二沖程活塞發(fā)動機復合增壓方案及增壓特性的仿真分析.pdf

1、二沖程發(fā)動機作為小型航空動力在國內外被廣泛使用，但隨著海拔的升高發(fā)動機功率大幅下降，故其使用海拔范圍比較有限。增壓技術作為發(fā)動機功率強化及恢復的一個十分重要而有效的技術手段，可用于二沖程發(fā)動機的中低空功率恢復。為盡可能提高壓比，拓寬功率恢復的海拔范圍，考慮采用兩級增壓。但是，為了避免出現(xiàn)兩級渦輪增壓下發(fā)動機的響應緩慢、排氣能量不足時壓比提升有限，以及兩級渦輪增壓后發(fā)動機排氣壓力提高影響到發(fā)動機的掃氣性能等問題，本文旨在采用復合增壓（機械

2、+渦輪）對二沖程發(fā)動機進行變海拔下的功率恢復研究。
　　本文根據原型機的相關參數(shù)建立并驗證了二沖程發(fā)動機的仿真模型。在此基礎上，通過合理的變海拔增壓匹配，模擬研究了渦輪增壓二沖程發(fā)動機與增壓系統(tǒng)的工作特性。研究結果表明，節(jié)氣門僅控制發(fā)動機負荷而渦輪增壓器由放氣閥來調節(jié)的下游節(jié)氣門方案，其功率全恢復到了10km，且該海拔處的可回收廢氣能量仍有剩余，超過該海拔后發(fā)動機的功率就會因增壓比不足而下降。而油耗相對未增壓時整體下降，但油耗值大

3、小很大程度上依賴于掃氣損失的多少，所以二沖程增壓不僅要控制進氣壓力，還要控制排氣壓力。利用建立的機械增壓仿真模型，分別對二沖程發(fā)動機多傳動比機械增壓方案和單傳動比進氣節(jié)流機械增壓方案進行了模擬研究，探討了二沖程機械增壓發(fā)動機與增壓系統(tǒng)的工作特性。研究結果表明，在匹配合理的前提下，多傳動比機械增壓方案功率全恢復的海拔范圍比進氣節(jié)流方案的要廣，達到6000m，且在臨界海拔以內，多傳動比方案的油耗也略低一些。然而，多傳動比方案結構相對比較復雜

4、，而進氣節(jié)流方案只需控制節(jié)氣門的開度便可實現(xiàn)功率的平滑輸出。另外，論文中提出并驗證了排氣節(jié)流升壓對控制高海拔處掃氣損失的可行性，并將節(jié)流作用用于了模型計算。最后，基于渦輪增壓和機械增壓仿真研究得到的相關結論，對二沖程發(fā)動機復合增壓方案及其特點進行了分析，得出在低海拔下機械增壓器工作，高海拔下機械增壓器和渦輪增壓器以串聯(lián)形式聯(lián)合工作的方案是相對最優(yōu)的方案，并對該復合增壓方案進行了仿真研究。研究結果表明:在海平面到4000m，渦輪增壓器不工