汽车涡轮增压瞬态热行为的建模与分析

汽车涡轮增压瞬态热行为的建模与分析

涡轮增压技术是减少内燃机燃油消耗的关键技术。然而，目前行业对涡轮增压的建模通常是假设涡轮机和压缩机在绝热条件下工作。虽然一些国家已经提出最先进的建模方法来模拟涡轮增压的热行为，但都是集中在热稳定条件下进行。研究将一个带有能够测量温度的涡轮增压器安装到2.2L柴油机上，并同时开发了一维集总容量热仿真模型。分别在稳态和瞬态工况下对汽车涡轮增压器进行热测量试验。试验发现，压缩机的热流量主要是由压缩气体流动到压缩机壳体时产生的；仿真模型明显地改善了气体温度预测的误差，压缩机和涡轮机的温度误差分别从9.8℃、35.8℃降低到7.1℃、8.4℃。

在发动机动态运行条件下对试验结果和仿真结果进行分析。动态条件包括变化的发动机速度和负荷引起的热瞬态过程，并伴随着涡轮机入口温度的变化，变化范围为200～800℃。热行为的研究是在环境温度为25℃下进行的，模型的校正过程基于稳态条件下进行，用来预测涡轮机和压缩机的排气温度，预测误差分别为8.7℃和7.1℃。在涡轮机一侧，由于结构中热量的积累，观察到的排气气体峰值热损失是热稳定条件下的2倍。所提出建模方法的主要用于预测涡轮机出口的气体温度，未来的工作主要包括改进温度测量的方法、改善瞬态响应、对外部传热的控制以及建模时考虑涡轮增压器中心轴承壳等。

刊名：Journal of Engineering for Gas Turbines and Power（英）

刊期：2014年第136期

作者：Richard D.Burke et al

编译：孙坚