瞬態(tài)工況對(duì)渦輪增壓柴油機(jī)性能影響的試驗(yàn)研究

瞬態(tài)工況對(duì)渦輪增壓柴油機(jī)性能影響的試驗(yàn)研究

將渦輪增壓器應(yīng)用到柴油機(jī)上，能夠顯著改善柴油機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)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(duì)渦輪增壓柴油機(jī)的性能進(jìn)行優(yōu)化。目前，對(duì)渦輪增壓柴油機(jī)的研究主要針對(duì)穩(wěn)態(tài)工況，對(duì)瞬態(tài)工況的研究較少。然而，渦輪增壓柴油機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過程中，大部分時(shí)間運(yùn)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(jī)的進(jìn)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(duì)渦輪增壓柴油機(jī)性能的影響。

通過試驗(yàn)分析了不同瞬態(tài)工況產(chǎn)生的影響，試驗(yàn)在挪威科技大學(xué)混合動(dòng)力試驗(yàn)室中進(jìn)行。試驗(yàn)時(shí)，將一臺(tái)渦輪增壓柴油機(jī)安裝在渦流測功機(jī)上。采用隨時(shí)間呈正弦變化的轉(zhuǎn)矩模擬瞬態(tài)工況。為實(shí)現(xiàn)對(duì)不同瞬態(tài)工況的模擬，固定渦輪增壓柴油機(jī)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(duì)不同瞬態(tài)工況下的渦輪增壓柴油機(jī)燃油效率和NOx排放進(jìn)行測量。此外，分別進(jìn)行轉(zhuǎn)矩611、1019、1420Nm下的穩(wěn)態(tài)工況試驗(yàn)，并將測量結(jié)果與不同瞬態(tài)工況下的測量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。對(duì)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(huì)增加渦輪增壓柴油機(jī)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(jī)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