瞬態(tài)工況對渦輪增壓柴油機性能影響的試驗研究

將渦輪增壓器應(yīng)用到柴油機上，能夠顯著改善柴油機的動力性、經(jīng)濟性和排放特性。盡管如此，隨著排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，仍然需要對渦輪增壓柴油機的性能進行優(yōu)化。目前，對渦輪增壓柴油機的研究主要針對穩(wěn)態(tài)工況，對瞬態(tài)工況的研究較少。然而，渦輪增壓柴油機在實際運行過程中，大部分時間運行在瞬態(tài)工況下，而渦輪增壓器在瞬態(tài)工況下存在渦輪遲滯現(xiàn)象，使得渦輪增壓柴油機的進氣量與供油量不能同步增加。因而，需要研究不同瞬態(tài)工況對渦輪增壓柴油機性能的影響。

通過試驗分析了不同瞬態(tài)工況產(chǎn)生的影響，試驗在挪威科技大學(xué)混合動力試驗室中進行。試驗時，將一臺渦輪增壓柴油機安裝在渦流測功機上。采用隨時間呈正弦變化的轉(zhuǎn)矩模擬瞬態(tài)工況。為實現(xiàn)對不同瞬態(tài)工況的模擬，固定渦輪增壓柴油機的轉(zhuǎn)速為1600r/min，設(shè)定扭矩的變化頻率分別為0.2、0.1、0.05、0.01Hz，扭矩變化幅值為407Nm，扭矩變化平均值分別為611、1019、1420Nm。對不同瞬態(tài)工況下的渦輪增壓柴油機燃油效率和NOx排放進行測量。此外，分別進行轉(zhuǎn)矩611、1019、1420Nm下的穩(wěn)態(tài)工況試驗，并將測量結(jié)果與不同瞬態(tài)工況下的測量結(jié)果進行對比。對比發(fā)現(xiàn)：①與穩(wěn)態(tài)工況下的燃油消耗相比，瞬態(tài)工況會增加渦輪增壓柴油機的燃油消耗，最大增加6.7%（0.2Hz、611Nm），最小增加0.4%（0.01Hz、1420Nm）；②不同瞬態(tài)工況下渦輪增壓柴油機的NOx排放也出現(xiàn)增加，但變化趨勢與燃油消耗的變化趨勢相反，即在0.2Hz、611Nm的瞬態(tài)工況下增加量最少（為4.3%），而在0.01Hz、1420Nm的瞬態(tài)工況下增加最多，為9.1%。

刊名：Applied Energy（英）

刊期：2017年第185期

作者：Kevin Koosup Yum et al

編譯：王祥