中型柴油機兩級渦輪增壓增加能量的開發(fā)試驗

中型柴油機兩級渦輪增壓增加能量的開發(fā)試驗

兩級渦輪增壓是能使增壓水平大幅提升的有效方法，同時可以為柴油機增加更寬的運行范圍。詳細介紹了兩級渦輪增壓匹配恒轉(zhuǎn)速發(fā)動機的簡便可行方法，并考慮了如何找到高、低壓兩級渦輪增壓器的最優(yōu)化組合方法。還介紹了如何利用最優(yōu)化方法使良好的燃油端消耗率和動力性同時滿足給定限制條件的技術問題，如渦輪前端和壓縮機外部的最高溫度、渦輪增壓器的最高轉(zhuǎn)速、氣缸峰值壓力和尾氣限制等限定條件。通過仿真和試驗結(jié)果，給出了兩級渦輪增壓器應用于增加動能的潛能評價。利用一個4缸4.32L排量的內(nèi)聯(lián)水冷、渦輪增壓中間冷卻柴油機作為基礎發(fā)動機（93kW，1500r/min），目標是將這臺發(fā)動機的功率提升至147.2 kW，即提升58%。研究的增壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括2個渦輪增壓器壓縮機后面各自串聯(lián)的一個中間冷卻器。一維熱力學仿真工具用來幫助決定發(fā)動機兩級渦輪增壓的相配性，并降低實際試驗的難度，以達到快速開發(fā)的目的?；诶碚撚嬎慵胺抡娼Y(jié)果進行實際試驗，將試驗結(jié)果值與計算和仿真數(shù)值進行比較。發(fā)動機試驗結(jié)果顯示出與理論計算和仿真結(jié)果良好的一致性。開發(fā)了發(fā)動機動力目標，滿足了排放法規(guī)要求和峰值氣缸壓力的限制、渦輪前和壓縮機外部最高溫度和空燃比等要求。指出兩級渦輪增壓是一項潛力技術，可以讓發(fā)動機獲得更高的特定輸出功率，同時滿足減少NOx排放及改善發(fā)動機燃油經(jīng)濟性的要求。

NareshGandhietal.SAE 2012-28-0007.

編譯：張世桐