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中冷压降对多级增压航空活塞发动机性能影响研究

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推进技术 2024年第4期45卷 35-45页

作者：任正敏秦彪卢康博姚晔石磊邓康耀上海交通大学动力机械与工程教育部重点实验室上海200240

为了提高航空用活塞发动机升限和高空性能,本文基于仿真方法,建立带有三级增压中冷的复合增压系统GT-POWER计算模型,并研究了不同飞行高度下各级中冷器的压降对增压系统及发动机性能参数的影响。研究表明,级后中冷器的压降会改变不同飞... 详细信息

为了提高航空用活塞发动机升限和高空性能,本文基于仿真方法,建立带有三级增压中冷的复合增压系统GT-POWER计算模型,并研究了不同飞行高度下各级中冷器的压降对增压系统及发动机性能参数的影响。研究表明,级后中冷器的压降会改变不同飞行高度下的增压系统中涡轮增压器的效率及实际总压比,进而影响发动机的动力性能和燃油经济性。其中,低压级中冷器的压降影响最为显著。在海拔20 km,当中冷器压降增大至6 kPa时,低压级中冷压降导致增压系统实际总压比下降了28.9%。同时,低压级中冷压降造成的航空活塞发动机功率损失约是同工况高压级造成的4倍、机械级的8.3倍。

关键词：航空活塞发动机多级中冷多级增压压降发动机性能

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径流/混流涡轮性能及流动损失机理对比

内燃机学报 2024年第3期42卷 271-278页

作者：倪庆明薛颖娴杨名洋丁占铭吴新涛邓康耀上海交通大学新能源动力研究所上海200240 北方发动机研究所柴油机高增压国家重点实验室天津300400

针对径流涡轮高效运行域相对狭窄,无法适应发动机变海拔运行时对涡轮宽域高效运行范围的需求问题,结合试验和仿真方法对比分析了相同流通能力的径流涡轮与混流涡轮的性能特征与流动损失机理,结果表明:混流涡轮效率较径流叶轮全工况下平... 详细信息

针对径流涡轮高效运行域相对狭窄,无法适应发动机变海拔运行时对涡轮宽域高效运行范围的需求问题,结合试验和仿真方法对比分析了相同流通能力的径流涡轮与混流涡轮的性能特征与流动损失机理,结果表明:混流涡轮效率较径流叶轮全工况下平均提高4.5%,且混流涡轮性能随着负荷变化的趋势更为平缓,全工况下效率变化范围较径流叶轮下降30%~50%.损失分布研究表明,混流涡轮在叶尖附近区域损失较径流叶轮下降约60%.流动机理分析表明,不同负荷下混流叶轮的气流角分布更为均匀,尤其是低负荷时叶尖附近的气流角较径流叶轮明显降低,叶尖泄漏涡的尺寸和造成的损失大幅下降,因而混流涡轮的低负荷涡轮性能明显改善,变工况适应性有效提高.

关键词：径流涡轮混流涡轮损失分析性能流动机理

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分循环膨胀发动机换气参数影响规律研究

内燃机工程 2024年第3期45卷 77-85页

作者：王哲陈自强陈天宇石磊邓康耀上海交通大学动力机械与工程教育部重点实验室上海200030

以分循环膨胀发动机(split cycle expansion engine,SCEE)为研究对象开展了膨胀缸换气参数影响规律的研究,为高效率发动机的设计与优化提供指导。结果表明:膨胀缸进气门升程降低使得膨胀缸进气压力增大,同时燃烧缸泵气损失增大,进气门... 详细信息

以分循环膨胀发动机(split cycle expansion engine,SCEE)为研究对象开展了膨胀缸换气参数影响规律的研究,为高效率发动机的设计与优化提供指导。结果表明:膨胀缸进气门升程降低使得膨胀缸进气压力增大,同时燃烧缸泵气损失增大,进气门升程由6 mm降到1 mm时,系统指示热效率最多降低5.83%。膨胀缸排气门升程降低将使得高压气罐压力上升,同时膨胀缸压缩过程耗功增加,压缩过程耗功占主导,排气门升程由8 mm降到3 mm时,系统指示热效率最大降低2.80%。膨胀缸排气门关闭角的提前将增大膨胀缸进气压力及膨胀缸入口处压力损失,当膨胀缸排气门关闭角为10°时二者可获得较好折中,系统指示热效率为47.78%。膨胀缸排气门开启角的推迟可以减少由过度膨胀导致的排气门处的倒流现象。

关键词：分循环高效率发动机换气系统效率提升

基于燃烧状态反馈的柴油机低温冷起动逐循环控制研究

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内燃机工程 2024年第2期45卷 26-33页

作者：秦彪王捧马士宝王国莹石磊邓康耀上海交通大学动力机械及工程教育部重点实验室上海200240 上海船舶设备研究所上海200031 中国北方发动机研究所天津300300

为改善低温冷起动工况不良燃烧循环,利用CompactRIO控制器开发了燃烧状态反馈系统,实现了缸压采集和燃烧状态参数实时计算及反馈。设计试验探明了不同温度和转速下喷油时刻对CA50(缸内累积放热量达到50%时所对应的曲轴转角)的影响规律,... 详细信息

为改善低温冷起动工况不良燃烧循环,利用CompactRIO控制器开发了燃烧状态反馈系统,实现了缸压采集和燃烧状态参数实时计算及反馈。设计试验探明了不同温度和转速下喷油时刻对CA50(缸内累积放热量达到50%时所对应的曲轴转角)的影响规律,提出了基于燃烧状态反馈的喷油时刻逐循环控制方法,实现了燃烧参数与控制参数的匹配。采用该控制方法后CA50更集中在高效燃烧区间,最高燃烧压力更高且不良燃烧循环得到改善,起动时间平均减少36%,有效改善了柴油机低温冷起动性能。

关键词：低温冷起动逐循环控制喷油时刻柴油机

负阀重叠早喷模式HCCI燃烧数学模型与计算分析

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内燃机工程 2012年第4期33卷 1-8页

作者：桂勇邓康耀石磊上海交通大学动力机械与工程教育部重点实验室上海200240

针对早喷模式中的排气上止点燃油喷射(ETCI)模式,综合广安博之模型、Bai模型的优点加以改进,并将空间均质燃烧与油膜蒸发燃烧相耦合,建立了一种新型的基于喷雾、燃油附壁、油膜蒸发、燃烧等一系列过程适用于缸内早喷模式的数学模型。利... 详细信息

针对早喷模式中的排气上止点燃油喷射(ETCI)模式,综合广安博之模型、Bai模型的优点加以改进,并将空间均质燃烧与油膜蒸发燃烧相耦合,建立了一种新型的基于喷雾、燃油附壁、油膜蒸发、燃烧等一系列过程适用于缸内早喷模式的数学模型。利用该模型对135单缸柴油机ETCI燃烧模式进行校核计算,并通过试验验证进一步对燃烧过程中的工况参数及调节参数进行了研究。研究结果表明:在ETCI模式下,存在部分油膜附壁,油膜的蒸发主要与缸内的气体温度与壁温有关,且存在明显的两阶段加热过程。累积放热率与排气门关闭时刻和壁温基本呈线性关系,排气门关闭时刻提前10°CA,累积放热率上升约6%;壁温升高50K,累积放热率上升4%。增压压力升高,累积放热率降低,增压压力越大,累积放热率降低的幅度越小。

关键词：内燃机均质充量压燃排气上止点燃油喷射负阀重叠缸内早喷油膜蒸发

发动机循环模拟中有关参数对充气效率的影响度

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上海交通大学学报 1998年第7期32卷 121-124页

作者：邓康耀上海交通大学动力与能源工程学院

采用进排气管流动为一维非定常模型的发动机循环模拟方法计算充气效率时，若模型中给定的参数不合适，可能引起充气效率的计算误差超过５％．为提高充气效率的计算精度，由模拟计算和相关试验，分析了管道的摩擦系数、弯管的压力损失系... 详细信息

采用进排气管流动为一维非定常模型的发动机循环模拟方法计算充气效率时，若模型中给定的参数不合适，可能引起充气效率的计算误差超过５％．为提高充气效率的计算精度，由模拟计算和相关试验，分析了管道的摩擦系数、弯管的压力损失系数、进气管壁和气缸壁温度及其传热系数对充气效率的影响程度．结果表明，进气管和气缸的传热对充气效率的影响较显著，而管道摩擦系数和弯管压力损失系数对充气效率的影响较小．

关键词：发动机充气效率数值模拟循环模拟

内燃机中一维非定常流动计算的特征线法与有限体积法的比较

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上海交通大学学报 1999年第8期33卷 949-953页

作者：邓康耀上海交通大学动力与能源工程学院

用有限体积法和特征线法分别计算了一台非增压１０缸柴油机的进排气压力波和一台６缸增压柴油机的涡轮入口及压气机出口压力，并与其相应的测量结果对比．结果表明：高速时以上两种方法计算的进气压力波与实测值均存在较明显的偏差，涡... 详细信息

用有限体积法和特征线法分别计算了一台非增压１０缸柴油机的进排气压力波和一台６缸增压柴油机的涡轮入口及压气机出口压力，并与其相应的测量结果对比．结果表明：高速时以上两种方法计算的进气压力波与实测值均存在较明显的偏差，涡轮入口和压气机出口压力、排气压力波和低速时进气压力波均与实测值吻合较好，与特征线法相比，有限体积法计算的压力波更能反映高频部分的变化．还分析了两种方法对网格密度的依赖性和质量守恒计算误差，显示有限体积法均优于特征线法．

关键词：内燃机非定常流动有限体积法特征线法

进排气一维非定常流动的基本无振荡有限体积法的研究

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内燃机工程 2013年第2期34卷 52-57页

作者：陆霄露邓康耀上海交通大学动力机械与工程教育部重点实验室上海200240

采用基本无振荡有限体积法(ENO-FVM)建立了发动机进排气一维非定常流动的离散方程,并用具有精确解的激波管算例验证了该方法的有效性。应用该方法求解了D6114柴油机进排气管内的一维非定常气体流动。在各个工况下,涡前排气压力试验与计... 详细信息

采用基本无振荡有限体积法(ENO-FVM)建立了发动机进排气一维非定常流动的离散方程,并用具有精确解的激波管算例验证了该方法的有效性。应用该方法求解了D6114柴油机进排气管内的一维非定常气体流动。在各个工况下,涡前排气压力试验与计算的平均误差可以控制在5%以内,转速低时误差更小。发动机的各项主要性能参数都和试验吻合得很好。计算结果表明:该方法精度高,而且整个求解过程稳定。

关键词：内燃机基本无振荡有限体积法一维循环模拟

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柴油机低温燃烧闭环控制及切换过程

上海交通大学学报 2012年第4期46卷 540-544页

作者：曲栓石磊邓康耀上海交通大学动力机械与工程教育部重点实验室上海200240

借助于燃烧闭环控制系统,研究了传统燃烧到低温燃烧的切换过程.试验结果表明:基于循环的燃烧闭环控制系统能够跟踪累计放热50%对应的曲轴转角的阶跃输入,并且能很好地抑制转速、负荷、油轨压力和废气再循环(EGR)等系统干扰.在传统燃烧... 详细信息

借助于燃烧闭环控制系统,研究了传统燃烧到低温燃烧的切换过程.试验结果表明:基于循环的燃烧闭环控制系统能够跟踪累计放热50%对应的曲轴转角的阶跃输入,并且能很好地抑制转速、负荷、油轨压力和废气再循环(EGR)等系统干扰.在传统燃烧到低温燃烧的切换过程中,通过燃烧闭环控制系统实时地调节喷油提前角,可以使燃烧相位保持在参考值附近,从而保证了切换过程的燃烧稳定性.

关键词：燃烧闭环控制低温燃烧切换