• ISSN 0258-2724
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柴油机两级相继增压系统设计与匹配试验研究

李先南 胡登 王贺春 王彬彬 王银燕 杨传雷 贺天琪

李先南, 胡登, 王贺春, 王彬彬, 王银燕, 杨传雷, 贺天琪. 柴油机两级相继增压系统设计与匹配试验研究[J]. 西南交通大学学报, 2023, 58(2): 314-321, 331. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220055
引用本文: 李先南, 胡登, 王贺春, 王彬彬, 王银燕, 杨传雷, 贺天琪. 柴油机两级相继增压系统设计与匹配试验研究[J]. 西南交通大学学报, 2023, 58(2): 314-321, 331. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220055
LI Xiannan, HU Deng, WANG Hechun, WANG Binbin, WANG Yinyan, YANG Chuanlei, HE Tianqi. Design and Matching Test of Two-Stage Sequential Supercharging System for Diesel Engines[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2023, 58(2): 314-321, 331. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220055
Citation: LI Xiannan, HU Deng, WANG Hechun, WANG Binbin, WANG Yinyan, YANG Chuanlei, HE Tianqi. Design and Matching Test of Two-Stage Sequential Supercharging System for Diesel Engines[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2023, 58(2): 314-321, 331. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220055

柴油机两级相继增压系统设计与匹配试验研究

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220055
基金项目: 国家自然科学基金(52171298)
详细信息
    作者简介:

    李先南(1986—),男,高级工程师,博士研究生,研究方向为内燃机燃烧与性能开发,E-mail:lixiannan@csic711.com

    通讯作者:

    王贺春(1979—),男,副教授,博士,研究方向为内燃机性能与增压技术等,E-mail:wanghechun@hrbeu.edu.cn

  • 中图分类号: TK422

Design and Matching Test of Two-Stage Sequential Supercharging System for Diesel Engines

  • 摘要:

    为改善低工况条件下因增压压力不足而造成柴油机缸内燃烧恶化问题,将两级增压(two-stage turbocharging,TST)与相继增压(sequential turbocharging,STC)技术相结合. 首先,通过推进特性试验进行两级相继增压与柴油机匹配计算,确定增压器型号;其次,利用GT-power软件得到增压器与柴油机联合运行曲线,验证方案的可行性;最后,进行台架试验,分析推进特性和负荷特性下两级相继增压对柴油机性能影响. 试验结果表明:推进特性条件下,在0~50%负荷区间,采用单涡轮增压(1TC)可以改善燃烧恶化问题;在50%~100%负荷区间,采用双涡轮增压(2TC)能够进一步提高空燃比,改善缸内燃烧,尤其在60%负荷下,燃油消耗率相比原机降低8.08%;两级相继增压模式在低转速、全扭矩及中高转速、高扭矩运行区域,可实现增压器的良好匹配.

     

  • 图 1  推进条件下各参数仿真与试验对比

    Figure 1.  Comparison of simulation and test of various parameters under propulsion conditions

    图 2  两级增压系统设计工况点计算流程

    Figure 2.  Calculation process of operating points for two-stage turbocharging system

    图 3  强化后柴油机推进特性下耗气特性

    Figure 3.  Gas consumption characteristics of enhanced diesel engine under propulsion characteristics

    图 4  推进条件下各工况点对应增压器MAP图

    Figure 4.  MAP of turbocharger corresponding to each operating point under propulsion conditions

    图 5  负荷特性条件下各工况点对应增压器MAP图

    Figure 5.  MAP of supercharger corresponding to each operating point under load characteristic conditions

    图 6  改造后的实验台简图

    Figure 6.  Schematic of modified test bench

    图 7  2TC、1TC与原机的对比

    Figure 7.  Comparison of 2TC, 1TC and original engine

    图 8  等燃油消耗率曲线

    Figure 8.  Curves of isometric fuel consumption rate

    图 9  等最高爆压曲线

    Figure 9.  Curves of equal maximum explosion pressure

    表  1  柴油机主要技术参数

    Table  1.   Main technical parameters of diesel engine

    参数参考值
    标定功率/kW444
    标定转速/(r·min−11800
    气缸排列方式V 型,60° 夹角
    缸径/mm128
    冲程/mm140
    排量/L28.8
    压缩比15∶1
    发火次序参考文献[6]
    增压器型号J100
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-01-14
  • 修回日期:  2022-05-16
  • 网络出版日期:  2023-01-18
  • 刊出日期:  2022-05-27

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