制定两种工况下的废气旁通阀开度控制策略。结果表明,计算匹配的增压器和控制策略满足两栖车辆在不同工况下的功率需求。

车用涡轮增压技术的发展回顾、现状及展望

涡轮增压技术从提出至今,已有百年的历史,经过不断地改进与完善,它已被广泛应用于各个工业领域,特别是汽车行业。鉴于该技术的重要性,本文的主旨就在于通过深入探讨涡轮增压技术在汽车行业的运用,从而对该技术的现状进行基本归纳与总结。为此,本文首先回顾了车用涡轮增压技术的发展历程,随后通过重点介绍当前车用涡轮增压器在技术、工艺和材料等方面取得的成果。对该技术的发展现状做出归纳总结,进而对涡轮增压技术在汽车行业的未来发展方向进行基本展望。

高原运行柴油机增压技术应用综述

针对高原环境涡轮增压柴油机功率下降、油耗上升、热负荷升高的问题,考虑通过增压系统的改进解决之。在综述了涡轮增压器的重新匹配,涡轮增压器结构改进、补气增压、电动增压、机械增压,二级增压、以及可变增压等技术方案的基础上,以某型特种车辆柴油机为例,分析了各方案的应用情况和总体效果。分析为高原环境涡轮增压器故障维修和通过改造增压系统恢复高原运行柴油机功率提供参考。

车用涡轮增压器压气机叶轮强度计算与分析

通过对车用增压器压气机叶轮内应力特点的分析,确定了叶轮强度的计算方法,介绍了利用有限元分析软件对叶轮内部应力进行分析的过程,并就强度分析中的关键步骤和技术难点进行了讨论。通过有限元计算结果分析,找到了车用增压器压气机叶轮应力集中的位置,研究了如何利用几何参数的修改来减小集中应力。计算并讨论了叶片气动载荷和温度场对压气机叶轮应力的影响,建立了车用增压器压气机叶轮强度分析的过程和方法。

车用涡轮增压器压气机叶轮几何参数优化设计和性能分析

针对车用涡轮增压器,研究了压气机叶轮几何参数的优化设计方法,分析了几何参数对压气机性能的影响,建立了压气机设计系统几何参数的优化策略.通过具体实例计算,对比了不同参数对叶轮性能的影响,通过调整叶片的进出口角度、进口直径、出口宽度以及正确选择叶片出口叶尖间隙等措施进一步提高了压气机性能.所建立的叶轮几何参数优化选择方法,可用于车用涡轮增压器离心压气机的几何参数优化和性能预测.

柴油机增压系统变海拔自适应技术研究现状与发展趋势

分析了高原环境条件下柴油机功率下降、油耗增加、增压器效率下降、涡轮超温超速等问题,考虑采用自适应增压系统改进柴油机和增压器高原运行存在的问题。介绍了可变截面涡轮增压系统(VGT)、普通二级可调增压系统(TST)、复合增压系统(C2T)、基于VGT二级可调增压系统(R^2T)几种典型的可调增压系统的结构原理和高原应用现状。最后,结合柴油机变海拔和变工况的运行特点,从增压系统结构布置、智能优化算法、控制理论、多系统协同控制和增压器内部流场优化控制五个方面提出了增压系统高海拔自适应技术的发展趋势。

后喷技术与两级增压系统的优化匹配对燃烧过程的影响

根据"高密度-低温燃烧"方案匹配的两级增压系统,使重型柴油机在中低速能实现低排放和高有效热效率.然而,在高速中高负荷工况,增压系统不经过必要的调压手段,会存在排气背压过高的问题,从而使柴油机油耗和烟度均较高,有效热效率较低.为此,本文采用后喷技术和涡端放气技术,通过分析后喷定时、主后喷油量比例和进气压力等参数对排放和有效热效率的影响,得到油路参数与气路参数的协同优化控制方法.研究表明,在高涡前压力工况,相比单次喷射模式,采用"主喷+后喷"的喷油模式,能实现更低排放,但有效热效率会下降.进一步研究发现,随着后喷定时和主后喷油量比例的变化,存在一个适当的后喷定时和后喷油量区间,使缸内碳烟易于降低.同时,随着涡端旁通阀开度增加,NOx排放会不断减小,碳烟排放会出现一个拐点,呈现先减小后增加的趋势,而有效热效率则逐渐增加.这充分说明,在高涡前压力工况,适时放气,能同时改善排放和有效热效率.

车用增压柴油机中冷器模型及其性能预测

本文提出了一个适用于车用增压中冷柴油机的“空－空”（Ａｉｒ—ｔｏ—Ａｉｒ）中冷器换热模型，编制了计算程序并将其嵌入增压柴油机循环计算程序中对一车用增压中冷柴油机进行性能预测。预测数据与试验结果的对比表明，预测结果有较好的有效性。文中还讨论了经中冷后柴油机性能的变化。

混合增压柴油机废气能量调整策略的仿真及分析

提出了一种比常规废气旁通的涡轮增压技术更加合理的混合增压技术方案,即在常规废气涡轮增压器转轴上并联一个能以电动机或发电机模式工作的高速电机,并引入相应的可逆储能元件。从解决常规涡轮增压器能量供需的矛盾入手,通过模拟计算可以得到混合涡轮增压器废气能量调整策略。计算结果表明,遵循这一能量调整策略的混合增压技术比废气旁通增压技术能更好地提高车用柴油机的性能。

涡轮增压器壳体铸造工艺数值模拟

采用Pro/E软件为前处理平台,以ProCAST软件为模拟平台,对涡壳件充型及凝固过程进行了模拟仿真。通过预测产生收缩缺陷的敏感区域,对涡轮增压器壳体(涡壳)的铸造工艺进行了分析与评价。结果表明,铸件在充型初期存在一定程度的紊流,但充型速度较低,产生裹气、夹渣等缺陷的可能性较小;缩孔缩松敏感区主要分布于几何热节处和流道法兰根部等处,而以涡壳底部与流道相贯的几何热节处最为敏感,但与单内浇道引入工艺相比,双内浇口引入工艺产生缩孔缩松缺陷的可能性明显减小。

车用涡轮增压器密封结构的检测

分析了导致增压器机油泄漏的主要原因,提出了检测涡轮增压器密封结构的3种试验方法,即密封环的高温松弛试验、增压器的静态泄漏特性试验和增压器的动态泄漏特性试验。

车用发动机涡轮联合循环技术研究进展

以涡轮增压、涡轮复合、涡轮组合3种联合循环技术为对象,分析了各自理论循环特点并指出:涡轮增压联合循环技术实现了底循环与顶部循环的初级联合,底循环用来加强顶部循环但不对外输出功率;涡轮复合联合循环技术实现了底循环与顶部循环的有机结合,底循环除用来完善顶部循环外还参与对外输出功率并达到了较高的能量利用效率;涡轮组合循环技术实现了底循环与顶部循环的组合运行,底循环与顶部循环之间实现了模块化组合运行,使动力输出模式可按车辆的需求而变化。总结了各项技术的最新研究成果并对车用发动机联合循环技术的发展方向进行了展望。

车用增压发动机匹配仿真方法研究

利用仅有的压气机MAP数据,通过调节涡轮入口直径和效率,研究了发动机与增压器的匹配。在此基础上,利用仿真软件GT-Power建立了TCD1015V06增压直喷发动机1-D模型,并通过DOE方法优化涡轮参数,完成了增压器匹配仿真。仿真结果与试验数据的最大误差小于4.5%。

利用快速成型技术制造压气机叶轮整体模具研究

作者论述了车用涡轮增压器压气机整体叶轮模具的设计和快速成型加工技术。它们满足了车用增压器产品系列化对造型和编程系统参数化的要求。利用该技术成功的进行了直径120mm的压气机叶轮整体模具快速成型加工,并通过了试验测试,投入实用。

车用增压柴油机中冷技术的试验研究

对柴油机、增压器和中冷器的匹配进行了试验研究。结果表明，采用中冷后的增压柴油机的动力性、经济性及排放性能均有较大改善，并且热负荷也有所降低。

基于负荷前馈的增压柴油机转速控制算法研究

为提高履带车辆发动机转速的抗负荷扰动性,并改善整车行驶过程的转速控制效果,在基于转矩控制架构下设计了前馈-反馈全程调速控制算法。该算法基于平均值模型和曲轴动力学模型设计发动机负荷估计算法,利用某6缸直列泵柴油机进行台架试验研究其在稳态动态工况的估计精度。进行了动力传动系统仿真研究,研究结果表明:该算法能够显著提高转速控制的抗负荷扰动能力;在整车加速过程中保持了较快的转速调节时间,避免了控制参数的重复标定;踏板-转速跟随特性的提高能够减少履带车辆意外换挡的出现。

矿用车辆涡轮增压器结构研究

利用三维CAD软件UG建立了带冷却水套的涡轮增压器涡轮壳的几何模型。利用FLUENT对带水套的涡轮壳和不带水套的涡轮壳的温度场进行了数值模拟计算。结果表明结构改进后的涡轮增压器表面温度得到较大幅度的降低,达到了矿用车辆用涡轮增压器表面温度小于150℃的要求,可以应用于矿用车辆。

柴油机混合涡轮增压系统的研制及试验研究

混合涡轮增压系统是在常规废气涡轮增压器转轴上集成一个既能电动又能发电的高速电机,介绍了研制这一新型增压系统的关键技术和样机在增压器试验台上的试验研究。等压气机流量试验结果显示:混合涡轮增压系统从功能上达到了电动/发电的设计要求,可以根据负荷调整高速电机的工作模式和功率。混合涡轮增压系统在小流量时电动的潜力大,而在大流量时发电功率大。其次,通过调整混合涡轮增压系统的高速电机功率能够拓宽涡轮膨胀比变化范围。另外,由于采用滚动轴承等措施,样机的机械效率高于常规废气涡轮增压器,试验时最高机械效率达到96%。加速特性试验结果表明:混合涡轮增压系统的加速时间比普通废气涡轮增压器缩短40%以上,并且高速电机的电动功率越大,改善涡轮滞后的效果越显著。

车用增压柴油机排气管的优化设计

本文就车用增压柴油机排气管优化设计的目标函数、优化工况的确定,以及柴油机性能模拟的计算模型、排气管结构尺寸的优化方法等一系列问题作了介绍,并结合6100ZQ型高速车用增压柴油机设计了扩张管型优化方案。实机试验表明,该方案优于原机方案,得出了较为满意的结果。