可变流通截面涡轮增压器的增压压力控制策略研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1．目的及意义（含国内外的研究现状分析）1.1 选题意义：内燃机作为世界上使用最为广泛的热力机械,在每年消耗大量石油燃料的同时,也造成了严重的环境污染,面对石油短缺和环境污染,天然气其储量丰富、经济清洁等特点成为最具竞争力的替代燃料,而双燃料发动机也成为内燃机研究中的一个重要部分。与此同时，随着排放法规日益严格，涡轮增压器技术已经成为内燃机必不可少的关键技术。它能有效地增大进气密度,提高发动机的功率,同时还可以提高热效率和经济性,减少废气中的有害成分,降低排气噪声。目前，传统的废气涡轮增压器即固定截面积涡轮增压器普遍存在着低速扭矩不足、瞬态响应性差等缺陷。采用常规增压器只能实现与发动机点工况的最佳匹配,无法实现全工况良好匹配。可变截面涡轮增压技术的出现,有效地兼备了既能保证发动机在低速时有较高的增压压力,又能保证发动机在标定工况附近增压压力不致过高,避免发动机过高的机械负荷和防止增压器超速, 同时还能改善柴油机的瞬态响应性,是改善常规增压缺陷的比较有发展前途的技术,受到了国内外业界的普遍关注。1.2 选题目的可变截面涡轮增压器对柴油机经济性、动力学、排放性等方面均起着重大意义，因此本课题可变流通截面涡轮增压器的增压压力控制策略研究具有现实意义，通过研究不同工况下涡轮增压器截面面积的改变而引起的进气量的改变，进而到对内燃机的涡轮膨胀比变化，导致蜗壳内压力和温度变化，才能找到最佳角度与柴油机不同工况下匹配，从而提高了燃烧效率，较少了排放污染。1.3 国内外研究现状分析1.3.1国外研究现状 国外在可变截面涡轮增压器的研究方面一直处于领先地位,日本、美国、德国等都己开发出了多种典型实用的可变截面涡轮增压器形式。国外对可变截面涡轮增压器控制系统的研究最早从上世纪80年代初便开始了,并且研制出了比较成熟的控制系统。在这方面日本尼桑(nissan)、美国通用(gm)、德国大众(volkswagen)等公司处于研究的先进行列。 1989年,美国garrett公司为日本日产公司的nissanl2.5l重型卡车匹配了世界上第一台旋转叶片式可变截面增压器,满足了1990年日本的排放法规。在第二年,garrett又为菲亚特公司的2.0l直喷柴油机成功匹配了旋转叶片式可变截面增压器。 日本ihi公司将模糊控制应用于装有vnt的6缸柴油机上,采用步进电机驱动。由微控制器根据输入的齿杆位置、增压压力、转速和转速增量及增压压力增量进行控制。模糊控制有两种模式,一种是在部分负荷下的开环控制模式,根据稳定状态下得到的发动机试验数据由模糊推理确定最佳的喷嘴环开度;另一种是全负荷工况下的反馈控制模式,在这种模式下,控制器根据稳态下的试验数据确定最佳开度。两种模式的选择由油泵齿杆的位置决定。1.3.2国内研究现状 国内在可变截面涡轮增压器的研究方面落后于国外,只有清华大学、北京理工大学等少数几家单位在从事着增压器材料、结构改进、参数匹配等方面的研究。在控制系统研究方面,目前只有清华大学、北京理工大学做过这方面的初步研究。 北京理工大学马朝臣等人为j61102柴油机匹配的vnt设计了一种机械式气动控制系统,其示意图如图1所示。该增压器的喷嘴环叶片位置由一根摆杆控制,摆杆上分别与弹簧和气动执行器的推杆相连,通过弹簧拉力与气动执行器膜片两端压力差的平衡来驱动喷嘴环叶片旋转。涡轮增压器的设计点选在标定点,此时弹簧的拉力与作用于膜片上的压气机出口压力相平衡。北京理工大学王军秋等人研制了一种可变截面涡轮增压器电子控制系统,该控制系统由电控单元ecu、涡轮截面开度执行器(力矩电机)、传感器及控制对象j61102柴油机等组成,其系统示意图如图2所示。传感器采集的参数(包括发动机转速,压力p,执行器位移l)输入ecu；增压电控单元完成数据采集和工况判断后,把控制信号输出到执行器；执行器把控制输出信号变为机械位移,从而改变涡轮截面的开度。

2. 研究的基本内容与方案

2．研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

2.1研究基本内容

(1)了解掌握柴油机电控可变流通截面涡轮增压器的结构、原理及增压压力计算等，学习并掌握柴油机的工质更换、增压调节理论与分析有关知识。

3. 研究计划与安排

3．进度安排

第1-3周：英译汉，阅读文献，设计调查。

第4周：完成译文、文献综述报告和开题报告，进行方案论证。

4. 参考文献（12篇以上）

4．参考文献

（1）王尚勇,杨青.柴油机电子控制技术.北京:机械工业出版社,2005

（2）陆家祥,柴油机涡轮增压技术[m].北京:机械工业出版社,1999.9