中型柴油機(jī)兩級(jí)渦輪增壓增加能量的開(kāi)發(fā)試驗(yàn)

兩級(jí)渦輪增壓是能使增壓水平大幅提升的有效方法，同時(shí)可以為柴油機(jī)增加更寬的運(yùn)行范圍。詳細(xì)介紹了兩級(jí)渦輪增壓匹配恒轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)便可行方法，并考慮了如何找到高、低壓兩級(jí)渦輪增壓器的最優(yōu)化組合方法。還介紹了如何利用最優(yōu)化方法使良好的燃油端消耗率和動(dòng)力性同時(shí)滿足給定限制條件的技術(shù)問(wèn)題，如渦輪前端和壓縮機(jī)外部的最高溫度、渦輪增壓器的最高轉(zhuǎn)速、氣缸峰值壓力和尾氣限制等限定條件。通過(guò)仿真和試驗(yàn)結(jié)果，給出了兩級(jí)渦輪增壓器應(yīng)用于增加動(dòng)能的潛能評(píng)價(jià)。利用一個(gè)4缸4.32L排量的內(nèi)聯(lián)水冷、渦輪增壓中間冷卻柴油機(jī)作為基礎(chǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)（93kW，1500r/min），目標(biāo)是將這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率提升至147.2 kW，即提升58%。研究的增壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括2個(gè)渦輪增壓器壓縮機(jī)后面各自串聯(lián)的一個(gè)中間冷卻器。一維熱力學(xué)仿真工具用來(lái)幫助決定發(fā)動(dòng)機(jī)兩級(jí)渦輪增壓的相配性，并降低實(shí)際試驗(yàn)的難度，以達(dá)到快速開(kāi)發(fā)的目的?；诶碚撚?jì)算及仿真結(jié)果進(jìn)行實(shí)際試驗(yàn)，將試驗(yàn)結(jié)果值與計(jì)算和仿真數(shù)值進(jìn)行比較。發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)結(jié)果顯示出與理論計(jì)算和仿真結(jié)果良好的一致性。開(kāi)發(fā)了發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力目標(biāo)，滿足了排放法規(guī)要求和峰值氣缸壓力的限制、渦輪前和壓縮機(jī)外部最高溫度和空燃比等要求。指出兩級(jí)渦輪增壓是一項(xiàng)潛力技術(shù)，可以讓發(fā)動(dòng)機(jī)獲得更高的特定輸出功率，同時(shí)滿足減少NOx排放及改善發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的要求。

NareshGandhietal.SAE 2012-28-0007.

編譯：張世桐