高性能大功率发动机用相继增压技术研发

发布时间: 2025-10-10

截止日期:2025-12-27

价格双方协商

地区：山东省潍坊市寿光市

需求方：康跃***公司

行业领域

高技术服务业

需求背景

大功率发动机以柴油机为主，广泛应用于工业生产等领域。随着排放法规的日益严格，对发动机的性能要求越来越高。传统的涡轮增压系统在低工况时，增压压力不足、空气流量小，易导致燃油经济性差、排放超标等问题，而相继增压技术有助于改善这些情况，以满足严格的排放要求。

需解决的主要技术难题

相继增压技术的核心是根据发动机工况（转速、负荷、排气能量等），实现 “增压器投入 / 切除” 的无缝切换与协同工作，但动态过程中易出现压力波动、流量冲击，是技术落地的首要难点，具体包括：

切换时机与阈值精准判定增压器投入过早会导致低负荷时增压器 “喘振”（气流在压气机内反向流动，引发振动和效率骤降）；切除过晚则会造成高负荷时增压器 “超速”（涡轮转速超设计极限，加剧磨损甚至爆震）。需解决：如何通过实时采集排气温度、压气机出口压力、发动机扭矩等多参数，建立动态阈值模型，避免 “过早 / 过晚切换” 的问题。例如：船用柴油机从 “部分负荷（1 台增压器工作）” 切换到 “满负荷（2 台增压器工作）” 时，若切换时机延迟 0.5 秒，可能导致瞬时进气量不足，缸内燃烧恶化，排温骤升 50-100℃。
切换过程的平稳性控制增压器投入 / 切除瞬间，排气通路和进气通路的流量、压力会发生突变，易引发 “进气压力脉冲”（导致缸内进气不均匀，各缸燃烧差异扩大）或 “排气背压波动”（影响涡轮效率，甚至反向冲击气缸排气门）。需解决：如何通过可变截面涡轮（VGT）、旁通阀、节流阀等执行机构的协同控制，实现 “压力过渡无超调、流量变化无冲击”，通常要求切换过程中进气压力波动不超过 ±5%。

期望实现的主要技术目标

核心是通过多增压器协同，实现发动机在低、中、高全负荷区间的动力性、经济性与排放性能均衡优化，具体指标如下：

动力性指标
- 额定功率提升：相比传统单增压系统，发动机额定功率提升 **≥8%** （如 12 缸大功率柴油机从 3000kW 提升至 3240kW 以上），满足高功率密度需求；
- 低速扭矩改善：在发动机最低稳定转速（如 800rpm）下，最大扭矩提升 **≥12%** ，解决传统增压 “低速无力” 问题，适配工程机械、船舶低速重载场景；
- 瞬态响应速度：突加负荷（如从 30% 负荷升至 100% 负荷）时，发动机扭矩响应延迟时间缩短 **≤0.3 秒 ** ，避免瞬时动力中断或黑烟排放。
燃油经济性指标
- 全工况燃油消耗率（BSFC）优化：在常用负荷区间（30%-80% 额定负荷），BSFC 降低 **≥5g/(kW・h)** （如从 205g/(kW・h) 降至 200g/(kW・h) 以下）；
- 低负荷经济性：在 15%-30% 低负荷区间（如船舶巡航、发电机低载运行），BSFC 降低 **≥8%** ，解决传统增压低负荷效率差的痛点。
排放控制指标
- 满足最新排放法规：适配国 Ⅵb、非道路国 Ⅳ 及以上法规，氮氧化物（NOx）排放量≤0.4g/kWh，颗粒物（PM）排放量≤0.01g/kWh；
- 低负荷排放优化：在 20% 低负荷工况下，NOx 排放量较传统单增压系统降低 **≥15%** ，避免低负荷燃烧恶化导致的排放超标。

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