基于稳态发动机测试验证的涡轮增压器新技术



基于稳态发动机测试验证的涡轮增压器新技术

未来排放法规对柴油机严格的废气再循环要求已经对传统涡轮增压技术形成了巨大的挑战，这些挑战主要集中在高效率和宽工作范围上。作为美国能源部资助的研究项目一部分，先进涡轮增压技术的研究成为关注点。与已产品化的涡轮增压器相比，这种先进技术在显著提升工作范围的同时，提升消费者驾驶过程中涡轮增压的效率。采用已产品化的中型载货车涡轮增压器作为试验样机。设计优化集中于压缩机叶轮和涡轮机叶轮。在压缩机叶轮方面，具有曲面设计的先进压缩机叶轮在扩展流量的同时，在发动机低性能区域能够增加效率和喘振裕度。在部分载荷条件下，融合氮氧化物的高废气再循环需求使得涡轮机工作在低速比区域（U/C），此区域中混流涡轮通常可提供更高的效率。相比试验压缩机，稳流台架试验证明：①与主动机匣处理相结合的先进压缩机在宽泛的工作区域可提升效率；②混流涡轮的高效率区域移向低速比区域，这对于高效废气循环非常有利。在低速比情况下，由于混流涡轮技术相比传统径流涡轮技术具有高效率的特点而更加被重视。发动机测功器试验表明，相比基础的涡轮增压器试验，先进涡轮增压技术除能够增加额定功率，还能够在部分负荷及满荷条件下改善制动燃油消耗超过3%。由于涡轮增压器效率的提高，因此涡轮入口处温度大幅降低，在发动机测功试验中显示出的性能提升比从涡轮增压工作台数据中传递的更高，包括混流涡轮在内燃机及低速比区域提供的额外性能。

刊名：Journal of Engineering for Gas Turbines and Power（英）

刊期：2014年第7期

作者：Harold Sun et al

编译：何云廷