电动增压降低涡轮增压柴油机加速烟度试验研究

发布时间：2017-07-07 17:11

  本文关键词：电动增压降低涡轮增压柴油机加速烟度试验研究

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【摘要】：在环境污染和能源危机的双重压力下,柴油机的节能减排技术被广泛探讨。采用废气涡轮增压技术来提高进气空气密度,不仅可以提高柴油机的升功率,降低油耗,更使得稳态排气烟度大幅度下降。但是废气涡轮增压器由于自身有一定的转动惯量,加之是利用排气驱动,相对于自然吸气柴油机来说,存在响应较慢的问题。电动增压器在提高涡轮增压器响应性,降低烟度排放,改善柴油机加速烟度等方面具有重大潜力。本文以某小型四缸涡轮增压柴油机为对象,对电动增压在加速加载工况的烟度降低效果进行了试验研究。首先完成了电动增压器相关零部件的对比选型和与柴油机匹配,同时对主要试验装置进行对比选型和台架搭建,随后进行外特性试验及标定,确保标定后的外特性数据和厂家提供的外特性吻合。得到外特性数据后,对各参数的变化趋势及各工况的缸内压力变化进行了分析。还进行了2000r/min的负荷特性试验。此后在Simulink环境下,对发动机在不同控制模式下的加速加载过程进行仿真,选出最佳控制模式。最后在台架上完成加速加载试验。试验表明, (1)在外特性各工况下,最高爆发压力出现在3000r/min,最高爆发压力的位置出现在上止点后10～15(°CA)。进一步分析其压力升高率,发现压力升高率在一个循环内,主要有两个波峰和波谷。通过分析换气过程发现,除了1000r/min,其他各转速缸内排气压力均大于进气压力。(2)在Simulink环境下,通过分析测功器恒扭矩／油门恒转速M/n、测功器恒转速／油门恒扭矩n/M、测功机恒扭矩／油门恒位置M/P这三种控制模式在加速加载的运行状况,最终在加速加载试验中采用了更加符合整车实际情况的n/M模式。(3)由1400r/min,50N·m变工况到2500r/min,100N·m,加速时间为12s,通过采用电动增压器并改变相关控制策略,使原柴油机的最大峰值烟度由0.602m-1降至0.420m-1,降幅30.2%。在无初始补气量的情况下,变频器的最终频率越高越好,且采用直线型响应线比采用S型响应曲线的烟度低；在有一定初始补气量的情况下,电动增压器理想补气方案为先缓后急。电动增压在加速时间较短时对加速烟度有明显改善,且在柴油机为小负荷情况下对峰值烟度的降幅率大于大负荷。
【关键词】：柴油机 电动增压器 二级增压 加速加载 烟度
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK427
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 研究的背景和意义11-13
• 1.2 电能驱动增压系统13-17
• 1.2.1 电动辅助增压器13-15
• 1.2.2 电动增压器15-17
• 1.3 电动增压器的研究现状17-22
• 1.3.1 国外研究现状17-20
• 1.3.2 国内研究现状20-22
• 1.4 论文研究的内容22-23
• 第2章 电动增压器的选型及试验装置23-30
• 2.1 电动增压器的选型23-25
• 2.1.1 压气机的选型23
• 2.1.2 压气机驱动电机的选型23-24
• 2.1.3 变频器24-25
• 2.2 与柴油机的匹配25
• 2.3 主要试验装置选型25-28
• 2.3.1 测功机的选型25-26
• 2.3.2 空气流量计的选型26-27
• 2.3.3 油耗仪的选型27-28
• 2.3.4 烟度计的选型28
• 2.4 测控系统的搭建28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 原柴油机的性能标定30-40
• 3.1 原机外特性标定30-32
• 3.2 原机外特性燃烧试验分析32-37
• 3.3 原机负荷特性分析37-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第4章 测功机控制模式的仿真与选择40-48
• 4.1 M/n控制模式40-42
• 4.1.1 柴油机及测功机模型40-41
• 4.1.2 M/n控制模型41-42
• 4.2 n/M控制模式42-43
• 4.3 M/P控制模式43-44
• 4.4 仿真结果及分析44-46
• 4.5 控制模式的选择46-47
• 4.6 本章小结47-48
• 第5章 电动辅助增压对加速烟度影响48-59
• 5.1 柴油机加速时碳烟的机理与影响因素48-50
• 5.1.1 柴油机加速时碳烟的生成机理48-49
• 5.1.2 影响柴油机加速烟度大小的主要因素49-50
• 5.2 试验方案50
• 5.3 试验数据与分析50-58
• 5.3.1 电动增压器工作频率对烟度的影响50-51
• 5.3.2 电动增压器响应曲线对烟度的影响51-53
• 5.3.3 初始赫兹数对烟度的影响53-54
• 5.3.4 进气旁通阀开闭对烟度的影响54-55
• 5.3.5 加速加载时间对烟度的影响55-56
• 5.3.6 柴油机不同工况下电动增压对烟度的影响56-58
• 5.4 本章小结58-59
• 结论与展望59-61
• 1. 结论59-60
• 2. 不足与展望60-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-68
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：531069