瞬态工况对涡轮增压柴油机性能影响的试验研究

瞬态工况对涡轮增压柴油机性能影响的试验研究

将涡轮增压器应用到柴油机上，能够显著改善柴油机的动力性、经济性和排放特性。尽管如此，随着排放法规的日益严格，仍然需要对涡轮增压柴油机的性能进行优化。目前，对涡轮增压柴油机的研究主要针对稳态工况，对瞬态工况的研究较少。然而，涡轮增压柴油机在实际运行过程中，大部分时间运行在瞬态工况下，而涡轮增压器在瞬态工况下存在涡轮迟滞现象，使得涡轮增压柴油机的进气量与供油量不能同步增加。因而，需要研究不同瞬态工况对涡轮增压柴油机性能的影响。

通过试验分析了不同瞬态工况产生的影响，试验在挪威科技大学混合动力试验室中进行。试验时，将一台涡轮增压柴油机安装在涡流测功机上。采用随时间呈正弦变化的转矩模拟瞬态工况。为实现对不同瞬态工况的模拟，固定涡轮增压柴油机的转速为1600r/min，设定扭矩的变化频率分别为0.2、0.1、0.05、0.01Hz，扭矩变化幅值为407Nm，扭矩变化平均值分别为611、1019、1420Nm。对不同瞬态工况下的涡轮增压柴油机燃油效率和NOx排放进行测量。此外，分别进行转矩611、1019、1420Nm下的稳态工况试验，并将测量结果与不同瞬态工况下的测量结果进行对比。对比发现：①与稳态工况下的燃油消耗相比，瞬态工况会增加涡轮增压柴油机的燃油消耗，最大增加6.7%（0.2Hz、611Nm），最小增加0.4%（0.01Hz、1420Nm）；②不同瞬态工况下涡轮增压柴油机的NOx排放也出现增加，但变化趋势与燃油消耗的变化趋势相反，即在0.2Hz、611Nm的瞬态工况下增加量最少（为4.3%），而在0.01Hz、1420Nm的瞬态工况下增加最多，为9.1%。

刊名：Applied Energy（英）

刊期：2017年第185期

作者：Kevin Koosup Yum et al

编译：王祥