论文部分内容阅读
柴油机涡轮增压技术在内燃机领域是一项应用比较广泛的技术,采用涡轮增压技术可以提高内燃机的动力性、经济性能,并且对节能减排有着重要作用。但是由于常规固定截面涡轮增压器增压压力不可调、低转速时扭矩不足、燃油经济性差等缺点,人们开始了对可变几何涡轮增压技术的研究和应用。本文以GT2556可变几何涡轮增压器(VGT)和TBD314V8柴油机为研究对象,利用一维仿真软件GT-Power建立了可变几何涡轮增压柴油机仿真模型,并对其进行稳态性能匹配研究。首先对GT2556可变几何涡轮增压器进行稳态性能试验,试验中手动改变可变几何涡轮增压器的喷嘴环开度,测得VGT开度100%、70%、50%、25%、0%(最小截面)下的涡轮流量特性及效率特性,为在GT-Power中建立可变几何涡轮增压器仿真模型提供数据基础。其次,对VGT增压器与柴油机进行性能匹配计算,研究了柴油机VGT开度变化对柴油机增压压力与空气流量的调节规律,分析了VGT开度变化对柴油机经济性、动力性以及增压器总效率的影响。结果表明采用VGT增压系统,提高了柴油机的低速扭矩,降低了油耗。最后以经济性最优原则,绘制出了VGT柴油机最佳喷嘴环开度脉谱图。最后,为了探求VGT增压器采用不同排气系统的优越性,对VGT柴油机原脉冲增压排气系统进行改造,以GT-Power软件为平台,建立了定压排气系统和MPC排气系统仿真模型,按照柴油机标准螺旋桨特性,分别对其进行了稳态仿真计算,对排气系统的主要结构参数进行了优化设计,并分析研究VGT增压器采用不同排气系统对柴油机主要性能参数的影响。结果显示,采用定压增压系统,与脉冲增压系统相比,在柴油机高负荷工况提高了柴油机转矩,降低了油耗;但是在低负荷工况,脉冲增压系统更优于定压增压系统。采用MPC增压系统,与原脉冲增压相比,在柴油机的大部分工况,尤其是中高负荷,柴油机的转矩和功率都有所提高,油耗得到明显下降。综合分析,若柴油机长期处于高工况下工作,则宜采用定压增压排气系统,其动力性和经济性更优;若对经济型要求较高,则宜选用MPC增压系统;若对于加速性能要求比较高,则宜选用脉冲增压系统。