可变几何排气管增压系统在车用发动机上的应用研究

论文摘要

对于涡轮增压系统来说,最基本的增压系统是定压增压系统和脉冲增压系统。定压增压系统,排气管容积大,管内压力基本保持恒定,泵气损失少,高速工况性能好;脉冲增压系统,排气管容积小,既能避免扫气干扰,又能较好地利用排气脉冲能量,低速和瞬态工况性能好。而后在这两种增压系统的基础上又先后发展了PC、MPC、MIXPC以及MMPC增压系统。但是这些增压系统的排气管系结构都是不可变的,都不能很好的兼顾高速和低速工况。可变几何排气管增压系统是利用排气管中的可控阀门来实现增压方式的转换,控制结构简单。当发动机处于低速工况或加速加载工况时,关闭阀门,此时增压方式为脉冲增压,脉冲能量能充分利用;当发动机处于高速工况时,打开阀门,增压方式为准定压增压,泵气损失小,油耗低。在本文中,针对某车用六缸机进行了可变几何排气管增压系统的研究。首先对此六缸机的原机三脉冲增压系统进行了试验研究,并对原机的油耗、烟度、泵气平均有效压力和排气压力波的变化规律进行了分析。而后利用GT-POWER建立原机仿真计算模型,在原机校核计算的基础上,分别对六种可变几何排气管增压系统进行了计算研究。计算结果表明,在2200rpm的高速工况,可控阀门打开以后油耗较低;在1000 rpm的低速工况,可控阀门关闭以后油耗较低。最后对六种可变几何排气管增压系统中,其中的一种可变几何排气管增压系统进行了模拟试验:分别用原机脉冲增压系统排气管和新加工的准定压增压系统排气管来模拟可变几何排气管增压系统的可控阀门关闭和打开的状态。试验结果表明,在低速工况可控阀门关闭以后,可以充分利用脉冲能量;在高速工况当可控阀门打开以后,可以减小泵气损失。与计算结果相对比,可以发现计算结果与试验结果符合较好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 内燃机废气涡轮增压系统的研究现状
• 1.2.1 增压系统的基本型式
• 1.2.2 兼顾高低工况的增压系统简介
• 1.3 可变几何排气管增压系统简介
• 1.3.1 可变几何排气管增压系统特点
• 1.3.2 可变几何排气管增压系统国内外研究现状
• 1.4 本课题研究的主要内容
• 1.5 本章小结
• 第二章 D6114 原机三脉冲增压系统的试验研究
• 2.1 原机试验台架及相关采集系统
• 2.1.1 原机试验台架介绍
• 2.1.2 试验仪器及设备
• 2.1.3 数据采集系统
• 2.2 试验步骤和数据处理方法
• 2.2.1 试验步骤
• 2.2.2 数据处理方法
• 2.3 试验结果分析
• 2.3.1 油耗的变化规律
• 2.3.2 烟度的变化规律
• 2.3.3 泵气平均有效压力的变化规律
• 2.3.4 排气压力波的变化规律
• 2.4 本章小结
• 第三章 D6114 增压柴油机仿真模型的建立
• 3.1 概述
• 3.2 D6114 柴油机建模
• 3.2.1 环境模块
• 3.2.2 中冷器模块
• 3.2.3 涡轮增压器模块
• 3.2.4 发动机模块
• 3.2.5 进排气管模块
• 3.3 本章小结
• 第四章 可变几何排气管增压系统的方案计算研究
• 4.1 原机仿真计算模型的校核
• 4.2 可变几何排气管增压系统方案计算研究
• 4.2.1 涡轮侧置时可变几何排气管压系统的计算研究
• 4.2.2 涡轮中置时可变几何排气管压系统的计算研究
• 4.2.3 涡轮三入口时可变几何排气管压系统的计算研究
• 4.3 本章小结
• 第五章 可变几何排气管增压系统的模拟试验研究
• 5.1 试验台架介绍
• 5.1.1 试验用的排气管
• 5.1.2 试验台架
• 5.1.3 试验步骤
• 5.1.4 数据处理方法
• 5.2 试验结果
• 5.3 试验结果的对比分析
• 5.3.1 10001pm-630N.m 试验点试验结果的对比分析
• 5.3.2 22001pm-100N.m 试验点试验结果的对比分析
• 5.3.3 22001pm-800N.m 试验点试验结果的对比分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 全文总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文