汽車渦輪增壓瞬態(tài)熱行為的建模與分析

汽車渦輪增壓瞬態(tài)熱行為的建模與分析

渦輪增壓技術是減少內燃機燃油消耗的關鍵技術。然而，目前行業(yè)對渦輪增壓的建模通常是假設渦輪機和壓縮機在絕熱條件下工作。雖然一些國家已經提出最先進的建模方法來模擬渦輪增壓的熱行為，但都是集中在熱穩(wěn)定條件下進行。研究將一個帶有能夠測量溫度的渦輪增壓器安裝到2.2L柴油機上，并同時開發(fā)了一維集總容量熱仿真模型。分別在穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)工況下對汽車渦輪增壓器進行熱測量試驗。試驗發(fā)現(xiàn)，壓縮機的熱流量主要是由壓縮氣體流動到壓縮機殼體時產生的；仿真模型明顯地改善了氣體溫度預測的誤差，壓縮機和渦輪機的溫度誤差分別從9.8℃、35.8℃降低到7.1℃、8.4℃。

在發(fā)動機動態(tài)運行條件下對試驗結果和仿真結果進行分析。動態(tài)條件包括變化的發(fā)動機速度和負荷引起的熱瞬態(tài)過程，并伴隨著渦輪機入口溫度的變化，變化范圍為200～800℃。熱行為的研究是在環(huán)境溫度為25℃下進行的，模型的校正過程基于穩(wěn)態(tài)條件下進行，用來預測渦輪機和壓縮機的排氣溫度，預測誤差分別為8.7℃和7.1℃。在渦輪機一側，由于結構中熱量的積累，觀察到的排氣氣體峰值熱損失是熱穩(wěn)定條件下的2倍。所提出建模方法的主要用于預測渦輪機出口的氣體溫度，未來的工作主要包括改進溫度測量的方法、改善瞬態(tài)響應、對外部傳熱的控制以及建模時考慮渦輪增壓器中心軸承殼等。

刊名：Journal of Engineering for Gas Turbines and Power（英）

刊期：2014年第136期

作者：Richard D.Burke et al

編譯：孫堅