【摘 要】
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随着水陆两用动力柴油机功率密度提升以及全工况性能优化需求的不断提高,柴油机对增压系统的要求也越来越高。两级相继增压技术通过根据柴油机工况的不同采用不同的增压方案,从而扩大增压系统的高效运行的范围,满足柴油机更高的平均有效压力以及更大的运行范围的需求。本文针对150柴油机匹配了两级相继增压系统,对其稳态以及瞬态切换过程的运行规律展开了研究,主要内容包括:针对两级相继增压切换过程中会出现的压气机喘振以
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随着水陆两用动力柴油机功率密度提升以及全工况性能优化需求的不断提高,柴油机对增压系统的要求也越来越高。两级相继增压技术通过根据柴油机工况的不同采用不同的增压方案,从而扩大增压系统的高效运行的范围,满足柴油机更高的平均有效压力以及更大的运行范围的需求。本文针对150柴油机匹配了两级相继增压系统,对其稳态以及瞬态切换过程的运行规律展开了研究,主要内容包括:针对两级相继增压切换过程中会出现的压气机喘振以及倒流现象,建立了GT-POWER/Simulink相继增压耦合仿真计算模型,对稳态工况以及瞬态工况进行试验校核,控制仿真误差在5%以内。基于能量分配原则为150柴油机匹配了两级相继增压系统,确定了陆上工况以及水上工况的增压调节方案。与原机相比,柴油机在1000r/min的外特性工况,油耗率降低了8.7%。柴油机在2400r/min的外特性工况,油耗率降低了2.1%。使水上工况柴油机的额定升功率由44.1k W/L提升至54.4k W/L。对单级相继增压与两级相继增压的切换过程展开研究,通过合理的进气阀开启延迟时间,可以避免受控增压器因压气机倒流而造成的能量损失,使单级相继增压的增压器切入过程柴油机转速波动减小39r/min,两级相继增压的增压器切入过程柴油机转速波动减小17r/min。增压器的切出过程,进气阀延迟关闭可以缩短受控增压器的喘振持续时间。针对两级相继增压系统的能量分配规律展开研究,利用旁通阀可以实现排气能量的分配控制,切换过程中旁通阀开启角度的最优值为45°,使增压器切入时瞬态涡轮功率提升最大16.1%,增压器切出时涡轮功率提升最大12.6%。通过调节进排气阀门的开启速度并与旁通阀进行瞬态协同控制,可以使增压器切出时柴油机转速的波动减小11r/min。
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