基于穩態發動機測試驗證的渦輪增壓器新技術

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基于穩態發動機測試驗證的渦輪增壓器新技術

未來排放法規對柴油機嚴格的廢氣再循環要求已經對傳統渦輪增壓技術形成了巨大的挑戰，這些挑戰主要集中在高效率和寬工作范圍上。作為美國能源部資助的研究項目一部分，先進渦輪增壓技術的研究成為關注點。與已產品化的渦輪增壓器相比，這種先進技術在顯著提升工作范圍的同時，提升消費者駕駛過程中渦輪增壓的效率。采用已產品化的中型載貨車渦輪增壓器作為試驗樣機。設計優化集中于壓縮機葉輪和渦輪機葉輪。在壓縮機葉輪方面，具有曲面設計的先進壓縮機葉輪在擴展流量的同時，在發動機低性能區域能夠增加效率和喘振裕度。在部分載荷條件下，融合氮氧化物的高廢氣再循環需求使得渦輪機工作在低速比區域（U/C），此區域中混流渦輪通常可提供更高的效率。相比試驗壓縮機，穩流臺架試驗證明：①與主動機匣處理相結合的先進壓縮機在寬泛的工作區域可提升效率；②混流渦輪的高效率區域移向低速比區域，這對于高效廢氣循環非常有利。在低速比情況下，由于混流渦輪技術相比傳統徑流渦輪技術具有高效率的特點而更加被重視。發動機測功器試驗表明，相比基礎的渦輪增壓器試驗，先進渦輪增壓技術除能夠增加額定功率，還能夠在部分負荷及滿荷條件下改善制動燃油消耗超過3%。由于渦輪增壓器效率的提高，因此渦輪入口處溫度大幅降低，在發動機測功試驗中顯示出的性能提升比從渦輪增壓工作臺數據中傳遞的更高，包括混流渦輪在內燃機及低速比區域提供的額外性能。

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

刊期：2014年第7期

作者：Harold Sun et al

編譯：何云廷