增压技术新进展

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1、增压技术新进展柴油机增压新技术进展涡轮增压系统发动机对增压系统的要求（1）高功率密度（2）高经济性（3）高可靠性（4）良好的匹配特性（5）低排放高功率密度----高压比军品意义重大,德国890系列柴油机升功率92kW转速高4250r/min压比>4高强度压气机叶轮铸造钛合金压气机叶轮Holset花重金研究批量铸造钛合金叶轮技术获得成功保证铸件的尺寸精度是最大难点之一高经济性----高效率、宽流量范围CFD技术--针对分析计算对象建立几何模型、划分网格、利用有限元方法求解，流动模型的选择可以预测性

2、能、指导修改设计、节省试验球轴承技术可提高机械效率达到99%进而提高增压器总效率Honeywell已经大批量生产球轴承增压器高可靠性----机械负荷、热负荷压比提高>3.5，压气机轮缘速度接近500m/s，离心力产生的应力接近铸铝材料极限低周疲劳实效叶轮出口温度达到甚至超过200℃，铝合金叶轮难以胜任汽油机排温可达900℃，一般耐热合金难以胜任球轴承技术可提高机械效率达到99%进而提高增压器总效率Honeywell已经大批量生产球轴承增压器轴承体冷却良好的匹配特性----实时可变特性（VGT/V

3、NT），高瞬态响应性高速不超温超速低速增压充分加速不冒黑烟涡轮固有流量特性对匹配不利低排放、低噪声----高效、柔性、EGR提高效率可降低压气机温度减少NOx适应循环工况—13工况、瞬态工况EGR要求废气回流通畅可控增压器噪声通常为空气动力噪声增压和增压中冷近年来，为了降低运转噪声和减小磨损，柴油机的转速有下降趋势，而通过增压来弥补功率损失。提高涡轮增压器的效率可增大空气供给量，用比较大的过量空气系数组织燃烧，使尽可能少的燃料缺氧裂解，降低碳烟排放，同时使最高燃烧温度不致过高，抑制NOx的增加。

4、广泛应用空-空中冷器把增压空气温度降到50℃左右，可以有效地抑制NOx排放。增压和增压中冷针对高压比要求的技术措施二级增压设计思想：在柴油机低转速时可以达到很高的压比；在柴油机高速时压比又不至于超出极限；柴油机的增压压比最好在一定范围内可以调节。基本原理高压级采用小体积流量实现级间匹配不同的调节方式实现与发动机的匹配二级增压结构形式—一体化优点：(1)二级比单级容易获得高的增压压力，从而可使柴油机获得更高的平均有效压力。(2)因级的增压比越高，压气机和涡轮的效率越低，所以在给定的增压压力下，二

5、级比单级效率高。(3)二级增压便于中间冷却，可以减少压缩功，提高压气机效率，同时降低柴油机的热应力。(4)二级涡轮增压可以扩大运行范围，便于与柴油机匹配。(5)二级增压可降低每一级的轮周速度，叶轮和叶片的应力小、强度高、可靠性好。缺点：(1)二级比单级占空间多，质量大，造价高。(2)二级涡轮增压时，在两个增压器之间的联合管道中，气体流动阻力和热损失较大。二级可变增压具体表现在柴油机性能上的优点：(1)在柴油机结构强度允许的范围内，可以大幅度提高升功率，使柴油机标定功率上升。(2)可以大幅提高柴油

6、机的低速转矩，降低最大转矩点转速，提高柴油机的转矩储备系数。(3)可以大幅度降低柴油机低速大负荷时的烟度值，改善柴油机的低速油耗。(4)以改善柴油机的瞬态响应特性。(5)如果采用电控系统对旁通阀进行调节，可以实现增压器和柴油机在全工况范围内的优化匹配，达到优化柴油机性能的目的。(1)增压压比比较(2)柴油机烟度比较(3)平均有效压力比较(4)燃油消耗率比较可变特性涡轮结构形式废气放气阀转动叶片式---性能更好，成本高可变喷嘴滑动叶片式—可靠性和寿命更好方便可靠的制动可变增压系统VGT/VNTVG

7、T结构简图＞涡轮室进气口的变化∨可变喷嘴增压器VNT可变喷嘴涡轮增压发动机的运行特点VNT涡轮的流量特性VNT涡轮的效率特性VNT的特点在于它对柴油机瞬态响应性和加速性的改善。通过提前减小或加大喷嘴环出口面积，可以缩短柴油机工况过渡的时间，提高加速性能，降低烟度和提高经济性。研究表明，空燃比对HC、NOx和PM的排放都有重要影响。要使燃烧后PM和NOx都很少，混合气的过量空气系数应该控制在一定的范围内。VNT可以把空燃比作为一个独立的被控变量，通过VNT控制增压压力,控制空燃比，从而使缸内的燃烧

8、状况得到化，有助于HC、NOx等总体排放水平的降低。可调涡轮电控技术涡轮特性的变化要根据发动机工况进行传感器----内置传感器，压力、转速执行器----电动：电磁、电机等气动：利用刹车气泵液压：利用增压器润滑油一体化执行器可调涡轮电控技术控制策略与算法稳态工况：优化脉谱----通过试验得到建立模型----各种执行器、传感器动态模型仿真计算----响应性、调节步长、超调问题等等过渡工况：瞬态工况：编制固化软件针对低排放性的技术进展增压中冷EGR电控可调涡轮高效增压器辅助增压技术相继增压系统相继增压