柴油机变海拔涡轮增压技术研究

发布时间：2017-03-19 06:03

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【摘要】： 我国的高原地形具有平均海拔高和海拔变化范围大的特点。工作在高原地区的柴油机不仅面临着由海拔升高,大气压力下降,进气量减少引起的动力性、经济性下降问题,更面临着变海拔适应性问题。采用增压匹配和供油调整方法只能实现柴油机在固定海拔的功率恢复,变海拔适应能力不足。柴油机匹配可变截面增压器,通过调整涡轮流通截面,可以满足不同海拔的柴油机增压需求,实现柴油机的变海拔自适应增压。 论文采用高原大气模拟系统,进行了涡轮增压柴油机变海拔模拟试验。基于压气机的高原修正模型和固定截面涡轮通流模型,建立了经试验数据校核的涡轮增压柴油机仿真平台。试验及仿真研究了涡轮增压柴油机的变海拔适应性问题。 建立了可变截面涡轮通流模型和可变截面增压柴油机仿真平台,研究了变海拔可变截面增压匹配准则,进行了可变截面涡轮设计和压气机选型,为柴油机匹配了可变截面增压器。进行了可变截面增压柴油机变海拔匹配性能仿真研究。仿真结果表明,柴油机匹配可变截面增压器能适应海拔的变化,明显降低因海拔上升引起的柴油机性能下降,实现变海拔的最佳动力性和燃油经济性,并有效避免压气机喘振、增压器超速和涡轮前排气温度过高等问题。 建立了基于可变截面增压的柴油机变海拔自适应增压系统,仿真研究了分别以动力性、燃油经济性最优和加载、加速响应最优为控制目标的稳态及瞬态控制策略。
【关键词】：柴油机 高原 可变截面增压匹配 通流模型 控制策略
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TK423
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 引言8-16
• 1.1 高原问题研究背景8-9
• 1.2 高原问题研究现状及难点9-14
• 1.2.1 高原问题研究现状9-12
• 1.2.2 高原问题研究难点12-14
• 1.3 论文目的和主要工作14-16
• 第2章 涡轮增压柴油机变海拔性能模拟试验及仿真研究16-36
• 2.1 柴油机高原大气模拟台架试验16-20
• 2.1.1 高原大气模拟系统17-18
• 2.1.2 发动机18
• 2.1.3 测试系统18-20
• 2.2 试验结果及分析20-23
• 2.2.1 外特性试验结果及分析20-22
• 2.2.2 大气温度对发动机性能的影响22-23
• 2.3 涡轮增压柴油机仿真模型23-28
• 2.3.1 系统建模23
• 2.3.2 主要模块参数设置23-24
• 2.3.3 压气机高原修正模型24-26
• 2.3.4 涡轮通流模型26-27
• 2.3.5 模型校核27-28
• 2.4 涡轮增压柴油机变海拔性能仿真研究28-35
• 2.4.1 外特性仿真结果及分析29-31
• 2.4.2 涡轮增压器的变海拔性能31-33
• 2.4.3 负荷特性仿真结果及分析33-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第3章 涡轮增压柴油机变海拔匹配研究36-64
• 3.1 可变截面增压匹配36-41
• 3.1.1 可变截面涡轮流通与效率特性37-38
• 3.1.2 可变截面增压匹配准则38-41
• 3.2 可变截面涡轮通流模型41-48
• 3.2.1 数学物理模型41-45
• 3.2.2 通流模型建模45-48
• 3.3 涡轮增压柴油机变海拔匹配研究48-62
• 3.3.1 柴油机与可变截面涡轮及HX-50 压气机匹配性能分析48-53
• 3.3.2 柴油机与新可变截面涡轮及GT 系列压气机匹配性能分析53-62
• 3.4 本章小结62-64
• 第4章 柴油机变海拔涡轮增压系统控制策略研究64-92
• 4.1 柴油机变海拔涡轮增压系统64-67
• 4.1.1 控制系统64-65
• 4.1.2 控制策略65-67
• 4.2 变海拔增压系统控制策略研究67-91
• 4.2.1 最佳增压压力MAP 图及最佳喷嘴环开度MAP 图67-75
• 4.2.2 强瞬态最佳喷嘴环开度控制策略75-91
• 4.3 本章小结91-92
• 第5章 研究工作总结与展望92-94
• 5.1 工作总结92-93
• 5.2 工作展望93-94
• 参考文献94-97
• 致谢97-98
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果98

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 高荣刚;李国岫;虞育松;李洪萌;;高原环境对柴油机燃烧过程影响的仿真研究[J];兵工学报;2012年12期

2 靳嵘;张俊跃;胡力峰;诸葛伟林;;高原自适应柴油机涡轮增压技术研究[J];内燃机工程;2011年04期

3 董素荣;许翔;周广猛;刘瑞林;张中杰;何西常;;车用柴油机高原性能提升技术研究现状与发展[J];装备环境工程;2013年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 林磊;可变喷嘴涡轮增压器（VNT）与柴油机的匹配及其控制的研究[D];北京交通大学;2010年

2 高荣刚;高原环境下大功率柴油机燃烧性能分析及功率恢复研究[D];北京交通大学;2012年

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本文编号：255606