小型航空活塞发动机二级增压方案的仿真分析.pdf

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1、第40卷第3期2011年6月小型内燃机与摩托车SMALLIN，rERNALCOMBUSTIONENGINEANDMOTORCYCLEV01．40No．3Jun．2011小型航空活塞发动机二级增压方案的仿真分析马震1郭伟2宁智2王兴海1(1一西北工业大学365研究所陕西西安7100722一北京交通大学机电工程学院)摘要：根据某小型航空活塞发动机功率恢复的需要，提出了两种不同的二级增压系统方案，即可调二级增压系统和带旁通阀的可调二-gt．增压系统。研究结果表明，两种二级增压系统方案均能较大幅度提升发动

2、机的运行高度；相比较，带旁通阀的可调二级增压系统在提升发动机性能方面具有更大的优越性。关键词：小型航空活塞发动机二级增压仿真中图分类号：V234+．1文献标识码：A文章编号：1671—0630(2011)03—0033—05SimulationontheTwo—StageTurbochargingPlansfora、Light—WeightPistonAero—EngineMaZhenl。GuoWei2，NingZhi2，WangXinghailI一365ResearchInstitute，Nor

3、thwesternPolytechnicalUniversity(Xi，粕，Shanxi，710072，China)2一CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，BeijingJiaotongUniversityAbstract：Tomeetthepowerneedsofacertaintypeofsmallaviationpistonengines，thisarticleproposedtwodifferenttwo—stageturbochargi

4、ngsystems，namelytheregulatedtwo—stageturbochargingsystemandthereg-ulatedtwo—stageturbochargingsystemwithbypassvalve．Theresultsshowthatthetwotypesoftwo—stageturbochargingsystemcangreatlyimprovetheengine台workingheist．Comparisonshowsthattheregulatedtwo—s

5、tageturboehargingsystemwithbypassvalvehasbetterperformanceonthepowerenhancing．Keywords：Smallpistonaero—engine，Two—stagetIlrbocharging，Simulation引言小型航空活塞发动机与地面发动机相比，最大的不同是在工作过程中，工作环境的海拔高度会产生非常大的变化。随着海拔高度的增加，大气压力降低，空气密度下降，这将对发动机的动力性和经济性产生很大的影响。目前，增压技术已成

6、为高海拔环境下发动机功率恢复最为有效的技术手段之一Hq1。已有的研究结果表明，采用一级增压时，一般可使小型航空活塞发动机在海拔高度5000m左右实现功率恢复；但海拔高度超过5000m后，由于增压器压比的限制，发动机功率将会产生急剧的下降。因此，为了使小型航空活塞发动机能够在10000m或10000m以上海拔高度下正常工作，二级或二级以上增压则成为必然。1二级增压系统方案本文研究的发动机为标定功率84．5kW(5800r·rain“)的四缸四冲程小型航空活塞汽油发动机，其自带的增压器为带放气阀的单级

7、增压器，最大压比2．6。增压的主要目的是实现不同海拔高度下发动机的功率恢复，因此增压器的压比需要随着海拔高度的上升而提高。当海拔达到某一高度时，增压器的压比将不能再继续提高，将该海拔高度定义为压比临界海拔高度。如果采用单级增压的话，发动机所能达到的压比临界海拔高度为4800m左右。根据该小型航空活塞发动机高海拔下功率恢复的需要，本研究提出了两种不同的二级增压系统方案，即可调二级增压系统和带旁通阀的可调二级增压系统，分别如图1和图2所示。利用发动机性能仿真软件作者简介：马震(1976一)，男，硕士，

8、工程师，研发中心主任，研究方向为小型航空活塞发动机。小型内燃机与摩托车第4。卷GT—Power对两种■级增压系统方案进行了仿真分析。在二级增压系统中，高压级增压器的最大压比为25，低压级增压器的最大压比为35；高低压级增压器的最大压比分配比为42：58。圈2带旁通用的“】涸二级增压系统简豳可调二级增压系统主要由两台涡轮增压器、两台中冷器和一个废气放气阀组成；高低压缄增压器串联连接；在发动机整个运行海拔高度和工况范围内，两级增压器均保持同时运行；废气放气阀主要用于橱节通过两级涡轮的废