新一代高性能LNG发动机的涡轮增压器匹配与优化

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随着能源危机和环保问题的日益严峻,人类对内燃机的动力性能、经济性能及排放性能要求越来越高。作为蓝色燃料的天然气发动机应运而生并得到了迅猛发展。目前天然气发动机研究的重心已经由最初的CNG发动机逐渐转向LNG发动机。对内燃机的研究方法从过去比较粗放的经验、半经验设计方法向更加精确的计算机模拟计算、结构优化设计和计算机辅助设计方法等方面发展。
  本文用于型号为OM457的新一代高性能LNG发动机专用增压器的预选及初选,首先利用运算速度较快的零维模型为OM457发动机预选增压器的基础配置,当得到发动机的第一轮台架试验结果后,对试验数据进行整理分析,采用GT-power软件对发动机增压模块建立一维仿真模型。调试所建立的一维模型并且与发动机试验台架数据进行对标分析。利用对标分析结果一维模型的修正,然后提出增压器匹配的优化方向及优化方案,制定多种优化方案对发动机的动力性能及经济性能进行预测。最后从预测结果中选择最优方案进行发动机台架试验,并对结果进行整理分析研究。
  通过本文的分析研究,得出了若干对LNG发动机进行增压匹配工作具有指导意义的结论。相对于柴油发动机而言,LNG发动机需要更大的进气量,要求压气机特性往高压比大流量方向发展;在同系列增压器内,若要提高发动机的进气量,增压器压气机叶轮的trim值的作用比叶轮出口直径的作用更重要;带有机械废气旁通阀的增压器,在发动机中低速一致的情况下,发动机扭矩点及高速工况的动力性能、经济性能的优化,主要依赖于放气阀弹簧刚度选择和其压力行程的调试。
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