径流式涡轮排气扩压器流动性能模拟研究

本文研究了径流式涡轮排气扩压器特性对涡轮增压器与中速柴油机匹配性能的影响。在研究过程中，假定排气扩压器的气流为一元准稳定不可压缩气流，试验装置采用压缩气源供气。根据相似理论模拟中速柴油机排气的气流状态进行内壁为直线型面（定为Ａ型）及内壁为曲线型面（定为Ｂ型）这两种型面的扩压器模拟试验。计算和试验结果表明：（１）不论Ａ型或Ｂ型排气扩压器都能改善径流式涡轮的性能，从而提高涡轮效率及涡轮增压器总效率；（２）当扩张角较大时，Ｂ型扩压器因有较高的扩压器效率及压力恢复系数，其性能优于Ａ型扩压器，这将更有利于改善涡轮增压器与中速柴油机的匹配性能。     

废气涡轮增压器旁通阀开度优化研究

采用GT-Power仿真软件建立了小面径比(A/R)增压柴油机仿真模型;并通过发动机台架试验验证仿真模型计算结果的准确性和合理性。在此基础上对外特性各转速下旁通阀开度进行了标定和优化;并分析不同开度对柴油机性能的影响规律,以及高速工况下涡前压力和进气压力两者对柴油机性能的影响。结果表明匹配小涡轮时,通过优化旁通阀的开度可以使进气压力和涡前压力平衡;并提高中高速扭矩,改善经济性。高速时,涡前压力是影响柴油机性能的主要因素。     

柴油机增压系统的改进

１问题的提出在大型柴油机中利用涡轮增压器,提高进气密度以喷射更多的燃油,并使之充分燃烧,增加燃烧爆发压力,使柴油机在不增加气缸容积的情况下提高功率。既有利于减少柴油机废气带走的能量,又可以提高柴油机的功率并减少对大气的污染。但目前采用的增压器有些问题还需要改进,如:柴油机长期燃烧不良,可以使压气机叶轮的背面、涡轮叶轮两侧、转轴和迷宫油封环之间等处形成积碳,严重时增压器旋转阻力增加,进气压力下降,甚至卡死转子。另一方面,柴油机排温高,喷嘴环叶片超温工作,喷嘴环叶片出口面积扩大,结果造成涡轮功率下降,增压的空气压力…     

配气相位和废气再循环对Atkinson循环发动机泵气损失影响及优化

为降低Atkinson循环汽油机泵气功产生的能量损失,采用一台1.0L自然吸气Atkinson循环汽油机一维热力学模型进行计算研究,依次分析了进排气相位和废气再循环(EGR)对泵气损失的影响,在典型小负荷区,推迟进气晚关角(IVC)可以增加进气歧管内压力,降低泵气损失,但当进气早开角在上止点后推迟过大,导致活塞在封闭系统中膨胀负功逐渐增加,泵气损失反而增加,因此可以通过推迟排气晚关角(EVC)来增加气门重叠期,减少活塞在封闭系统中做的膨胀负功;提前排气晚关角,利用活塞在封闭系统中压缩功抵消膨胀功,减少泵气负功。研究发现:当进气晚关角推迟到101°时,泵气损失压力降低到-64.7kPa;推迟排气晚关角到55°,泵气损失压力可以降低到-52.6kPa,同时提前排气晚关角到-45°,可以减少泵气损失压力到-30.4kPa。在保证稳定燃烧的前提下控制EGR阀来调节EGR率,在大负荷时,泵气损失减小收益来自于进气压力的增加和排气压力的降低,随EGR率的增加,泵气损失最多可减少18.8%;在小负荷时,泵气损失减小收益主要来自于进气压力的增加,随EGR率的增加,泵气损失最多可减少14.8%。     

涡轮增压器与柴油机的匹配

本文基涡轮增压柴油机的教学、实验及运行资料,着重阐明废气涡轮增压器与柴油机匹配的基本方法以及柴油机与压气机、柴油机与涡轮机的匹配特性.这提供了柴油机与增压器实现良好匹配的基架.     

混合增压柴油机增压系统参数模拟计算研究

该文优化调整模拟计算时确定的混合增压系统的参数,扩大了增压系统涡轮的流量,减小了高速电机功率,电机功率下降直接带来发动机的轻量化和增压器转动惯量的大幅减小。同时,涡轮流量的增加还提高了车用发动机在常用工况下的经济性和低速高负荷工况下的潜在动力性。与原废气旁通增压柴油机相比,参数调整后的混合增压柴油机减小了排气提前角调整不当对发动机燃油经济性的扰动。     

气波增压器进气压力的波动对转子流场的影响

介绍了柴油机排气压力的测量方法,计算分析了气波增压器进气即柴油机排出的高压燃气的压力波动对增压器转子流场的影响。探讨了高压燃气平均压力和脉劝度与高压燃气进入转子的深度及扫气角度之间的关系,经回归分析得出三者间的相关方程。推导了平均压力和脉劝度的允许范围,为最大限度地利用高压燃气的能量指明了途径。     

响应曲面法在柴油机配气相位优化中的应用

使用AVL-BOOST建立某186F柴油机的计算模型,通过计算模型产生响应曲面设计试验点的数据.采用中心复合设计将得到的响应数据建立响应曲面模型,并对响应模型进行方差分析及回归系数显著性检验,确保所建立的三元二次模型的可信度.由响应模型绘制等值线图、响应曲面图.使用Minitab响应优化器求解标定转速处最优的配气相位,并采用优化后的配气凸轮进行柴油机试验验证.结果表明:进气迟闭角对该柴油机标定点的比油耗影响最为明显,排气提前角次之,适当增大进气迟闭角、排气提前角和气门重叠角可以提高柴油机高转速区的充量系数和经济性;当转速超过2 800 r·min~(-1)时,充量系数和比油耗较原机均有不同程度的增大与减小,其中标定点处的比油耗降低了2.12%,充量系数增大了4.88%.     

基于车用废气涡轮增压器的微型燃气动力发电方案设计

以目前广泛使用的车用柴油机废气涡轮增压器为研究对象,提出了基于车用涡轮增压器的微型燃气动力发电方案。通过燃气动力发电工作过程热力计算,验证了燃气动力发电方案的可行性,在此基础上对系统进行了结构设计,为样机的研制提供了参考。     

增压柴油机匹配特性的调整

本文基于涡轮增压柴油机教学:科研及此类柴油机车辆道路试验资料,着重阐述车辆四冲程柴油机与废气涡轮增压器匹配特性的调整从而实现柴油机预期性能。     

重型车用柴油机废气发电复合涡轮行驶工况的适应性

针对发电复合涡轮形式对发动机余热回收效果的影响,建立了详细的某重型柴油机废气涡轮回收整车仿真平台,构建了电辅助复合涡轮、并联复合涡轮、纯电动复合涡轮和串联复合涡轮4种形式废气能量回收方案,对比分析了这4种典型的复合涡轮结构在发动机外特性、瞬态工况和道路运行工况下的废气能量转换效率及节油效果.研究结果表明,不同的驾驶工况应选用不同的复合涡轮形式;采用基于涡前压力动态优化控制,是实现发动机功率与涡轮发电功率合理分配、达到发动机总体效率优化的关键.研究结果对于复合涡轮结构选型以及发电复合涡轮与发动机的匹配与集成具有指导价值.     

单缸柴油机气门间隙对换气过程影响的模拟计算

换气过程对柴油机动力性 ,经济性及排放指标等有较大的影响 文中用建立的换气过程缸内压力计算模型及实测缸内换气过程时的低压示功图 ,对一台单缸、水冷、四冲程、直喷式柴油机进、排气门间隙变化引起配气相位变化时的换气过程进行了模拟计算研究 ,结果表明 ,进、排气门间隙减小时 ,进、排气门提前开启迟后关闭 ,换气损失减小 ,充气效率增加 当进、排气门间隙过大时 ,换气过程性能变差 转速不变 ,负荷变化时 ,充气效率变化不大 转速为 1 650r/min时充气效率较大 ,当转速高于或低于此值时 ,充气效率均降低     

正庚烷均质压燃燃烧特性和排放特性的实验研究

为进一步了解高十六烷值燃料均质压燃的燃烧特性和排放特性，以正庚烷（n-heptane）为燃料，在一台改装的单缸直喷柴油机上进行正庚烷均质压燃台架实验．结果表明，正庚烷在均质压燃模式下表现出明显的双阶段着火特性；随着混合气浓度增大，缸内最大爆发压力和燃烧放热率峰值升高；随着发动机转速升高，燃烧放热率峰值先降低后升高，高转速的缸内最大爆发压力降低；当废气再循环率增大，缸内最大爆发压力和燃烧放热率峰值均降低，废气再循环使正庚烷均质压燃的运转工况范围向大负荷工况扩展，废气再循环率为75％正庚烷均质压燃运转的最高平均指示压力为0．41MPa．排放测试表明，正庚烷在均质压燃模式下的氮氧化物排放接近零，且可以实现无碳烟排放，但碳氢化合物和一氧化碳排放较高．     

增压柴油机排气压力变化规律的实验研究

研究采用等压增压系统的多缸柴油机排气压力的变化规律. 利用瞬态压力传感器和燃烧分析仪,在某V型8缸增压柴油机上,测量了不同工况下第1缸排气阶段气缸内和排气道出口处的压力随曲轴转角的变化情况. 分析结果表明:在相同的转速下,随着负荷增加,排气道出口压力随曲轴转角变化的规律相近,压力的波动幅度增加;随着转速的增加,在排气道出口压力曲线中的波峰和波谷出现的曲轴转角位置向后推移;在某些工况下,缸内排气压力高于排气道出口的压力,而有些工况下,缸内排气压力会低于排气道出口的压力.     

电控旁通阀涡轮增压器匹配计算研究

采用发动机性能仿真软件GT-power建立了带废气旁通阀电控系统的涡轮增压汽油机模型,基于增压压力随旁通阀开度变化的情况,确定了控制系统的特性参数值.根据不同增压压力下涡前压力的变化规律以及汽油机动力性能的要求对废气旁通阀开度进行标定,分析了增压器与汽油机联合运行性能并进行了实验验证.结果表明,选配的小尺寸涡轮确保了汽油机的低速性能;建立的控制系统实现了对增压压力多目标值的连续控制,高速时没有发生因增压压力过高而导致爆燃和增压器超速的现象.     

钻机柴油机二级涡轮增压系统优化与流场分析

以济柴190系列柴油机的真实尺寸和实验数据为依据,对二级涡轮增压器的改造方案进行了分析,确立了二级涡轮增压器连接方案。在GT-Power中建立发动机模型并验证了模型的可靠性,在GT-Power中对二级涡轮增压器进行仿真计算并与原机涡轮增压器进行了对比分析;建立流道模型,设置合适的边界条件对二级涡轮增压系统的内部流场进行分析,分析了原增压器和二级涡轮增压系统的压气端和涡轮端的内部流场分布和运行状况。研究发现新的涡轮增压系统较原机相比的加速性能、动力性能、低转速特性都有提高,相同时间内新增压系统的进气流量更多,使燃油的燃烧更加充分,大大降低了燃油消耗率和废气中氮氧化物的含量。     

涡轮增压发动机二冲程制动性能

考虑到进、排气管内的压力波与涡轮增压器对发动机进、排气过程的影响,应用GT-POWER软件建立一种二冲程制动工况下的涡轮增压发动机模型,并通过对发动机制动过程仿真计算,分析发动机转速、排气门开启时刻与发动机制动性能之间的关系.仿真结果表明,在排气门工作参数一定时,发动机制动转矩、制动功率随转速增加而增大;在排气门升程曲线、第二次开启发生时刻均一定时,对应每个发动机转速,均存在唯一的第一次开启发生时刻使得制动功率最大,而且该时刻随发动机转速而变化;在排气门升程曲线、第一次开启发生时刻均一定时,第二次开启发生时刻延迟,将使得压气机运行点趋近甚至超出喘振线.     

椭圆气缸内燃机的稳流试验及其性能预测

本次稳流试验用来预测新颖的椭圆气缸往复式内燃机的性能。实测数据和分析结果表明,椭圆截面气缸内燃机此起等容积正圆截面气缸内燃机,增大了进、排气门,从而提高了充气效率;或在充气效率不减的条件下,大幅度提高转速或增压,以实现发动机的高强化。     

内燃机高低压示功图测量误差分析

分析气门落座冲击、压力基准线确定、触发信号始点相位等对内燃机高、低压示功图测量分析的影响，根据气门落座引起的干扰信号可以间接确定气门关闭相位,提出根据充气效率、转速等参数来确定气缸压力基准线．     

发动机废气涡轮增压系统的能量流研究

基于发动机一维性能仿真计算和试验相结合的方法,对某型轿车用柴油机的废气涡轮增压系统能量流分布规律进行了研究.通过研究发动机排气能量在涡轮机-压气机-中冷器中的传递过程,得出了涡轮机回收排气能量的潜力和增压系统的能量流特性.结果表明:增压系统能量流分布和排气能量回收效率主要取决于发动机和增压器的运行工况;外特性下,在增压...