某船用柴油机匹配STC及EGR系统试验研究①

针对传统船用增压柴油机低负荷时动力性较差及NO_x排放较高问题,对某船用增压柴油机进行相继增压(STC)结合EGR系统改造,通过试验,研究推进特性负荷下,STC结合不同EGR率对柴油机动力性、经济性以及排放性能的影响。试验表明:在低负荷且0≤η_(EGR)≤0.06时,相比原机,P_k上升,P_z上升、g_i下降、Soot值下降,同时,NO_x值在STC的基础上显著降低;在高负荷且0≤η_(EGR)≤0.06时,可保证P_k、P_z、g_i及Soot值与原机变化不大的基础上显著降低NOx值,弥补STC系统在高负荷时降NO_x排放能力上的不足,如100%负荷、η_(EGR)=0.06时,相比原机,P_k降低4.32%,P_z降低1.45%,g_i上升2.56%,Soot值增加0.037 m~(-1),NO_x值降低18.8%。     

柴油机相继增压控制系统硬件可靠性研究

相继增压系统（ STC）控制是相继增压柴油机的关键技术之一，其可靠性直接影响柴油机的可靠性和总体性能。以TBD234V12柴油机相继增压电子控制系统为例，应用应力分析法和GO（go oriented）法对其进行可靠性研究，对2种方法计算结果进行了比较，结果表明：应力分析法可靠性框图和GO图正确、合理，二者预期结果一致，改进建议对提高控制系统的可靠性有着重要的指导意义。     

超高增压柴油机全工况性能的研究

以一超高增压舰船柴油机为例，研究了顾氏系统及其对柴油机性能的改善．通过与相继增压系统、高工况放气系统及几种常规增压系统的性能对比，分析了其运行范围，提出了最低调节工况概念．实践证明，采用顾氏系统能降低柴油机机械负荷、热负荷、油耗及ＮＯｘ，改善低工况性能．文中还确立了顾氏系统设计方法，并就系统动力学效应及其对柴油机换气特性的影响进行了讨论．     

顾氏系统与其他系统在改善舰船用高增压柴油机性能方面的计…

以有效压力提高到２．５ＭＰａ的ＭＡＮ Ｂ＆Ｗ ６Ｌ５８／６４柴油机为对象，将集配气与供油正时控制于一体的顾氏系统，与改善高增压柴油机低工况性能的其他措施如变截面涡轮、相继涡轮增压及放气系统进行了理论计算和比较。结果表明，顾氏系统在改善舰船用高增压柴油机性能方面优于其他３种方案。     

顾氏系统与其他系统在改善舰船用高增压柴油机性能方面的计算比较

以有效压力提高到２．５ＭＰａ的ＭＡＮＢ＆Ｗ６Ｌ５８／６４柴油机为对象，将集配气与供油正时控制于一体的顾氏系统，与改善高增压柴油机低工况性能的其他措施如变截面涡轮、相继涡轮增压及放气系统进行了理论计算和比较．结果表明，顾氏系统在改善舰船用高增压柴油机性能方面优于其他３种方案．     

船用中速机中压共轨电控燃油喷射系统

为提高船用中速机燃油喷射系统性能,减少有害物排放,研制开发一种柴油机中压共轨液力增压式电控燃油喷射系统.以润滑油作为工作介质对燃油进行增压和喷射,无需增加其他增压机构和更换喷油器,结构简单.设计了系统的硬件和软件,并在油泵试验台架上对该系统进行性能试验.结果表明:系统的响应速度快,控制精度高;喷油量、喷油压力和喷油正时控制灵活,调节范围大.系统的工作性能和技术指标可满足船用中速柴油机对电控系统的要求.     

排气净化器对柴油机性能的影响

利用GT-Power软件建立了带有排气净化器的6100非增压柴油机和6100涡轮增压柴油机仿真模型。在此基础上对排气净化器在柴油机排气管上的安装位置以及排气净化器阻力对柴油机性能的影响及影响规律进行了研究。研究结果表明,净化器的安装位置对柴油机性能的影响不明显,但净化器的阻力却对柴油机的性能具有较大的影响,并且在不同的工况下对6100非增压柴油机和6100涡轮增压柴油机的影响程度和影响规律具有一定的差异。     

相继增压柴油机线性模型动态实时仿真

相继增压技术有效地提高了高压比柴油机在部分负荷时的性能,然而,相继增压系统切换过程的瞬态性能比较复杂,需要深入地研究.基于Simulink/Matlab软件平台建立了相继增压柴油机线性化仿真模型,并对其进行了动态仿真.通过仿真计算,能很方便地了解柴油机各性能参数之间的变化关系.     

自动变进、排气及供油正时系统的仿真

介绍了一种旨在改善高速高增压柴油机低工况性能的自动变进、排气及供油正时（ＡＶＩＥＩＴ）的新型增压系统．对１２Ｖ１５０柴油机采用ＡＶＩＥＩＴ系统进行了模拟计算,结果表明,在低速大扭矩工况点的气缸充量有明显提高．对Ｄ６１１４柴油机的原高速工况放气系统改用ＡＶＩＥＩＴ系统进行了模拟计算,结果表明,在标定工况时有效油耗率可以降低５～６ｇ／（ｋＷ·ｈ）,而最大扭矩工况点的性能基本不受影响,因此完全可以替代放气系统     

不同排气系统对涡轮增压柴油机性能的影响

以某增压中冷柴油机为研究对象,利用GT-POWER软件建立了该增压中冷柴油机工作过程仿真模型,并根据试验数据进行了校核计算.在上述工作的基础上,对增压柴油机的三脉冲排气系统进行了改型设计,建立了MPC排气系统和定压排气系统仿真模型,验证了模型的有效性.通过对三种排气系统的仿真及对比分析,表明MPC及定压排气系统选取合理的较小排气管径能够降低发动机油耗,减弱涡轮进口压力脉动,保证较高的涡轮效率和功率输出;发动机额定工况下,三种排气系统对发动机及涡轮性能的影响存在明显差异,三脉冲系统的发动机性能优于MPC与定压排气系统;发动机中低转速时,MPC系统使得涡轮效率较三脉冲与定压系统有所提升.      

柴油机相继增压防喘振控制器的开发

介绍了一种防止柴油机相继增压系统喘振的控制器描述了其主要功能以及软硬件设计方案.控制器以STM32F103单片机为核心处理器,以uC/OS-Ⅱ操作系统为软件基本架构,实现了相继增压系统的喘振在线预报和自适应调节.试验结果表明,控制器可以明显地抑制由增压系统切换不当引起的喘振,为相继增压柴油机的安全运行提供了保障.     

发动机废气涡轮增压系统的能量流研究

基于发动机一维性能仿真计算和试验相结合的方法,对某型轿车用柴油机的废气涡轮增压系统能量流分布规律进行了研究.通过研究发动机排气能量在涡轮机-压气机-中冷器中的传递过程,得出了涡轮机回收排气能量的潜力和增压系统的能量流特性.结果表明:增压系统能量流分布和排气能量回收效率主要取决于发动机和增压器的运行工况;外特性下,在增压...     

相继增压柴油机进排气系统建模与增压器切换点计算分析

建立了某船用中高速大功率相继增压柴油机的一维非定常流动的计算模型,编制了有限体积法ENO(基本无振荡)格式的程序.对较复杂的进排气管路采用模块化建模方法.利用该程序进行了相继增压柴油机工作过程的数值计算,计算结果与试验数据符合较好,对增压器的切换点进行了多方案计算分析.     

混合增压柴油机增压系统参数模拟计算研究

该文优化调整模拟计算时确定的混合增压系统的参数,扩大了增压系统涡轮的流量,减小了高速电机功率,电机功率下降直接带来发动机的轻量化和增压器转动惯量的大幅减小。同时,涡轮流量的增加还提高了车用发动机在常用工况下的经济性和低速高负荷工况下的潜在动力性。与原废气旁通增压柴油机相比,参数调整后的混合增压柴油机减小了排气提前角调整不当对发动机燃油经济性的扰动。     

相继增压柴油机调速控制算法研究

为了精确控制相继增压柴油机调速过程,在GT-power与MATLAB/Simulink联合仿真环境下,基于常规PID(proportion integration differentiation)和模糊自适应PID两种控制算法分别建立了TBD234V12型相继增压柴油机调速控制模型,进行仿真和对比研究,并将标定工况下气缸压力仿真值与实验值对比,验证了模型的准确性。结果表明,相较于经典PID算法,模糊自适应PID算法响应快、超调量少,控制效果较优。     

船用四冲程增压柴油机整机建模与故障模拟

利用AVL_BOOST软件建立4190系列船用四冲程增压柴油机整机模型,并对柴油机额定工况进行仿真计算,通过柴油机额定工况下的实机实验数据对BOOST模型进行修正,直至仿真模型计算结果与实验数据吻合.利用验证的BOOST仿真模型,结合4190系列中速柴油机的特点,根据柴油机的故障分类对柴油机额定工况下的供油定时、单缸供油量不均匀、活塞环漏气、涡轮增压器效率降低和空冷器冷却效率下降故障进行仿真计算,得出不同故障下柴油机性能参数与热工参数的变化,为柴油机故障的诊断与排除提供一定参考.     

船用电控单体泵喷油系统性能试验研究

为研究适用于船用柴油机的电控单体泵系统的燃油喷射特性,进行了全工况范围内的油泵试验台试验。通过对比分析试验数据,得出了船用电控单体泵燃油喷射系统的性能机理,包括不同工况下的泵端压力,嘴端压力,循环喷油量和液力延迟特性,一定程度上为电控单体泵系统的设计提供理论支撑,而且对其匹配不同发动机提供了有价值的参考。     

喷油系统故障对船用四冲程柴油机运行性能影响

建立Daihatsu 6PSHdM - 26H型船用增压四冲程柴油机相应的物理模型和数学模型,对其热力过程进行模拟计算及分析,采取以喘振为切入点,确立增压系统数值计算方法,给出后燃加剧对船舶柴油机运行性能的影响的计算结果及分析.喷油系统故障或燃用劣质重油导致后燃加剧,排气温度升高,从而影响柴油机的通流特性,改变增压器与...     

车用电动增压系统的设计及其性能试验研究

采用电动增压器与废气涡轮增压器并联联合工作原理,设计一套电动增压系统,以解决柴油增压技术存在的低转速下急加速冒黑烟和扭矩不足的问题.同时,基于工况划分研制控制策略,运用模糊控制方法实现对电动增压系统的精准控制,改善发动机综合性能.试验结果表明:电动增压系统性能可靠,在低转速中、高负荷时,电动增压系统柴油机最多能降低发动机45%的排气烟度和40%的NOx排放,提高发动机6.7%的输出扭矩,降低14.3%的燃油消耗量.     

4190船用增压四冲程柴油机进排气系统建模

基于MATLAB/Simulink仿真平台,构建4190型船用增压四冲程柴油机的非线性仿真模型,进行进、排气系统的仿真计算.以4190 ZLC-2型船舶中速柴油机为例,并将仿真结果与实验结果进行对比,验证了柴油机仿真模型的正确性.利用该仿真模型进一步研究进、排气系统对4190ZLC-2型柴油机功率、扭矩、燃油消耗率、充气效率等参数的影响.结果表明:柴油机进气总管直径偏移+20mm与排气歧管直径为65mm时,4190型柴油机经济性和排放性达到最优,为190系列船用中速柴油机性能优化设计提供了依据.