汽油机两级增压系统的匹配与性能研究

【摘要】随着对发动机增压度要求的日益升高，单级增压技术已不能满足未来的发展需求，因此两级增压系统应运而生，该系统可以有效地提高发动机动力性，改善加速性能和燃油消耗率，以及提高发动机的瞬态响应。为此本文通过模拟仿真计算与试验验证相结合的研究手段，主要对两级增压汽油机（复合增压与两级涡轮增压汽油机）的匹配和性能进行研究与分析，并与传统单级涡轮增压汽油机进行对比分析，为改善增压汽油机的低速转矩特性、动态响应特性和燃油经济性等性能提供新的技术路线。本文根据1.4L复合增压汽油机的实际结构尺寸以及试验数据，应用发动机性能模拟仿真软件GT-Power建立了仿真模型，对模型中重要模块的定义和参数设置进行了详尽的说明，并将仿真模型模拟数据与试验数据进行对比校核，两者数据吻合较好，验证了GT-Power仿真模型具有很高的精确性，同时建立并校准了该1.4L单级涡轮增压汽油机的仿真数模。基于复合增压发动机的性能仿真模型，分析了机械增压器传动比、进气调节阀和废气放气阀对发动机动力性、经济性、泵气损失、增压器等方面的影响，总结了以上性能参数随三者变化的规律特性，并且根据发动机与增压器匹配的原则和要求以及两级涡轮增压系统的性能目的，选定了BorgWarner公司提供的KP35型号压气机与KP31型号涡轮的增压器，在复合增压汽油机模型的基础上建立了两级涡轮增压汽油机的GT-Power仿真模型。通过对发动机爆震机理的详细研究，结合爆震机理建立了一个简化的GT-Power爆震预测模块，并通过模拟仿真，优化两级涡轮增压系统的点火提前角，抑制了两级增压发动机的爆震倾向。最后，根据发动机仿真模型的模拟计算，对单级涡轮增压和两级增压系统的低速转矩特性、动态响应特性和燃油经济性进行对比分析。结果表明：复合增压与两级涡轮增压发动机的低速转矩最大比单级涡轮增压发动机分别增加了62.80%和54.35%，比油耗最大分别降低了23.45%和22.71%；动态响应特性由优到劣依次为复合增压、两级涡轮增压、单级涡轮增压发动机，并且在1500r/min（低速区域）三者动态响应特性差距最为明显。
【作者】罗海鹏；
【导师】刘敬平；
【作者基本信息】湖南大学，热能工程，2014，硕士
【关键词】汽油机；GT-Power；复合增压；两级涡轮增压；增压器匹配；性能分析；

【参考文献】
[1]崔美红.含炔基离子液体的合成及性质[D].济南大学,化学工艺,2012,硕士.
[2]刘美君.合作学习在高中英语阅读中的应用[D].渤海大学,课程与教学论,2013,硕士.
[3]袁传发,薛岩.整合央行信息系统,发挥窗口指导作用数据仓库及OLAP在基层央行应用的设想[J].金融电子化,2005,07:63-64.
[4]王维赞.蔗农采用“吨糖田”栽培技术影响因素研究[D].中国农业大学,种植业,2004,硕士.
[5]马宁.第30届奥运会中外男篮替补队员进攻技战术指标的对比研究[D].河北师范大学,运动训练,2013,硕士.
[6]赵嫱.“九一八”事变后《盛京时报》社论研究（1931-1937年）[D].辽宁大学,新闻学,2012,硕士.
[7]许明杰.热回收焦炉的数值模拟与研究[D].大连理工大学,化学工程,2013,硕士.
[8]董剑.铝合金搅拌摩擦焊缝超声波检测仿真研究[D].吉林大学,材料加工工程,2014,硕士.
[9]刘亚男.两亲性纤维素基表面活性剂的合成、胶束化及其在乙醇中的自组装行为[D].河北工业大学,2013.
[10]刘力.烟碱型乙酰胆碱受体异质化在脓毒症致骨骼肌对非去极化肌松剂敏感性下降中的作用及机制研究[D].重庆医科大学,麻醉学,2014,博士.
[11]李楠.基于石墨的复合干扰材料制备及性能研究[D].南京理工大学,2013.
[12]王晓明.雄激素受体基因（CAG）_n重复多态性与前列腺癌患病风险相关性研究[D].北京协和医学院,泌尿外科（专业学位）,2014,博士.
[13]汤红强.镁合金汽车轮毂的研究与开发[D].浙江工业大学,2009.
[14]方道融.“巧娘工作室”背景下的手工艺品创新设计研究[D].清华大学,设计学,2012,硕士.
[15]董存辉.基于SDI-12总线的生态水文数据采集系统的设计与实现[D].西北师范大学,电子与通信工程,2013,硕士.
[16]张福泰,孙银霞,张磊,耿曼曼,李素娟.无证书公钥密码体制研究[J].软件学报,2011,06:1316-1332.
[17]郑丹.ZZSF学院融资渠道研究[D].长沙理工大学,工商管理（专业学位）,2012,硕士.
[18]蔡盈芳.基于本体的航空产品知识库构建研究[D].北京交通大学,2011.
[19]刘晓东.股票市场个股股价日变动幅度经验分布特征的若干研究[D].哈尔滨工业大学,金融,2014,硕士.
[20]郑刘春1,党志2*,曹威2,卢桂宁2,易筱筠2,杨琛2,郭楚玲2.基于改性农业废弃物的矿山废水中重金属吸附去除技术及应用[J].华南师范大学学报(自然科学版),2015,01:.
[21]张金玺.广义“脏气”的“气分为三”假说及其相关问题研究[D].湖北中医药大学,中医基础理论,2014,博士.
[22]张宏宇.淄博市周村区电子政务可持续发展研究[D].山东大学,公共管理（专业学位）,2013,硕士.
[23]王园园.锻造操作机的动力学分析及虚拟样机设计[D].燕山大学,机械电子工程,2014,硕士.
[24]卢振利,马书根,李斌,王越超.基于循环抑制CPG模型控制的蛇形机器人蜿蜒运动[J].自动化学报,2006,01:133-139.
[25]赵婧.中日目的表达的对比研究[D].西南交通大学,日语语言文学,2013,硕士.
[26]周蔚龄.我国投资连结保险投资绩效的评价研究[D].浙江工商大学,金融学,2013,硕士.
[27]冯守昊.乳头状甲状腺癌的遗传易感性的研究[D].复旦大学,临床医学（专业学位）,2013,博士.
[28]周丹.非负矩阵分解及其在人脸识别中的应用[D].大连海事大学,应用数学,2013,硕士.
[29]王悦.基于低碳绿色发展理念的我国航运企业竞争力评价研究[D].大连海事大学,技术经济及管理,2013,硕士.
[30]陆璟莹.BC_2N材料的电子能量损失谱精细结构计算[D].复旦大学,2013.
[31]白润英.两种微型动物减量污泥的初步研究[D].西安建筑科技大学,市政工程,2004,硕士.
[32]马泓.椎弓根螺钉系统在治疗儿童脊柱结核中的疗效及对生长发育的影响[D].中南大学,临床医学,2014,博士.
[33]雷鹏.空间目标特征分析与识别研究[D].国防科学技术大学,信息与通信工程,2012,硕士.
[34]王兴成,郑紫微,贾欣乐.基于GA和H_∞混合优化的船舶航向控制器设计新方法[J].控制与决策,1999,S1:526-530.
[35]李帅.基于MMC拓扑的DSTAT-COM控制策略研究[D].太原科技大学,电力电子与电力传动,2014,硕士.
[36]孙洋洋,杨倩怡,郝姣,古利勇.改性TiO_2光催化剂的研究进展[J].应用化工,2014,08:1486-1488.
[37]孙海淇.基于精确定位的井下运输信集闭系统分站的研究[D].辽宁工程技术大学,电工理论与新技术,2012,硕士.
[38]钟江,高舒,薛国斌,王波.聚吡咯/氧化石墨烯复合材料导电及电化学性能研究[A].中国核物理学会正电子谱学专业委员会、北京航空航天大学物理科学与核能工程学院、烟台大学光电信息技术学院、中国科学院核辐射与核能技术重点实验室.第十二届全国正电子谱学会议论文集[C].中国核物理学会正电子谱学专业委员会、北京航空航天大学物理科学与核能工程学院、烟台大学光电信息技术学院、中国科学院核辐射与核能技术重点实验室:,2014:1.
[39]卿志军.调查性报道原理探析[D].广西大学,新闻学,2004,硕士.
[40]李卓.CoTiO_3和NiTiO_3固溶体的制备与储锂性能研究[D].北京化工大学,化学,2013,硕士.
[41]张鹏.公安机关精细化管理考核系统的研究与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[42]彭睿.中学历史教学中乡土课程资源的开发与利用[D].河北师范大学,学科教学,2014,硕士.
[43]梁照行.基于表面等离激元耦合调控石墨烯点阵结构[J].信息通信,2015,04:12-13.
[44]丁海涛.SRAM设计和Compiler技术[D].合肥工业大学,微电子学与固体电子学,2003,硕士.
[45]郭瑞.介孔二氧化硅球形颗粒的制备与表征[D].武汉理工大学,材料学,2004,硕士.
[46]丁振坤,朱绍桐,黄丽娟,曾昭华.硬岩牙轮钻头的滑移和磨损[J].长沙矿山研究院季刊.1983(02)
[47]纪忆.新型碳材料在油水分离和光催化等方面的应用研究[D].华东交通大学,分析化学,2014,硕士.
[48]吕莎莎.活化及修饰碳基电极在电分析中的应用[D].辽宁师范大学,2014.
[49]吕炜烽.参照AUTOSAR标准的汽车电子板级支撑平台设计与实现[D].浙江大学,2007.
[50]张亦龙.富水隧道地下水预测及力学特性分析[D].西南交通大学,桥梁与隧道工程,2013,硕士.