对顺序增压系统液压转换装置结构设计与评估试验研究

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1、第5期(总第202期)车用发动机No．5(SerialNo．202)2012年1O月VEHICLEENGINEOct．2012顺顷序增压系统液压转换装置结构设计与评估试验研究杨磊，任兆欣，朱向国，吉建波，徐思友，李云广。，王萍，吴新涛(1．中国北方发动机研究所柴油机增压技术重点实验室，山西大同037036；2．中北大学机电工程学院，山西太原030051；3．中国北方发动机研究所，山西大同037036；4．中国北方车辆研究所，北京100072)摘要：针对某增压柴油机，设计了一种带有液压执行机构转换装

2、置的顺序增压系统，并通过台架试验评估该系统的性能。试验结果表明，带液压执行机构的顺序增压转换装置具备流量调节能力，可实现受控增压器的“寄存”，进气阀和排气阀由自编的控制程序根据设定的开闭规律动作，在试验过程中工作稳定。关键词：柴油机；顺序增压系统；结构设计；转换装置；液压控制DOI：10．3969／j．issn．1001—2222．2012．05．005中图分类号：TK421．5文献标志码：B文章编号：1001—2222(2012)05—0019-04为改善高增压柴油机低工况性能，目前国际上阀管中

3、部、调节阀阀杆的位置处安装排气阀片。进通常采用变截面涡轮增压技术和顺序增压技术。顺排气阀的开闭分别由两套液压转换装置驱动。如果序增压系统相对于可变截面涡轮增压系统来说，在发动机满负荷时，则受控增压器的转换装置控制阀改善低工况性能方面更有效口]。片开启，主增压器与受控增压器同时工作；如果发动目前，国内研究机构对相继增压技术的应用进机负荷降低到一定程度后，则受控增压器的转换装行了试验研究和理论分析，主要集中于增压器的选置控制阀片关闭，受控增压器不工作，主增压器工取、切换点的确定和控制、性能分析等方面。

4、而作。由于转换装置和调节阀的存在，顺序增压系统在顺序增压系统的研究过程中，除了增压系统方案、可以接通或切断受控增压器，以满足发动机不同转切换阶段系统的响应性和扭矩衔接、进排气管道的速、负荷下对进气量的要求。优化设计及与发动机的匹配外，调节转换装置的选材及可靠性同样是决定顺序增压系统性能优劣的关键因素。调节转换装置的形式多样，不同转换装置对应的顺序增压系统的结构和性能也不同。国内顺序增压调节转换装置中的执行控制机构大都为气动装置，液动执行装置很少见诸报道。鉴于液压动力的调节转换装置能够以柴油机润滑油

5、为动力源实现阀门的开闭，具有使柴油机结构紧凑、体图1受控增压器及其转换装置的结构示意积小的优点，本研究针对某增压柴油机，设计了一种从结构上看，带有液压执行机构的转换装置其带有液压执行机构转换装置的顺序增压系统，并通优点在于进气阀阀壳由直管段和弯管段组成，易于过台架试验评估了该系统的性能。阀板的安装及维护；执行机构中的液压油缸的伸缩1顺序增压系统受控增压器及其转换装置动作由增压器试验台架的润滑油驱动，在整车上则的原理与结构由柴油机的润滑油系统驱动。其缺点是液压油的黏顺序增压系统转换装置的三维模型见图

6、1。由性受温度变化的影响大。图1可见，在受控增压器的压气机前安装进气阀，在一套完整的顺序增压液压执行机构转换装置由涡轮后安装排气阀；在压气机前进气阀管的直管段1个电磁换向阀、1个进气阀、1个排气阀、2个液压与弯管段的连接位置处安装进气阀片，在涡轮后的缸以及曲柄连杆和附属管路组成，图2示出排气阀、收稿日期：20I2-04—19；修回日期：2012-0929作者简介：杨磊(1983)，女，助理研究员，硕士，主要研究方向为增压器集成与匹配；lyang@nlett．corn。2O12年1O月杨磊，等：顺序

7、增压系统液压转换装置结构设计与评估试验研究顺序增压的控制系统由控制器、电磁阀和执行闭时的试验数据。由图7可见，调节阀关闭时，主、机构组成。在顺序增压系统的电磁阀断电状态下受控增压器涡轮进口温度差异较小；调节阀处在最(进、排气阀同时打开)试验台点火。此后，控制进排大开度时，主、受控增压器涡轮进口温度差异较大。气阀同时关闭，控制主增压器转速在(30000±由图8可见，当阀门处在最大开度时，受控增压器涡5000)r／min、涡轮进气温度在(600±50)℃范围内，轮与主增压器做功能力相近，受控涡轮转速与

8、主涡稳定运行5min后，接通电磁阀电源，开始试验。轮转速相近。当阀门关闭时，受控增压器涡轮的涡根据自动控制程序对顺序增压系统液压转换装轮功较小，增压器转速很低，几乎没有起到作用。导置进行连续1000次切换，进排气阀开度变化规律致受控增压器涡轮功较小的直接原因是受控增压器见图6，图中t为阀板开启滞后时间，t为阀板开启涡轮的膨胀比很低，通过的气体流量很小，使受运动时间，t。为阀板关闭滞后时间，t为阀板关闭控增压器处于惰转状态。运动时间。进排气阀的开启时间t。一t+t，关闭时间t。一t。