32
增压器与增压技术
国外内燃机
以同时降低燃油耗和排放为目的
的两级增压系统研究【日】橘本宗昌
昌小林雅行村山哲也
内田登
2014年第3期
摘要：为降低重型柴油机的实际燃油耗和排放，对采用不同低压涡轮流量和进气控制策略的2种两级增压系统进行对比研究。结果表明，所选择的增压系统可在发动机宽广转速及负荷范围内获得更高的增压压力，如再结合较高的压缩比，就能在改善车辆实际行驶工况排放性能的同时，降低燃油消耗率。
关键词：柴油机
0前言
数值模拟
燃油消耗率
增压
为了实现降低重型柴油机实际行驶燃油耗和排放的目标，迄今为止，研究人员一直在进行高增压、大范围高废气再循环(EGR)率的高压比单级增压系统的应用研究。另一方面，对于单级增压系统而言，要进一步降低燃油耗，就必须在机械损失较低的低转速区域内实现高平均有效压力运行，而由于吸人新鲜空气不足，这一点很难实现。所以，增加1个小型增压器，构成两级增压系统，以增大低速扭矩，并降低额定点的转速。本研究针对未来带两级增压系统的高平均有效压力发动机，以同时降低排放和燃油耗为目的，通过数值模拟和发动机试验，探讨必要的增压器特性选择，以及为扩大低燃油耗运行区域
而与高压缩比相结合的效果。 1发动机的系统结构
发动机的主要附加装置示于图1。所采用的发动机是排量为10.52L的直列6缸柴油机，配装最高喷油压力达220MPa的高压共轨喷油系统，并采用由高压EGR回路和低压EGR回路构成的双回路 EGR系统。两级增压系统中的2个增压器呈直列串联布置。在排气上游设置较小容量的高压级涡轮增压器，其下游是较大容量的低压级涡轮增压器，两者都采用无级可变几何截面涡轮（VGT）。另外，由于预期增压空气的温度会较高，所以在各自压气机的下游都配备中冷器。在高压级涡轮增压器的压气机和涡轮侧设有旁通回路，必要时可经旁通阀对高压级的压气机及涡轮实施旁通，仅以低压级涡轮增压器工
作。表1列出了发动机的主要技术规格。万方数据
废气再循环
低压EGR柴油氧化催化转化器(DOC)
+柴油颜粒辅集器（DPF）
冷却器
低压EGR阀游
气
中冷器
高压压气机务通阀区
簧片阔高压EGR阀
压溪轮增压器需压满轮劳通陶
稀燃氮氧化物捕集器二
DOC
DPF
控制图背压
高压EGR冷却器
图1发动机附加装置简图表1发动机的主要技术规格
发动机型式缸径/mm 行程/mm 排量/L 压缩比喷油嘴规格
项目
发动机转速/(rmin-）
最大功率(设计目标)功率/kw
平均有效压力/MPa
发动机转速/(r+min-"）
最大扭矩（设计目标）扭矩/(N-m）
平均有效压力/MPa
降低实际行驶燃油耗的策路
参数
直列6缸，直喷式
122 150 10.52 17. 0
&0.173,8 孔.155°
1 600 862 2.1 1000~1400 1842 2.2
首先，如图2所示，对重型柴油机实际行驶时燃油耗比率较高的运转工况进行分析，用“R表示各种运转工况下的燃油耗在总燃油耗中所占的比率(式(1))。