基于多目标优化的柴油机VNT–vEGR系统开发研究

为了在兼顾柴油机经济性和颗粒物排放的前提下,进一步降低氮氧化物(Nitrogen oxides,NO_x)排放以实现良好的柴油机综合性能,设计带文丘里管废气再循环系统的可变涡轮增压系统(Variable nozzle turbo+Venturi-exhaust gas recirculation,VNT+vEGR)。针对排气旁通阀涡轮增压(Wastegate,WG)柴油机原机,进行文丘里管废气再循环系统(Venturi-exhaust gas recirculation,v EGR)的设计和与可变涡轮增压器(Variable nozzle turbo,VNT)的匹配研究,并进行经济性、氮氧化物和颗粒物排放仿真计算研究。应用试验设计方法技术(Design of experiment,DoE)对VNT-vEGR系统进行多目标优化研究。研究结果表明,相比于配备排气旁通阀涡轮增压器的柴油机原机,对VNT-v EGR系统柴油机应用Do E进行多目标优化匹配后,欧洲稳态测试循环(European steady-state cycle,ESC)工况加权油耗值基本保持不变,氮氧化物加权排放量下降约49.5%,能够实现良好的综合性能。

利用文丘里管和VNT提高柴油机EGR率的研究

利用文丘里管和可变喷嘴增压器(VNT)提高柴油机的EGR率,旨在降低柴油机NOx的排放。采用试验的方法研究,对文丘里管喉口直径进行了优化,分析不同的喉口直径对发动机外特性参数的影响;对于VNT系统,分析VNT叶片开度对EGR系统的影响,并在最佳的EGR率下,进行了VNT与旁通增压器的柴油机性能对比。通过文丘里管喉口直径的合理选取和VNT喷嘴环叶片位置的调节,增加涡前与文丘里管喉口的压差及EGR率。结果表明,基于VNT的EGR系统,扩展了EGR率的范围,小负荷的EGR率能达到30%,在保证柴油机动力性、经济性不变的前提下,大大地降低了NOx的排放。

JK80VNT增压器的开发研究

可变喷嘴涡轮调节技术是改善增压柴油机低速性能、降低柴油机排放的有效措施。本文对JK80VNT增压器进行了设计计算,将所设计的转叶式可变喷嘴涡轮增压器进行了涡轮性能试验,试验结果表明它能够有效地调节涡轮特性。并进行了可变喷嘴涡轮增压器与CA6106柴油机的匹配试验,将其结果与带放气阀增压器的试验结果进行了比较,结果表明CA6106柴油机高速油耗和整个外特性烟度都得到明显的改善。

VNT对柴油机NO_x排放特性优化的研究

为了研究可变喷嘴涡轮(VNT)技术对降低柴油机NO_x排放的作用,首先对带排气旁通阀涡轮增压器(WG)和文丘里管高压废气再循环(vEGR)的WG-vEGR涡轮增压柴油机原机,运用GT-Power软件和AVL FIRE软件进行VNT的匹配,对柴油机综合性能进行了仿真计算,确定欧洲稳态测试循环(ESC)工况最优VNT开度规律,组成VNT-vEGR柴油机。随后对WG-vEGR柴油机和VNT-vEGR柴油机进行了ESC工况台架试验研究。研究结果表明:VNT能够提高柴油机的废气再循环(EGR)率,VNT-vEGR柴油机的ESC工况加权NO_x排放值为3.53g/(kW·h),与WG-vEGR柴油机原机的4.92g/(kW·h)相比,下降约28.25%;ESC工况加权比油耗为232.1g/(kW·h),相比于WG-vEGR柴油机原机的235.5g/(kW·h),降低约1.44%;ESC工况加权碳烟排放值为0.055g/(kW·h),相比于WG-vEGR柴油机原机的0.058g/(kW·h),降低约5.17%。且从加权比油耗和碳烟排放值的变化情况可以看出,该系统具有采用更大EGR率以获得NO_x排放进一步优化的潜力。

VNT可变涡轮增压器与柴油机的匹配研究

根据一款WG增压柴油机原机的基本结构参数和试验数据,匹配一款VNT废气涡轮增压器,建立VNT增压柴油机的GT-Power一维计算模型,并对柴油机外特性工况和ESC工况进行仿真计算研究。分别以动力性和经济性参数为分析指标,对外特性工况和ESC工况的VNT开度进行优化选择。研究表明,开度优化选择后的VNT柴油机与柴油机原机相比,外特性转矩均有较大幅度提高,最大转矩工况的运行范围拓宽,且VNT增压器的转速在整个转速范围内提高,联合运行曲线的高效率范围扩展;ESC工况加权比油耗值下降幅度约为3.8%,且空燃比增大,VNT柴油机经济性获得提升。可以得出结论,VNT可变涡轮增压器与柴油机匹配良好。

VNT在中型柴油机上应用试验研究

在中型高压共轨柴油机上安装可变喷嘴截面涡轮增压器(VNT),研究其对柴油机动力性、经济性影响。加装EGR系统,研究VNT对EGR率提升以及对排放的改善影响。最后,初步进行了VNT+EGR的控制试验研究。

供油系统调整对VNT柴油机低速性能影响

基于PW泵的常规供油系统增压补偿器的存在使得可变喷嘴增压器（VNT）对柴油机性能改善不明显。研究了供油系统参数调整对VNT增压柴油机低速全负荷性能的影响。结果表明：使增压补偿器压力室与大气相通以屏蔽增压补偿器并优化VNT开度后，由于供油量减小，低速全负荷排气烟度比装配GT35增压器的基础柴油机下降56．3％～73．5％，但动力性改善不明显；屏蔽增压补偿器、调整油泵供油特性并优化VNT开度后低速全负荷工况烟度下降53．8％～68．1％，同时1000r／min全负荷转矩增加8．2％。可见，基于电控供油系统的柔性供油特性可以更充分地发挥VNT系统潜能。

VNT涡轮增压器涡轮箱与轴承体泄漏研究

根据VNT涡轮增压器在发动机工作状态下出现轴承体与涡轮箱之间废气泄漏的情况,对增压器轴承体、涡轮箱的配合接触提出优化方案,并进行台架试验验证对比,找到了最佳的优化办法,达到了防止泄漏的要求。

柴油机EGR与VNT的干扰调节控制系统

在带有废气再循环(EGR)和可变喷嘴涡轮增压器(VNT)的柴油发动机中,EGR与VNT工作过程中会出现相互之间的互扰。在发动机转速和喷油脉冲改变的瞬时状态下,设计和调整常规的PID控制器特别困难。针对这种情况提出了1种基于模型控制的瞬态和稳态控制系统。该控制系统在传统的PID控制基础上,利用空气动力学与传热学,优化并建立3个主要的控制模型,包括多输入多输出(MIMO)切换控制器,动态反馈器和干扰观测器。通过试验验证,EGR和VNT之间的干扰得到有效调节;在控制过程中,空气质量流量与进气歧管压力的响应延迟得到改善,并且NOx的排放量明显减少。

柴油机瞬态VNT开度优化研究

瞬态工况下,可变喷嘴涡轮增压器(Variable Nozzle Turbocharger,VNT)开度的调节对柴油机增压压力、扭矩响应及污染物排放具有较大影响。为优化瞬态工况下VNT开度,实现瞬态工况下柴油机与VNT的协调控制,该研究以配备VNT的高压共轨柴油机为对象,通过台架试验研究了不同转速下负荷1、3和5 s从0瞬变至50%、75%和100%时,不同VNT开度对柴油机瞬态性能及排放的影响。结果表明:2000 r/min下,负荷1、3和5 s从0瞬变至50%、75%、100%的过程中,VNT开度对负荷1 s瞬变工况的影响比3和5 s明显;随着VNT开度减小,增压压力响应时间逐渐缩短,扭矩响应时间先减小后增大。1600、2000和2600 r/min下,负荷1 s从0瞬变至75%的过程中,NOx体积分数先增大后减小,然后再逐渐增大趋于稳定;颗粒物数量(PN)峰值随VNT开度的减小而增大。综合考虑柴油机瞬态响应和排放,对全工况范围下柴油机的VNT开度控制进行优化,获得了柴油机瞬态工况下的优化VNT开度协调控制方案,并进行WHTC循环试验,结果表明:与原机相比,冷、热态下WHTC循环扭矩回归线的截距分别下降0.03和0.37,标准偏差分别下降0.11和1.07;WHTC冷、热态循环NOx比排放与原机相比分别下降7.59%和2.21%;颗粒物排放量(PM)下降8.64%和25.28%;PN下降6.74%和12.4%。研究结果可为柴油机瞬态工况下VNT的协调控制提供参考。

高原环境下EGR与VNT对柴油机性能影响的仿真研究

为了研究在高原环境下排气再循环(EGR)与可变喷嘴涡轮增压(VNT)对柴油机性能,燃烧和排放的影响,在台架测试的基础上,应用GT-POWER软件,建立了带EGR与VNT系统的柴油机一维流动仿真模型,并进行了模拟计算与分析。研究表明,随着EGR率增加,柴油机有效燃油消耗率基本呈现增加的趋势。当VNT开度比较小时,有效燃油消耗率随EGR率增加的幅度也较低。最大缸内压力和最高缸内温度随着EGR率增加而降低。在EGR率相同时,最大缸压随着VNT开度增大而减小。NO_x排放随着EGR率的增大而逐渐降低,EGR率一定时,NOx排放随VNT开度的增大而逐渐降低。在不同工况下,随着EGR率增加,颗粒物排放呈现不同的变化趋势;当EGR率进一步增大时,颗粒物排放呈现增加的趋势。在相同EGR率时,颗粒物排放基本随VNT开度的减小逐渐降低。

VNT振动噪声检测仪在电机噪声测量中的应用

文章叙述了基于振速法原理的

重型柴油机匹配VNT的仿真研究

增压柴油机采用可调涡轮技术是提高其扭矩储备和瞬态响应性、解决低速冒烟问题的有效技术措施之一。本文利用发动机一维仿真分析方法,对柴油机进行了匹配VNT的计算,并得出了一定的分析结果,为今后采用柴油机配备VNT试验和研究提供理论参考。

VNT增压系统对柴油机性能影响研究

研究了VNT增压系统及其对柴油机性能的影响。通过涡轮增压器台架试验,研究了VNT增压系统不同叶片开度的涡轮流通特性;建立了HPD柴油机工作过程及VNT联合仿真模型;计算分析了VNT可调叶片位置变化对压气机出口压力、涡轮前压力、柴油机功率的影响规律,为HPD柴油机增压系统方案设计提供了依据。

霍尼韦尔VNT技术:为柴油车带来驾驶乐趣

在增压技术发展的历史过程中,还没有一项创新技术可以跟霍尼韦尔开创的VNT（可变截面涡轮增压）技术相媲美。VNT增压技术的出现是柴油乘用车领域内的一大技术突破,它极大地改善了柴油乘用车辆的驾驶乐趣,促进了柴油乘用车在欧洲的普及。

可变喷嘴涡轮增压器电控系统设计

针对GT35V可变喷嘴涡轮增压器开发了一套涡轮开度电控系统。该系统以步进电机为核心元件,以MCS-51系列单片机及其扩展为电控单元,采用模块化的设计结构完成了控制软件的编制。通过电控系统调试及其在CA6DE1-21K柴油机上的标定试验,表明该系统具有结构简单、可靠性好、精度较高等特点。

华能福州电厂二期空气预热器特点及安装、调试问题的解决

介绍HOWDENVNT型固定密封空气预热器的设计特点 ,如固定式密封系统、双重密封、驱动系统和轴承等。对安装、调试过程中所遇问题进行了分析 ,并提出相应的解决办法。

可变截面涡轮增压器控制系统的研究

提出以步进电机为执行器、预测函数与增压压力闭环反馈相结合的VNT控制系统 ,对喷嘴环截面积进行实时有效的控制 ,综合提高发动机的稳态和瞬态性能。在自行构建的软硬件系统上进行了试验 ,结果表明该系统简单易行 ,成本低廉 。

基于ARM9无线视频传输系统的设计

视频传输系统是以三星公司S3C2440芯片为核心处理器,采用VNT6656WiFi模块为无线通信载体,通过USB摄像头采集视频信息。为了手机终端上能够显示视频,在Linux操作系统下移植了网页服务器Apache、视频服务器MJPG-streamer。经过测试,该视频传输系统结构简单,数据传输可靠,具有广泛的应用前景。

可变喷嘴涡轮增压器电控系统控制策略的研究

针对可变喷嘴涡轮增压系统,基于大量的实验数据综合考虑发动机的各种运行工况,分析研究常见的几种VNT控制策略的优缺点,最终确定PID复合式控制算法是最可行,是一种最容易达到预期控制目标的控制策略。