柴油机二级增压系统设计关键技术研究

发布时间：2017-07-07 12:01

  本文关键词：柴油机二级增压系统设计关键技术研究

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【摘要】：二级增压技术能更好提高发动机性能，本文采用二级增压技术改善发动机低速扭矩特性和响应性。本文针对二级增压系统设计中的压比分配和涡轮匹配两个关键问题，研究不同压比分配对发动机性能的影响及不同A/R值涡轮箱与涡轮叶轮匹配对涡轮性能的影响。本文采用数值模拟仿真计算的研究方法，对匹配二级增压系统的柴油机进行了以下研究： 首先，针对CA6DL2型柴油机设计了二级增压系统方案。在增压系统参数计算过程中，设计了三种二级增压系统不同压比分配方案，第一方案压比分配为高压级:低压级为4:6，第二方案为高压级:低压级为5:5，第三方案为高压级:低压级为6:4。根据发动机原机试验数据和目标达到的扭矩线，在不同工况点分别对三种方案进行了二级增压系统参数计算，并根据计算结果选配了高、低压级增压器，同时预测了高低压级涡轮的流量特性。 然后，运用GT-POWER软件建立原机仿真模并校验其正确性。随后搭建了匹配二级增压系统的柴油机计算模型，进行了不同压比分配二级增压系统对柴油机性能的影响仿真计算。计算结果表明，二级增压系统可以改善低速扭矩特征，并且可以使得中低速转速下燃油消耗率降低；在第三方案1800r/min的工况点下通过研究不同开度下增压器和发动机工作的特性，给出了阀门开度的最优调节的方法；按照高压级放气阀门优化方法将放气阀开度优化后对三方案仿真模型进行仿真计算，通过对三方案仿真结果的对比，可以得出第三方案即高低压级压比为6:4时为最佳压比分配方案。 最后，针对型号JP85G低压级增压器，在保持其叶轮不变的情况下，将0-0截面A/R值为28.5的涡轮箱网格与涡轮叶轮网格组成涡轮级网格，通过CFD仿真计算验证了该数值模拟计算的准确性。随后将原机涡轮箱A/R值考虑在内，根据A/R值的不同设计了三种不同A/R值的方案。由原机试验数据和CFD仿真结果对比可知，在保持涡轮叶轮不变的情况下，随着其所匹配涡轮箱0-0截面A/R值的递增，，涡轮的反力度逐渐增大，涡轮效率呈现递减趋势。
【关键词】：柴油机 二级增压 涡轮箱 涡轮效率 仿真
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK422
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 引言10-11
• 1.2 柴油机二级增压技术概述及国内外发展状况11-19
• 1.2.1 柴油机二级增压技术概述11-13
• 1.2.2 二级增压技术国内研究情况13-15
• 1.2.3 二级增压技术国外研究情况15-19
• 1.3 涡轮箱的匹配设计及其研究现状19-21
• 1.3.1 涡轮箱匹配设计概述19
• 1.3.2 涡轮箱匹配设计国内现状19-20
• 1.3.3 涡轮箱匹配设计国外现状20-21
• 1.4 本文研究内容21-22
• 第二章 可调二级增压系统匹配计算22-36
• 2.1 二级涡轮增压系统设计方案22-23
• 2.2 二级增压系统参数匹配计算23-30
• 2.2.1 进气空气密度计算24-27
• 2.2.2 总压比的计算27-28
• 2.2.3 高低压级压比分配28-30
• 2.3 高低压级增压器选型30-32
• 2.3.1 低压级增压器的选型30-31
• 2.3.2 高压级增压器的选型31-32
• 2.4 涡轮参数计算32-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第三章 不同压比分配对二级增压系统柴油机性能影响研究36-51
• 3.1 原机模型的搭建及校验36-42
• 3.1.1 柴油机原机模型的搭建36-40
• 3.1.2 原机模型的校验40-42
• 3.2 匹配不同压比分配二级增压系统的柴油机性能仿真42-44
• 3.2.1 匹配不同压比分配二级增压系统的柴油机计算模型的搭建42
• 3.2.2 放气阀门关闭时二级增压系统性能与原机性能对比42-44
• 3.3 高压级放气阀开度规律研究44-46
• 3.4 不同压比分配二级增压系统对柴油机性能影响仿真46-49
• 3.5 本章小结49-51
• 第四章 不同 A/R 值涡轮箱与涡轮叶轮匹配研究51-76
• 4.1 研究目的及意义51
• 4.2 研究对象及数值计算方法51-57
• 4.2.1 研究对象51-52
• 4.2.2 叶轮机械内部流动控制方程和湍流模型52-55
• 4.2.3 控制方程的离散55-57
• 4.3 不同 A/R 值涡轮箱的设计57-59
• 4.4 网格划分和网格质量检查59-63
• 4.4.1 涡轮叶轮网格划分60
• 4.4.2 涡轮箱网格划分60-61
• 4.4.3 涡轮级网格划分61-62
• 4.4.4 网格质量检查62-63
• 4.5 初始条件和边界条件设置63-64
• 4.6 涡轮级网格模型的验证64-66
• 4.7 设计方案仿真结果对比分析66-75
• 4.7.1 各方案总体性能对比66
• 4.7.2 各方案总体性能对比分析66-67
• 4.7.3 各方案高效率工况涡轮中内部流动对比分析67-72
• 4.7.4 各方案高膨胀比工况涡轮中内部流动对比分析72-75
• 4.8 本章小结75-76
• 第五章 总结与展望76-78
• 5.1 本文总结76-77
• 5.2 对未来工作的展望77-78
• 参考文献78-81
• 硕士研究生期间发表论文81-82
• 致谢82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 何义团;马朝臣;魏名山;朱智富;;二级增压系统压比分配试验研究[J];车辆与动力技术;2007年02期

2 何义团;马朝臣;朱智富;魏名山;韩静;;车用二级增压系统匹配方法与模拟计算[J];车用发动机;2007年03期

3 常婉帜;戴韧;邢卫东;张继忠;裴伟;;增压器涡轮性能试验与CFD计算方法的研究[J];车用发动机;2007年06期

4 施新;张锐;;一种增压器涡轮箱0-0截面计算方法[J];车用发动机;2009年02期

5 Christer Wik;刘景宝;;利用二级增压降低W釨rtsil釨四冲程中速柴油机排放[J];国外内燃机车;2009年04期

6 Ennio Codan;Christoph Mathey;程永陆;;减排——对涡轮增压的新挑战[J];国外内燃机车;2010年01期

7 魏名山;张志;方金莉;马朝臣;施新;邢卫东;;带有放气阀的二级增压系统的设计与试验[J];内燃机学报;2009年02期

8 钱人一;轿车和商用车发动机的两级调节增压[J];汽车与配件;2005年36期

9 闻卫东;;大众的双增压发动机技术[J];轻型汽车技术;2007年03期

10 张克松;王桂华;李国祥;;电辅助涡轮增压技术的发展综述[J];内燃机与动力装置;2008年02期

本文编号：530071