天然气发动机增压器性能分析与匹配优化研究.pdf

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1、第5期2014年10月内燃机InternalCombustionEnginesNo．50ct．2014天然气发动机增压器性能分析与匹配优化研究张帆1。张子L明1。(1．北京绿能高科天然气应用技术研究院有限公司，刘敬平2。金则兵1北京100110；2．湖南大学，湖南长沙410000)摘要：针对目前天然气发动机增压器低速扭矩不足，低速和部分负荷下经济性差，瞬态响应迟钝的不良现状，基于一台10L采用混合进气的天然气发动机，研究分析了其废气涡轮增压器性能，并结合试验数据分析结果，采用软件分析手段，提出了优化匹配方案。关键词：天然气发动机；废气涡轮增压器；匹配优化中图分类号：TK406文献标

2、识码：B．文章编号：1000—6494(2014)05—0031—03PerformanceAnalysisandOptimalMatchingofTurbochargerinNaturalGasEnginesZHANGFanl，ZHANGKongrnin91，LIUJingpin92，JINZebin91(1．BeijingGreenEnergyHi—techNaturalGasApplicationTechnologyResearchInstitute，Beijing100110，China；2．HunanUniversity，Changsha410000，China)Abst

3、ract：Contrarytobadstatusofthelackoftorqueunderlow-speedandpooreconomicunderlow—speedandpartload，andslowtransientresponseforthenaturalgasen画neturboeharger，thispaperresearchestheperformanceofturbochargerbasedon10Lnaturalgasengineusingmixedintakesystem，andintegrateswiththeexperimentalresultsofdat

4、aanalysis，usingsoftwareanalysis，proposesoptimalmatchingprogram．Keywords：naturalgasengine；exhaustgasturbocharger；optimalmatching随着国民经济的飞速发展，汽车保有量不断增加，汽油和柴油日渐短缺。因此，寻求替代燃料和改变燃料的结构日趋必要。基于这两个原因，天然气越来越多地作为新的燃料并开始投入到实际的应用中。其主要目的有两个，一方面可以降低汽车排放，减少废气污染；另一方面由于天然气价格便宜，可降低成本⋯。但是，发动机是一种复杂和系统的机器，并不是简单的改用天然气

5、就能得到好的性能和低的排放，必须把发动机作为一个系统进行研究，包括了对发动机燃烧系统、供气系统、排放系统及性能参数优化等多方面深入研究

6、2’3l。但目前国内所有的主机厂为了降低成本，其天然气发动机结构和零部件都借用于柴油机，通过简单的改造而来。因此，如何在目前的天然气发动机上，通过增基金项目：企业横向项目一涡轮增压器性能研究。作者简介：张帆(1982一)，男，湖南人，在读博士，研究方向为新发动机技术。收稿日期：2014—05—15压器性能试验，结合试验数据分析的结果，采用软件分析手段，优化增压器与天然气发动机的匹配，解决天然气发动机低速扭矩不足，低速和部分负荷下经济性差，瞬态响应迟

7、钝的不良现状是我们的主要研究目的。1试验1．1研究对象试验对象为霍尔赛特HX40G废气涡轮增压器，与之匹配的天然气发动机主要技术参数见表l。表1发动机参数气缸排量／功率／转速／点火最高转速／怠速／压缩数LkWr·min“)顺序r·min’1)r·min。)比1一气一1—61024722001，<。．2500±50600士50110-2-41．2试验装置本次试验分别在涡轮机特性专用试验台架、压气机特性专用试验台架上进行，见图l、图2。内燃机2014年10月2性能分析压气机和涡轮机性能曲线分别在专用台架上测试完成，试验所用的各种压力、温度、转速等传感器精度符合相关标准要求。试验台架增压

8、器转速测量采用非接触式磁电传感器加二次仪表显示，其精度为0．2％。压力测量采用电容式传感器，温度测量采用铂金热电阻，其精度为0．2％。压气机进口流量测量采用双纽线流量计进行测量。试验结果见图3、图4。由图3、图4可知，涡轮机的高效率区在低膨胀区域内(1．25～1．75)，比较适合发动机在中小负荷工作，在膨胀比高的区域，该涡轮机效率明显下降，导致发动机的动力不足‘”。根据发动机基本参数和试验所得到的压气机MAP图，对发动机与增压器进行预匹配，从图6可以得出：a．压气机的