新型相继增压系统对船用柴油机性能影响的研究

摘要

将传统定涡轮相继增压系统的主增压器替换为可变截面涡轮增压器(variable geometry turbocharger,VGT),完成VGT相继增压(sequential turbo charging,STC)系统改造及其开度控制装置设计.通过试验,研究0％、10％、25％、40％、55％、70％、85％ 和100％ 这8种开度对STC-VGT增压柴油机分别以单/双涡轮运行的性能影响建立多目标灰色决策模型,通过主客观赋权的方法计算得出单/双涡轮运行时,各研究负荷所对应的最佳VGT开度,并根据燃油经济性最优原则确定STC-VGT系统单/双涡轮切换点为50％ 负荷、切换开度为0％.最后,对STC-VGT系统性能进行评估.结果表明:相比原机,STC-VGT系统主增压器单独运行时动力性改善明显,NOx排放量升高,碳烟排放量降低,同时随着负荷的增加,燃油消耗率均呈现先降低后升高的趋势;系统双涡轮同时运行,当V G T开度大于70％ 时,动力性整体相比原机有所下降,最大降幅约为1.16 MPa,NOx排放量降低,碳烟排放上升,燃油消耗率整体高于原机.该系统以各负荷最佳VGT开度运行时,燃油经济性整体优于原机,且负荷在10％ ～80％ 范围内时燃油经济性也优于传统定涡轮相继增压;同时碳烟排放性能整体优于原机和传统定涡轮相继增压,但NOx排放特性相反.柴油机采用STC-VGT系统时,动力性、经济性和碳烟排放性均得到有效提升,但NOx排放性能有所下降.