[發(fā)明專利]變海拔柴油機二級可調(diào)增壓系統(tǒng)與共軌燃油系統(tǒng)優(yōu)化匹配方法

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• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN112081679A
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發(fā)明（設計）人: 劉瑞林;張眾杰;周廣猛;董素榮;楊春浩;丁豪堅
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍軍事交通學院
• 主分類號: F02D43/00
• 分類號: F02D43/00;F02D23/02;F02B37/24
• 代理公司: 天津盛理知識產(chǎn)權代理有限公司 12209
• 代理人: 董一寧

本發(fā)明提供一種變海拔柴油機二級可調(diào)增壓系統(tǒng)與共軌燃油系統(tǒng)優(yōu)化匹配方法，變海拔全工況柴油機性能恢復依賴二級可調(diào)增壓系統(tǒng)與共軌燃油系統(tǒng)的協(xié)同控制，雙VGT二級可調(diào)增壓系統(tǒng)設計參數(shù)包括：高、低壓級增壓器效率、增壓比和膨脹比分配，控制參數(shù)包括：高\低壓級VGT葉片、低壓級中冷效率和中冷強度。變海拔柴油機增壓設計參數(shù)、增壓控制參數(shù)與噴油參數(shù)的協(xié)同控制，實現(xiàn)充量密度最大、有效熱效率最大、渦輪膨脹比最大、二級渦輪等熵效率最大、兩級壓氣機耗功最小、泵氣損失最小。根據(jù)海拔和柴油機工況的變化，通過協(xié)同控制增壓、中冷和噴油參數(shù)，實現(xiàn)進氣、燃燒和排氣各系統(tǒng)的能量優(yōu)化配置，最終實現(xiàn)變海拔(0m～5500m)柴油機性能的全面提升。

技術領域

本發(fā)明涉及發(fā)動機技術領域，特別是涉及一種變海拔柴油機二級可調(diào)增壓系統(tǒng)與共軌燃油系統(tǒng)優(yōu)化匹配方法。

背景技術

我國是一個高原大國，擁有世界上面積最大的高原地域。青藏高原是世界上最具代表性的高原，平均海拔超過4000m，總面積達240萬km2，約占國土面積的1/4，具有極其重要的國民經(jīng)濟與國防戰(zhàn)略地位。長期以來，由于缺少系統(tǒng)科學的研究，同時缺乏先進的試驗條件和技術支撐，導致柴油機在高原使用中普遍存在“動力下降、起動困難、易開鍋、可靠性及耐久性差”等“高原綜合癥”，嚴重制約著高原地區(qū)的國民經(jīng)濟和國防建設。車輛在高原公路 (如青藏線、川藏線和滇藏線等)行駛時，具有海拔高、落差大、環(huán)境惡劣、工況復雜的特點，這對柴油機變海拔適應能力提出極高要求。為提高柴油機變海拔條件下動力性、經(jīng)濟性、排放特性等多個指標，如何根據(jù)高原環(huán)境的特點改善柴油機的“油-氣-室”匹配，協(xié)同優(yōu)化控制不同海拔下增壓系統(tǒng)和噴油系統(tǒng)多參數(shù)成為性能提高的關鍵。因此，需要對設計變海拔雙VGT二級可調(diào)增壓系統(tǒng)與共軌燃油系統(tǒng)協(xié)同控制方法，實現(xiàn)柴油機各子系統(tǒng)的能量優(yōu)化配置。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有柴油機在變海拔條件下增壓系統(tǒng)與燃油共軌系統(tǒng)不能協(xié)同控制的技術缺陷，本發(fā)明提出了一種變海拔柴油機二級可調(diào)增壓系統(tǒng)與共軌燃油系統(tǒng)優(yōu)化匹配方法。根據(jù)海拔和柴油機工況的變化，通過協(xié)同控制增壓、中冷和噴油參數(shù)，實現(xiàn)進氣、燃燒和排氣各系統(tǒng)的能量優(yōu)化配置，最終實現(xiàn)變海拔(0m～5500m)柴油機性能的全面提升。

本發(fā)明解決其技術問題是采取以下技術方案實現(xiàn)的：

一種變海拔柴油機二級可調(diào)增壓系統(tǒng)與共軌燃油系統(tǒng)優(yōu)化匹配方法，其特征在于：變海拔全工況柴油機性能恢復依賴二級可調(diào)增壓系統(tǒng)與共軌燃油系統(tǒng)的協(xié)同控制，其中，二級可調(diào)增壓系統(tǒng)設計參數(shù)包括：高、低壓級增壓器效率、增壓比和膨脹比分配，控制參數(shù)包括：高\低壓級VGT葉片、低壓級中冷效率和中冷強度；

高壓級VGT葉片參數(shù)決定了進排氣壓差，進而決定泵氣壓力損失；

高、低壓級VGT葉片以及中冷強度決定了高、低壓級壓比分配，中冷強度決定壓氣機進氣溫度，而高、低壓級壓比分配以及壓氣機進氣溫度共同決定了缸內(nèi)充量密度和溫度；

共軌燃油系統(tǒng)控制參數(shù)包括循環(huán)噴油量、噴油提前角以及共軌壓力，共軌壓力結(jié)合缸內(nèi)充量密度和溫度共同影響柴油機燃燒過程邊界條件，從而影響滯燃期、化學反應率、燃空混合率，并進一步?jīng)Q定柴油機燃燒過程；

燃油機燃燒過程與泵氣壓力損失參數(shù)共同決定有效熱效率；

有效熱效率結(jié)合柴油機燃燒過程共同影響柴油機性能。

而且，柴油機燃燒過程邊界條件包括初始溫度、壓力、燃空當量比、湍動能。

而且，柴油機燃燒過程包括燃燒持續(xù)期、燃燒熱效率、累計放熱量。

而且，柴油機性能包括動力性、經(jīng)濟型、瞬態(tài)響應特性。

而且，變海拔全工況柴油機性能恢復在熱力循環(huán)過程中的優(yōu)化原則為：最大充量密度、最大燃燒效率、最大渦輪驅(qū)動功、最大膨脹比、最小壓氣機耗功以及最小泵氣損失。