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柴油机两级涡轮增压系统选型与匹配

柴油机两级涡轮增压系统选型与匹配

作者：刘秋颖上海交通大学

学位级别：硕士

涡轮增压是提高发动机动力性和改善经济性的有效措施之一,随着高功率密度、宽转速运行范围柴油机的不断发展,增压系统与柴油机匹配的要求也越来越高,增压系统开始由单级向两级方向发展。增压器与发动机的匹配是发动机选配增压器或增压... 详细信息

涡轮增压是提高发动机动力性和改善经济性的有效措施之一,随着高功率密度、宽转速运行范围柴油机的不断发展,增压系统与柴油机匹配的要求也越来越高,增压系统开始由单级向两级方向发展。增压器与发动机的匹配是发动机选配增压器或增压器开发前需要做的最重要的工作之一,但是,由于两级增压系统的复杂性以及形式多样性,其匹配方法和计算流程尚不完善,为此,本文开发了基于Visual C++的增压匹配选型软件TCMatch,可以方便的用于单级、废气旁通、普通两级、废气旁通可调两级和进排气旁通可调两级增压系统的匹配计算。本文详细研究了两级增压匹配方法,并通过重新选取发动机排温计算模型来提高计算精度,利用D6114、玉柴6M和12V150单级增压柴油机的试验数据对采用重选排温模型的TCMatch单级增压匹配功能进行校核验证。并利用GT-POWER建立普通两级和废气旁通可调两级增压系统的模型,根据仿真计算结果对两级匹配计算功能进行校核分析,结果表明误差均在6%范围以内,验证了两级匹配计算方法的正确性和准确性。利用开发的两级增压匹配软件研究了普通两级增压匹配在匹配点计算时选择不同压比分配对匹配结果的影响,结果表明高低压级压比从6:4变化到5:5再到4 :6的过程,增压器的效率提高,远离喘振,并且高低压级涡轮喷嘴面积比趋于2:3,接近理论上总功率最小时的数值;进行了进排气旁通两级增压匹配的研究,分析了采用miller循环两级增压系统的12V190船用柴油机在深度miller循环的极限条件下与已有增压器的匹配状况,经过数据对比分析,进排气旁通可使压气机流量增加,特性曲线低工况部分右移,解决了低工况压气机喘振问题。

关键词：柴油机两级涡轮增压选型匹配废气旁通(WG) 进排气旁通

SC12E发电机组用两级涡轮增压柴油机方案研究

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柴油机设计与制造 2016年第3期22卷 1-5,9页

作者：周磊磊凌建群凌君旸上海柴油机股份有限公司上海200438

针对发电机组用柴油机,使用AVL BOOST性能模拟软件建立两级涡轮增压发动机模型,计算将最大功率从367 k W提高至440 k W时发动机的性能及增压器工作状况。主要介绍了高、低压级增压器的匹配,并分析高、低压级增压器的相关压力、温度、转... 详细信息

针对发电机组用柴油机,使用AVL BOOST性能模拟软件建立两级涡轮增压发动机模型,计算将最大功率从367 k W提高至440 k W时发动机的性能及增压器工作状况。主要介绍了高、低压级增压器的匹配,并分析高、低压级增压器的相关压力、温度、转速等参数随发动机负荷的变化,同时优化压缩比、级间中冷器,为实际采用两级增压系统提供理论依据及参考数据。

关键词：两级涡轮增压模拟匹配性能

Volkswagen公司新型4缸两级涡轮增压直喷式柴油机

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汽车与新动力 2015年第4期47卷 19-23页

作者： F Eichler J.Kahrstedt M.Khne M.Graaff 范明强

Passat轿车配装两级涡轮增压的直列4缸2.0L直喷式柴油机,具有顶级的机动性。在转速4 000r/min时功率为176kW;在1 750～2 500r/min转速范围内,最大扭矩为500N·m,被升功率高达88kW,这量产4缸柴油机中是最高的。新型柴油机以2012年Volkswa... 详细信息

Passat轿车配装两级涡轮增压的直列4缸2.0L直喷式柴油机,具有顶级的机动性。在转速4 000r/min时功率为176kW;在1 750～2 500r/min转速范围内,最大扭矩为500N·m,被升功率高达88kW,这量产4缸柴油机中是最高的。新型柴油机以2012年Volkswagen公司推出的模块化标准部件为基础[1],匹配具有2个废气涡轮增压器的紧凑型增压机组,增压压力(绝对压力)高达0.38MPa。

关键词：两级涡轮增压共轨喷油系统增压空气冷却器

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重型柴油机两级涡轮增压技术研究和探讨

内燃机 2011年第6期27卷 14-17,30页

作者：周成尧艾钧曾辉廖云潘航宇湖南天雁机械有限责任公司湖南衡阳421005 中联重工科技发展股份有限公司湖南长沙410013

两级涡轮增压技术能够显著提高柴油机的升功率,改善柴油机低速扭矩,降低排放和油耗,因此我们特从两级涡轮增压技术的原理、结构、特点和优势等几个方面展开了分析、研究和探讨,举例说明了国内外在两级涡轮增压技术方面的应用,并结合增... 详细信息

两级涡轮增压技术能够显著提高柴油机的升功率,改善柴油机低速扭矩,降低排放和油耗,因此我们特从两级涡轮增压技术的原理、结构、特点和优势等几个方面展开了分析、研究和探讨,举例说明了国内外在两级涡轮增压技术方面的应用,并结合增压器开发实践指出了两级涡轮增压技术开发的过程和步骤。

关键词：重型柴油机两级涡轮增压技术研究国Ⅴ

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航空活塞发动机两级涡轮增压控制策略研究

航空活塞发动机两级涡轮增压控制策略研究

Kolomna D500系列发动机平台的涡轮增压系统优化

第五届空天动力联合会议暨中国航天第三专业信息网第41届技术交流会

作者：孙滔石磊张哲肖茂宇刘明威上海交通大学北京动力机械研究所

为研究航空活塞发动机变飞行高度条件下增压系统的压比分配策略,利用GT-Power建立基于Rotax914发动机的可调两级涡轮耦合机械复合增压系统模型,与平原试验数据对比,对模型进行了验证。在3000m到20000m之间选取不同飞行高度,设定目标进... 详细信息

为研究航空活塞发动机变飞行高度条件下增压系统的压比分配策略,利用GT-Power建立基于Rotax914发动机的可调两级涡轮耦合机械复合增压系统模型,与平原试验数据对比,对模型进行了验证。在3000m到20000m之间选取不同飞行高度,设定目标进气压力,通过调节涡轮旁通阀,实现高低压级不同压比分配。研究获得了不同飞行高度的最佳压比分配控制策略。在低于10000m时,仅使用高压级进行增压,从10000m到15000m,低压级涡轮旁通阀开度逐渐关闭至零,低压级在总压比分配中的比例逐渐升高。15000m后,随飞行高度的增加,高压级旁通阀开度不断降低,到20000m高压级旁通阀完全关闭,增压系统达到最大增压能力。

关键词：航空活塞发动机两级涡轮增压旁通阀开度压比分配策略

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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国外铁道机车与动车 2017年第5期 31-41页

作者： Pierre Jacoby 刘志坚

在开发先进的柴油机平台时,面临越来越高的技术和商业要求,而涡轮增压系统在优化发动机概念方面发挥关键作用。可靠性、性能和灵活性是综合考虑的基本标准,还要考虑排放立法和用户的具体要求。过去几年,俄罗斯主要工业柴油机制造商之一... 详细信息

在开发先进的柴油机平台时,面临越来越高的技术和商业要求,而涡轮增压系统在优化发动机概念方面发挥关键作用。可靠性、性能和灵活性是综合考虑的基本标准,还要考虑排放立法和用户的具体要求。过去几年,俄罗斯主要工业柴油机制造商之一的KSC Kolomna工厂一直致力于开发全新的平台——D500,以应对国内市场需求。D500发动机是一种中速柴油机,在1 000 r/min下具有25.8 bar的标称制动平均有效压力。该机主要用于机车牵引,也可用于发电和船舶推进。目前该平台处于鉴定试验阶段,它将在2016年投入商业应用,并针对未来的排放法规制定了设计方案。同时,ABB涡轮增压系统公司一直致力于铁路牵引用柴油机涡轮增压器平台(TPR系列)的研制。其产品具有久经考验的可靠性、高热力学性能和机械性能。研制了VTG模块,该模块可增强涡轮增压系统的灵活性。简要描述了上述两款产品;重点讨论了如何权衡技术要求/产品功能/市场需求,以使产品具有竞争力,满足各种应用细节;回顾了从产品概念到现场试验的各方面:介绍模拟过程、发动机台架试验、验证程序和现场鉴定结果;详细介绍了发动机/涡轮增压模块的匹配以及针对商业运营所进行的优化;描述了产品未来的潜力。

关键词： Kolomna D500柴油机 ABBTPR系列涡轮增压器米勒循环两级涡轮增压 NOx排放

涡轮端旁通阀开度对增压柴油机排放和热效率的影响

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西华大学学报（自然科学版） 2014年第3期33卷 60-65页

作者：韩志强吴学舜战强吴松林西华大学交通与汽车工程学院四川成都610039 天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072

以WP12重型柴油机为研究对象,通过涡端旁通阀调整两级增压系统的能量分配比例,进而影响工况的当量比,协调排放量与热效率之间的矛盾。实验结果表明:随着涡轮端旁通阀开度的增加,高压级涡轮膨胀比和高压级压气机增压比均减小,进气流量减... 详细信息

以WP12重型柴油机为研究对象,通过涡端旁通阀调整两级增压系统的能量分配比例,进而影响工况的当量比,协调排放量与热效率之间的矛盾。实验结果表明:随着涡轮端旁通阀开度的增加,高压级涡轮膨胀比和高压级压气机增压比均减小,进气流量减少;在低转速工况下,进气量的减小导致碳烟排放恶化,有用功明显减小,而换气负功变化微弱,热效率下降;在中高转速工况下,当涡轮端旁通阀开启8%时,排放基本不恶化,换气负功大幅减少是促使柴油机有效热效率提高的主要原因。

关键词：两级涡轮增压旁通阀有效热效率进气压力排气背压

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两级增压发动机系统的匹配与研究

两级增压发动机系统的匹配与研究

作者：邓贤昆明理工大学

学位级别：硕士

随着对内燃机增压度要求的日益升高,人们对汽车的加速性能和经济性追求越来越高,涡轮增压顺应时代潮流,应运而生。传统的单级增压系统,由于在发动机低速时断,发动机扭矩较低,发动机排气动力不足,导致增压系统在低速反应迟缓,燃油经济性... 详细信息

随着对内燃机增压度要求的日益升高,人们对汽车的加速性能和经济性追求越来越高,涡轮增压顺应时代潮流,应运而生。传统的单级增压系统,由于在发动机低速时断,发动机扭矩较低,发动机排气动力不足,导致增压系统在低速反应迟缓,燃油经济性较差情况。而两级增压技术很好的解决了上述问题。本文根据1.2L复合增压汽油机的实际结构尺寸以及试验数据,应用发动机性能模拟仿真软件GT-Power建立了仿真模型,对模型中重要模块的定义和参数设置进行了详尽的说明,并将仿真模型模拟数据与试验数据进行对比校核,两者数据吻合较好,验证了GT-Power仿真模型具有很高的精确性,同时建立并校准了该1.2L单级涡轮增压汽油机的仿真数模。根据增压发动机性能仿真模型,优化了增压发动机的进排气歧管。分析了不同气门重叠角对发动机性能的影响,通过增加气门重叠角有望改善低速扭矩。利用爆震模块分析压缩比和点火提前角的变化情况对增压汽油机爆震指数的影响,为增压汽油机的改进设计和试验研究提供理论依据和研究方向。针对增压后发动机的排温升高,通过模型计算分析过量空气系数变化对排温的影响,对排温超出极限值提出了相应的整改措施。最后,根据发动机仿真模型的模拟计算,对单级涡轮增压和两级增压系统的低速转矩特性、动态响应特性和燃油经济性进行对比分析。结果表明：复合增压与两级涡轮增压发动机的低速转矩最大比单级涡轮增压发动机分别增加了62.80%和54.35%,比油耗最大分别降低了23.45%和22.71%;动态响应特性由优到劣依次为复合增压、两级涡轮增压、单级涡轮增压发动机,并且在1500r/min(低速区域)三者动态响应特性差距最为明显。

关键词： GT-Power 增压系统匹配两级涡轮增压性能分析性能模拟计算

满足多限定要求的两级增压系统瞬变过程的仿真方法研究

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满足多限定要求的两级增压系统瞬变过程的仿真方法研究

作者：周峰湖南大学

学位级别：硕士

本研究基于一台两级涡轮增压柴油机的开发项目，针对该柴油机瞬变工况条件下多项运行参数的控制要求，提出能够对柴油机瞬变工况下多控制参数、多限定条件进行精准跟踪并能真实反应发动机性能的方法，解决运用GT-Power对发动机进行性能... 详细信息

本研究基于一台两级涡轮增压柴油机的开发项目，针对该柴油机瞬变工况条件下多项运行参数的控制要求，提出能够对柴油机瞬变工况下多控制参数、多限定条件进行精准跟踪并能真实反应发动机性能的方法，解决运用GT-Power对发动机进行性能仿真时难以实现实时控制、并同时满足多限定条件的难题。通过采用模拟仿真计算与试验验证相结合的研究手段，对各种两级涡轮增压系统的应用、匹配以及控制进行了研究，总结了两级涡轮增压系统匹配与控制的规律，并对柴油机瞬变工况数值模拟的数学模型（容积法模型）进行详细了的研究。根据该柴油机的实际结构尺寸以及试验数据，建立了该柴油机的稳态和瞬态GT-power模型，对模型中重要模块的定义和参数的设置进行了详尽的说明。通过试验数据对仿真模型进行了校正：柴油机性能参数的仿真误差在3%以内，增压器运行参数的误差在5%以内。在校正后的GT-power稳态性能仿真模型的基础上，建立了两级涡轮增压柴油机瞬变工况下满足多限定参数控制要求的模拟仿真流程;开发出了瞬变工况下EGR的控制模块，实现了瞬变工况下EGR阀开度的实时控制方法;在满足多限定参数控制的要求下，通过实时控制循环喷油量来实时控制缸内的瞬时空燃比，提出了瞬变工况下空燃比和燃烧放热参数的控制方法，并开发出了瞬变工况下循环喷油量和燃烧放热参数计算的流程。通过对目标EGR率、AFR、燃烧参数等进行动态预测、实时调节，实现了与GT-Power数模的实时耦合，仿真结果表明：对边界限定条件的吻合良好，此多限定参数控制方法有很高的精确度和可信度。借助开发的数模和提出的多限定参数控制方法对该柴油机的瞬变工况进行了预测，并对VGT位置的控制策略进行了对比优化，为该柴油机瞬变过程的标定提供了数值式标定辅助工具、思路与优化方向。

关键词：柴油机两级涡轮增压 GT-Power仿真瞬变工况多参数控制 VGT