[发明专利]两级增压系统与柴油机的匹配计算方法

摘要

本发明公开了一种两级高增压系统与柴油机的匹配计算方法，本发明的匹配计算方法，其步骤为：步骤一根据已知柴油机的相关参数，计算柴油机所需要的总空气质量流量和总压比；步骤二计算低压级增压器压气机的压比和空气容积流量，选择低压级增压器压气机规格；步骤三计算高压级增压器压气机的空气容积流量和增压比，选择高压级增压器压气机规格；步骤四计算高压级增压器涡轮端的膨胀比和进口温度，确定高压级增压器的涡轮规格；步骤五进行低压级涡轮的计算与选型；步骤六根据已选出的增压器规格，估算柴油机与增压器的联合运行线。

主权项

1.两级增压系统与柴油机的匹配计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、根据已知柴油机的相关参数，计算柴油机所需要的总空气质量流量mvol和总压比π；步骤二、根据步骤一中计算得出柴油机所需要的总压比π和总空气质量流量mvol，假定高、低压级增压器压气机压比分配比例，计算低压级增压器压气机的压比πdv和空气容积流量Vd298，选择低压级增压器压气机规格；步骤三、根据步骤二中低压级压气机的出口空气质量流量mV、出口压力Pd2、出口温度td2及中冷器的压力损失ΔP1、温度损失Δt1，计算高压级增压器压气机的空气容积流量Vg298和增压比πgv，选择高压级增压器压气机规格；步骤四、计算高压级增压器涡轮端的膨胀比πgt和进口温度tG1，确定高压级增压器的涡轮规格；步骤五、根据步骤四求得的高压级涡轮的膨胀比πgt和涡轮前压力PG1可推出低压级涡轮增压器进口压力PD1，其出口压力为确定值，进行低压级涡轮的计算与选型；所述步骤一中柴油机所需要的总空气质量流量mvol和总压比π、分别通过式(1)、式(2)进行计算：其中，柴油机所需要的总空气质量流量mvol单位：kg/s；扫气温度t单位：℃；柴油机活塞直径D单位：m；柴油机活塞行程S单位：m；柴油机额定转速n单位：rpm；柴油机缸数i；扫气压力Ps单位：bar；扫气压力损失ΔPs单位：bar；大气压力P单位：bar；进气压力损失ΔP单位：bar；柴油机压缩比ε；所述步骤二中低压级增压器压气机的压比πdv和空气容积流量Vd298计算步骤如下：柴油机总压比π计算公式(2)可转换为其中，低压级空气出口压力Pd2单位：bar；低压级空气进口压力Pd1单位：bar；高压级空气出口压力Pg2单位：bar；高压级空气进口压力Pg1单位：bar；空气进气管、消音器、中冷器产生0.01‑0.015bar压力损失,第一次计算，忽略中冷器产生的压力损失，则Pd2≈Pg1，式(3)变为式(4)，其中，低压级增压器的压比：πdv，高压级增压器的压比：πgv；假定高、低压级增压器压气机的压比平均分配，则低压级增压器的压比πdv通过公式(5)进行计算计算低压级压气机提供的空气质量流量mV，按式(6)、式(7)计算：其中，低压级压气机的空气质量流量m_V单位：kg/s；柴油机的总空气量m_vol单位：kg/s；柴油机扫气系数：λ；柴油机充气效率：增压器台数：z；扫气温度t单位：℃；的乘积表征气缸通过能力的参数，的乘积取值范围如下：高速四冲程变压增压柴油机：高速四冲程定压增压柴油机：中速四冲程变压增压柴油机：中速四冲程定压增压柴油机：中速二冲程增压柴油机：低速二冲程增压柴油机：利用式(6)计算所得低压级压气机提供的空气质量流量mV，通过式(8)、(9)换算成容积流量Vd298：Vd298＝mV/ρ298    (9)其中，298K温度下空气密度ρd298,单位：kg/m3；大气压力P单位：bar；进气压力损失ΔP单位：bar；环境温度tv1单位：℃；298K温度下低压级压气机的容积流量Vd298单位：m3/s；低压级压气机的空气质量流量mV单位：kg/s；根据计算得到的压比πdv和流量Vd298选择低压级压气机的规格。