1．4国内外改善高增压柴油机低工况
　　性能增压系统的研究
　　为了改善高增压柴油机的低工况性能，国内外的研究人员通过各种途径，做了大量持续的工作，并取得了显著成绩。主要研究成果归纳起来可以分为四个方面：采用可控的高性能涡轮增压器；设计结构新颖的排气管系；可变优化配气正时、供油正时和采用进排气旁通；相继增压系统等具有控制结构的增压系统。
　　可控涡轮增压系统：借助高性能的可控涡轮增压器来改善柴油机的全工况性能。代表性的有使用变截面涡轮增压器(VGT)的变截面涡轮系统。
　　排气管系：不同结构的排气管系各有自己的优缺点。到目前为止，根据排气管系结构划分增压系统已经有五种，即定压系统、脉冲系统、脉冲转换器系统、传统和改进型的MPc系统和MIXPC系统。前4种增压系统优点突出，缺点也明显。相比而言，MIXPC系统具有更好的综合性能。
　　可变配气及供油正时：对于高增压柴油机而言，设计点为标定工况的配气及供油正时就很难满足低工况的要求，因此有必要对正时作变化。自动变正时系统需要设计专门的自动变正时机构，国外在这方面研究很多，国内近年来也有成功的研究成果，如Miller系统、顾氏系统、自动变进排气供油正时(AVIEIT)系统等。自动变正时系统的正时可以随负荷与转速的变化自动调节，柴油机全工况性能好，但对控制系统要求较高。
　　采用专门结构的增压系统。这种增压系统一般结构比较复杂，需要专门的控制机构。大多用在高压比的柴油机上，高、低工况通过增压压力切换或控制。常用的有相继涡轮增压系统(sTC)、高工况放增压空气的放气系统和进排气旁通系统等。
　　下面，将对常用的改善低工况性能的增压系统作一介绍。
　　1)Miller系统
　　Miller系统进气门在下止点前关闭，实现缸内低温循环，可以降低最大爆发压力和最高燃烧温度、降低NQ排放。由于进气关角随负荷的大小自动调节，因此Miller系统的实际压缩比是变化的，克服了单纯降低压缩比带来的起动、低负荷性能差的运行特点。其缺点是进气门的自动调节机构稍复杂，而且调节的量不够大，当前使用得较少。
　　2)相继涡轮增压系统
　　相继涡轮增压系统中，涡轮进口和压气机出口处分别装有阀门，以控制涡轮增压器的投入或退出运行。装在涡轮前面的燃气控制阀和增压器后的阻风阀是由压力控制的单向阀控制的。该增压系统的主要优点是在采用两个以上涡轮增压器，随着柴油机转速与负荷的增长，相继顺序投入运行，从而保证在低工况时具有较高的增压压力，使得柴油机的燃油消耗率及热负荷在整个运行区域内均较低。该系统的效果较好，当前使用较多，特别是在舰用机型上。
　　3)放废气或进气的涡轮增压系统
　　放废气系统通常用于车用高增压柴油机。这时柴油机与涡轮增压器在最大扭矩工况匹配，以保证此时燃烧所需要的进气充量。在高转速时放掉涡轮前的部分废气，一般是总废气量的10％左右。与通常的涡轮增压系统相比，可以采用小一些的涡轮喷嘴当量面积，提高了柴油机瞬态特性和低工况性能。对大功率柴油机，为保证放气门工作的可靠性，经常用放进气的方式来实现。
　　4)变截面涡轮增压系统(VGT)
　　变截面涡轮增压系统从低速到高速通过分段或连续改变涡轮截面，提高低工况过量空气系数。根据柴油机外界负荷的变化来改变喷嘴环叶片的角度，使进入涡轮叶片的气流参数发生变化，从而达到涡轮增压器与柴油机在各工况下的良好匹配。变截面涡轮增压系统还可以提高发动机的瞬态特性和瞬态排放。VGT系统在中、大功率柴油机中的使用近来逐渐增多。
　　5)顾氏系统
　　顾氏系统，即同轴控制进排气供油正时系统，它的功能已不局限于变化正时，而是能降低柴油机的机械负荷、热负荷、NO及油耗率等，还可改善加速性能，且能替代高工况放气等改进低工况性能的措施，也可代替动力涡轮系统。因为进气关的正时可从下止点前变化到下止点后，排气开的正时变化可使高低工况时的泵气功损失为最小。顾氏系统的结构是在凸轮旁有一根偏心轮控制轴，利用柴油机转速或负荷为信号，把偏心控制轴转动一个角度，以实现同时对进排气和供油正时进行优化控制。进气门的正时控制犹如密勒系统的控制机构，在高工况时，进气门在下止点前关，可实现缸内低温循环。排气和供油正时的改变，是用同一根偏心轴上的另外两个偏心轮带动的两个滚轮来实现的。要用同一根偏心轴的相同转动角度来同时满足优化控制进气关、排气开及供油始点三个正时的调节要求，关键在于选择各自的偏心距及初始角位置。一般来说，进气关、排气开及供油正时随转速或负荷变化呈单调函数曲线，这也使顾氏系统的实现成为可能。顾氏系统曾在6L180ZC柴油机上作过试验研究，控制系统完全能满足要求。
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