利用传递函数模型分析涡轮增压柴油机结构参数对瞬态特性的影Ⅱ向.pdf

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1、2012年第6期(总第132期)内燃机与动力装置I．c．E＆Powerplant2012年12月【模拟计算】利用传递函数模型分析涡轮增压柴油机结构参数对瞬态特性的影Ⅱ向亓骥才，崔毅，石磊，邓康耀(上海交通大学动力机械与3"-程教育部重点实验室，上海200240)摘要：涡轮增压柴油机的结构参数对瞬态响应特性具有重要影响。通过平均值模型建立柴油机进排气系统的传递函数，利用传递函数的增益与时间常数得到瞬态特性的评估指标。该指标结合试验测得的部分状态参数可用来分析柴油机结构参数如进排气管容积、增压器转动惯量、涡轮通流面积等对瞬态的影响权重，从而为柴油机的改进设计提供指导意义。关键词：

2、涡轮增压柴油机；瞬态特性；传递函数；结构参数中图分类号：TK422文献标志码：A文章编号：1673—6397(2012)06—0009—04AnalysisofEfectsofStructuralParametersonTransientPerformancesofTurbochargedDieselEnginewithTransferFunctionModelsQIJi～cai，CUIYi，SHILei，DENGKang—yao(KeyLaboratoryforPowerMachineryandEngineeringofMinistryofEducation，Shangha

3、iJiaotongUniversity，Shanghai200240，China)‘Abstract：Structuralparametersinturbochargeddieselenginearecrucialtotransientperform—anees．Basedonthetransferfunctionmodelsofintakeandexhaustsystemsthataregottenfrommeanparametermodels，anindexforevaluatingtransientperformancehasbeenproposed．Withsomes

4、tateparameters，theindexcanbeusedtoanalyzetheeffectsofstructuralparameters(includingvolumeofmanifoldsystem，flowareaofturbine，turboehargermomentofinertia，ete．)ontransientper—formances，whichalsooffersameaningguidanceforimprovingormodifyingdieselengines．KeyWords：TurbochargedDieselEngine；Transie

5、ntPerformance；TransferFunction；Struetur—a】P月rameter的瞬态响应性较差，不仅影响其动力性、经济性指引言标，而且会造成瞬态工况燃烧不完全，排烟严重，污研究表明，与非增压柴油机相比，普通的涡轮增染空气。因此改善涡轮增压柴油机的瞬态响应特性压柴油机在加速、加负荷过程中存在瞬态响应性问显得尤为重要。目前已有较多的研究致力于分析涡题。这主要是因为进入气缸的空气量跟不上油量的轮增压柴油机瞬态特性的影响因素与改善措施。本变化速率，从而导致燃烧过程空气系数低于极限值。研究则利用传递函数模型建立起涡轮增压柴油机的因此供气量在涡轮增压柴油机瞬态响应

6、过程中起决瞬态评估指标，并以某车用增压柴油机为例分析部定性作用。而供气量之所以滞后于供油量是因为排分结构参数对瞬态特性的影响权重，从而为涡轮增气门开启的时间滞后，进排气管气体具有可压缩性，压柴油机的改进设计提供指导。增压器转子具有一定的转动惯量，加速转子的转速也需要消耗一部分能量⋯。如果涡轮增压柴油机作者简介：亓骥才(1987一)，男，山东莱芜人，在读硕士，主要研究方向为柴油机瞬态特性。收稿日期：2012—12—27·10·内燃机与动力装置2012年l2月1平均值模型(6)本文将柴油机进排气系统划分为几个相对独立(7)的控制单元(忽略中冷器的影响)。根据质量和能量守恒及理想气

7、体状态方程建立各控制单元的数学mt=-=P眦eFo／2ke[(Pb)_((8)‘一J模型，并组合构成平均值模型L2J。R。一．lpPo1．1进气管模型(9)从S．E．Lyshevski等人研究中可得到进气管散热对柴油机模型的准确性影响不大J，进气管温度式中：p为排气管气体压力；为废气气体常数；Te取定值，得到进气管模型(压气机空气流量与增压为排气管气体温度；为排气管容积；而。为从气缸器转速之间的关系可由压气机图谱得到，在压气机进入排气管的废气流量；rn。为通过涡轮的气体流效率近似不变情况下，两者可由简化