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柴油机两级涡轮增压系统选型与匹配

刘秋颖  
【摘要】:涡轮增压是提高发动机动力性和改善经济性的有效措施之一,随着高功率密度、宽转速运行范围柴油机的不断发展,增压系统与柴油机匹配的要求也越来越高,增压系统开始由单级向两级方向发展。 增压器与发动机的匹配是发动机选配增压器或增压器开发前需要做的最重要的工作之一,但是,由于两级增压系统的复杂性以及形式多样性,其匹配方法和计算流程尚不完善,为此,本文开发了基于Visual C++的增压匹配选型软件TCMatch,可以方便的用于单级、废气旁通、普通两级、废气旁通可调两级和进排气旁通可调两级增压系统的匹配计算。 本文详细研究了两级增压匹配方法,并通过重新选取发动机排温计算模型来提高计算精度,利用D6114、玉柴6M和12V150单级增压柴油机的试验数据对采用重选排温模型的TCMatch单级增压匹配功能进行校核验证。并利用GT-POWER建立普通两级和废气旁通可调两级增压系统的模型,根据仿真计算结果对两级匹配计算功能进行校核分析,结果表明误差均在6%范围以内,验证了两级匹配计算方法的正确性和准确性。 利用开发的两级增压匹配软件研究了普通两级增压匹配在匹配点计算时选择不同压比分配对匹配结果的影响,结果表明高低压级压比从6:4变化到5:5再到4 :6的过程,增压器的效率提高,远离喘振,并且高低压级涡轮喷嘴面积比趋于2:3,接近理论上总功率最小时的数值;进行了进排气旁通两级增压匹配的研究,分析了采用miller循环两级增压系统的12V190船用柴油机在深度miller循环的极限条件下与已有增压器的匹配状况,经过数据对比分析,进排气旁通可使压气机流量增加,特性曲线低工况部分右移,解决了低工况压气机喘振问题。


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