中型柴油机两级涡轮增压增加能量的开发试验

中型柴油机两级涡轮增压增加能量的开发试验

两级涡轮增压是能使增压水平大幅提升的有效方法，同时可以为柴油机增加更宽的运行范围。详细介绍了两级涡轮增压匹配恒转速发动机的简便可行方法，并考虑了如何找到高、低压两级涡轮增压器的最优化组合方法。还介绍了如何利用最优化方法使良好的燃油端消耗率和动力性同时满足给定限制条件的技术问题，如涡轮前端和压缩机外部的最高温度、涡轮增压器的最高转速、气缸峰值压力和尾气限制等限定条件。通过仿真和试验结果，给出了两级涡轮增压器应用于增加动能的潜能评价。利用一个4缸4.32L排量的内联水冷、涡轮增压中间冷却柴油机作为基础发动机（93kW，1500r/min），目标是将这台发动机的功率提升至147.2 kW，即提升58%。研究的增压系统结构包括2个涡轮增压器压缩机后面各自串联的一个中间冷却器。一维热力学仿真工具用来帮助决定发动机两级涡轮增压的相配性，并降低实际试验的难度，以达到快速开发的目的。基于理论计算及仿真结果进行实际试验，将试验结果值与计算和仿真数值进行比较。发动机试验结果显示出与理论计算和仿真结果良好的一致性。开发了发动机动力目标，满足了排放法规要求和峰值气缸压力的限制、涡轮前和压缩机外部最高温度和空燃比等要求。指出两级涡轮增压是一项潜力技术，可以让发动机获得更高的特定输出功率，同时满足减少NOx排放及改善发动机燃油经济性的要求。

NareshGandhietal.SAE 2012-28-0007.

编译：张世桐