船用柴油机相继增压系统性能研究

柴油机高增压会带来严重的部分工况问题,主要有部分工况热负荷较高和容易造成压气机的喘振．柴油机相继增压有效地解决了高增压柴油机低工况问题：改善了低工况燃油经济性,降低了热负荷、减少了喘振可能性等．     

柴油机相继增压系统仿真研究

随着增压压力的提高,柴油机低工况运行时的性能越来越差,相继增压系统用于改善高增压柴油机低工况性能.在Matlab/Simulink仿真软件环境中,应用计算机仿真方法,建立了相继增压柴油机的"准稳态"数学模型,主要对相继增压系统的动态切换过程进行了模拟,通过仿真计算分析了相继增压系统动态切换过程的影响因素及其对柴油机的影响.     

柴油机涡轮增压系统研究现状与进展

从不同方面分析了柴油机涡轮增压系统的研究现状与发展：在排气管系方面,为了改善８缸柴油机的低工况性能,推出了ＭＩＸＰＣ系统,它具有替代常规增压系统──定压系统、脉冲系统、脉冲转换系统及ＭＰＣ系统的趋势;在涡轮增压器方面,使用可变截面涡轮增压器是未来的发展趋势;在配气及供油正时方面,采用可变正时技术是未来的发展趋势,并且设计可变正时幅度大、结构简单、控制可靠的变正时机构是研究的核心,相应地出现了顾氏系统及ＡＶＩＥＩＴ系统;在专门的控制系统方面,发展了进排气旁通系统及相继增压系统,以改善高增压柴油机的低工况性能．文章指出,柴油机涡轮增压系统的发展须围绕如何改善高增压柴油机低工况性能这一核心问题展开,同时应综合考虑各方面因素,以发展新型有效的涡轮增压系统．     

高增压系统相继增压技术的试验研究

本文报告了在一台ＭＷＭＴＢＤ２３４Ｖ８柴油机上所进行的相继增压试验研究结果．试验结果表明,相继增压系统不但可有效解决高增压后的柴油机低工况性能问题,而且能改善标定点的运行性能,从而可在整个运行范围内改善高速高Ｐｍｅ柴油机的工作性能。本文关于高增压系统相继增压技术的研究成果可用于高速高Ｐｍｅ柴油机增压系统的开发,提高高增压柴油机的性能指标与技术水平．     

船用两级增压柴油机性能仿真研究

在一台船用柴油机上进行了两级增压性能仿真研究,分析了进排气旁通和高压级涡轮旁通对船用两级增压柴油机性能的影响。以原机单级增压柴油机计算数据为对比基准,计算研究了不同工况下船用两级增压柴油机的性能和排放特性,研究结果表明:与原机相比,两级增压柴油机燃油消耗率比原机平均降低了10.25(g·(k W·h)-1),涡前排温平均降低69.31℃,NOx加权排放降低了0.73(g·(k W·h)-1),柴油机经济性、热负荷以及NOx排放特性得到显著改善。     

基于多脉冲喷射、可变增压以及推迟进气门关闭定时技术的混合燃烧控制策略

针对重载柴油机实现高效清洁燃烧进行了燃烧控制策略的研究.实验在一台拥有高压共轨系统、废气再循环系统、可变增压系统以及推迟进气门关闭定时系统的单缸实验发动机上进行.实验结果表明,当平均指示压力低于1.1 MPa时可以采用高EGR率的低温燃烧策略.其中,基于不同负荷工况高效清洁燃烧,需要配合进气增压、推迟进气门关闭定时技术以及不同的喷油模式.在低负荷工况下,单次早喷模式及高EGR率可以实现高的热效率以及低的NOx与碳烟排放.在中负荷工况下,采用多脉冲喷射模式及高EGR率协同作用,在降低化学反应速率的同时增强了混合,避免了因为局部不均匀而导致的碳烟排放过高.高的增压度提高了缸内充量密度,有效降低了NOx、碳烟、CO及HC排放,提高了热效率.研究结果还显示,在推迟进气门关闭定时系统的帮助下,采用多脉冲喷射以及高的增压压力,可以在保持高的热效率的同时进一步降低NOx以及碳烟排放.     

新型相继增压系统对船用柴油机性能影响的研究

将传统定涡轮相继增压系统的主增压器替换为可变截面涡轮增压器（Variable geometry turbocharger,VGT）,完成VGT相继增压（VGT-Sequential Turbo Charging,STC-VGT）系统改造及其开度控制装置设计。通过试验,研究0%、10%、25%、40%、55%、70%、85%和100%八个不同开度对STC-VGT增压柴油机分别以1/2TC运行的性能影响。结果表明：STC-VGT系统1TC运行时,相比原机,动力性改善明显,NOx排放量升高,Soot排放量降低,同时,随着负荷的增加,燃油消耗率均呈现先降低后升高的趋势;以2TC运行,当VGT开度大于70%时,动力性整体相比原机有所下降,最大降幅约为1.16MPa,NOx排放量降低,Soot排放上升,燃油消耗率整体高于原机。之后,建立多目标灰色决策模型,通过主客观赋权的方法计算得出1/2TC各研究负荷所对应的最佳VGT开度,并根据燃油经济性最优原则确定STC-VGT系统1/2TC切换点为50%Pe0、切换开度为0%。最后,对STC-VGT系统性能进行评估,其结果表明：该系统以各负荷最佳VGT开度运行时,燃油经济性整体优于原机,且10%Pe0≤Pe<80%Pe0时,也优于传统定涡轮相继增压;同时Soot排放性能整体优于原机和传统定涡轮相继增压,但NOx排放与之相反。因此,柴油机采用STC-VGT系统动力性、经济性和Soot排放性均得到有效提升,但NOx排放性能有所下降。     

柴油机采用4台增压器相继增压性能的试验研究

为改善TBD234V12柴油机的低负荷性能,对其进行4台增压器相继增压的设计和改造,并进行试验研究。针对试验结果的比较和分析提出三阶段相继增压的方案,确定三阶段相继增压的切换边界。研究结果表明:采用4台增压器相继增压能明显改善原柴油机的低工况性能,燃油消耗率最高降低了9%,涡前排温最高降低了25%,扭矩范围最大提高了12.6%。     

相继增压技术的应用研究

根据某型柴油机的结构特点、总体布置和计算结果,在现有该型柴油机结构上进行增压系统的改进设计,采用相继增压技术,改善了常规并联增压系统在柴油机低工况运行时出现的燃烧恶化、油耗升高,功率下降的现象,低工况性能得到了提高,降低了燃油耗率、排温及烟度,功率范围有较大扩展,使得低工况限制特性曲线更加丰满,额定工况时单缸功率达到140kW,油耗值198．2g／k矾,达到了优化全工况性能的目的．满足了该型柴油机低速时的扭矩特性要求。     

6110直喷式柴油机排放特性分析

测量了 6 110直喷式柴油机排气污染物 THC、CO、NOx 以及 PT的排放量 ,并分析了各种污染物的排放规律 ,对 THC排放与有效燃油消耗率 be、PT与 NOx 排放、SOF与 THC排放之间的关系做了研究。结果表明 6 110直喷式柴油机 THC和 CO的高排放区出现在小负荷工况 ;PT的高排放区出现在低负荷和高负荷工况 ;降低 NOx 排放的重点应放在小负荷工况和高速工况。柴油机的 be 与 THC排放随工况的变化表现出相似的变化规律。在较大的工况范围之内 ,PT和 NOx 排放之间存在折中关系 ;而在少数工况区域 ,PT和 NOx 排放之间存在一致性。 PT中的 DS与 NOx 排放之间始终存在着折中关系 ,而 SOF与 NOx 排放之间却存在着一定程度的一致性。在 THC的高排放工况 ,SOF也具有比较高的排放量     

扩缸与增压——提高现有柴油机功率的两种途径分析

本对比分析了现有机型上采用扩缸和增压方法对柴油机燃烧组织、工作过程，机械负荷与热负荷以及整机性能的影响。扩缸在工作过程组织上与原机无本质上的区别，在提高功率的同时，机械负荷加大，强度下降。     

基于dSPACE的柴油机相继增压系统试验研究

为了加快柴油机相继增压控制系统的开发进度,降低开发成本,选用dSPACE实时仿真平台作为相继增压系统控制原型,在TBD234V12相继增压柴油机试验台上进行了相继增压稳态性能试验和动态切换试验。试验结果表明:基于dSPACE实时仿真平台开发的相继增压控制软件及自制硬件电路可以实现对相继增压系统的有效控制,确定以经济性最优为原则的相继增压切换边界。根据动态切换试验数据,确定TBD234V12柴油机相继增压切换延迟时间合理范围为0.5～1.0s。     

柴油机相继增压系统的理论与试验研究

在一台6缸中速船用柴油机上进行了相继增压系统的研究。试验结果表明,配有两台不同尺寸增压器的相继增压系统能显著改善柴油机的低转速性能。本研究设计加工的两个相继增压切换阀由微机根据运行工况自动控制,运作良好。一个经改善的“特征线法”程序被用以模拟计算所研究的相继增压排气管系,所得计算结果与实测相当吻合。     

基于切换点的三级大小相继涡轮增压系统研究

首先根据内燃机进排气系统一维非定常流动模拟计算＂有限体积法-总变差减少＂程序,建立了三级大小相继涡轮增压系统柴油机模拟计算程序。利用该模拟计算程序,在切换点调整时,对三级大小相继增压系统进行研究。研究表明：与切换点固定的柴油机相比,选用可变切换点的三级大小相继涡轮增压系统的柴油机,更能改善各工况下发动机性能。     

二级增压重型柴油机排放和燃烧特性的试验研究

在一台电控高压共轨柴油机上进行二级增压优化匹配,并以单级增压作为对比基准,分析了不同工况下二级增压柴油机的性能、排放与燃烧特性,研究了进气温度对其的影响。试验结果表明:相对单级增压,柴油机二级增压后低速外特性扭矩达到1 170N.m,烟度与燃油经济性改善幅度分别为99.3%和13.4%;二级增压能够提高EGR的引入能力,减小进气节流损失,并可显著改善中低转速、高负荷时NOx与烟度和燃油消耗率之间的平衡关系;在压气机特性图中二级增压柴油机的运行线远离喘振边界线;在各个工况下,进气温度升高使NOx比排放快速增加,导致柴油机NOx与烟度之间的平衡关系变差。     

非道路涡轮增压柴油机高原适应性研究

为改善非道路柴油机高海拔条件下功率下降、经济性及排放性能恶化、高速增压器超速等问题,利用柴油机高原环境模拟台架试验结合一维仿真研究了0～4 000m海拔环境下增压器运行特性、柴油机综合性能参数等随海拔高度的变化规律及影响机理。针对柴油机的变海拔性能恢复目标,通过对增压系统进行参数计算和选配,提出一种带有废气旁通阀的两级涡轮增压匹配方案。研究结果表明:变海拔条件下,非道路柴油机各性能参数呈现非线性变化,在转速800～2 800r/min全负荷工况下,柴油机动力性、经济性变化梯度呈现出先减小后增大的"浴盆形"趋势。在0～2 000m海拔环境下,柴油机转矩降幅达4.3%,有效燃油消耗率降幅达6%。随着海拔升高,中冷前温度与涡前温度逐渐升高,增压压力与涡前压力逐渐降低,CO、全碳氢和NO_x排放升高。匹配两级增压系统后,对比原机4 000m海拔运行工况,柴油机功率平均升高14.9%,有效燃油消耗率平均降低11.8%,实现了非道路柴油机的高海拔性能恢复目标。     

船用柴油机米勒循环两级增压系统的设计研究

采用米勒循环结合可调两级增压,降低某船用柴油机的NOx排放和燃油消耗率.对进气门关正时、扫气重叠期进行了多方案计算,确定了该机的米勒正时;建立了可调两级增压系统性能仿真分析模型,研究了不同增压器大小、旁通调节方案对推进特性各工况性能的影响,设计了较佳的可调两级增压方案.研究结果表明:设计方案可使该机在推进特性下,综合N...     

ABB增压系统应对未来发展措施

介绍了ABB公司针对大功率发动机的发展需求,不断发展其增压器技术的情况,具体体现在以下几方面:在单级高压比A100-L系列增压器基础上,进一步扩大容积流量以满足更大功率的覆盖范围;用于低速机的新一代A200-L系列增压器,通过高压比调节方式可替代可变几何涡轮优化部分负荷;ABB两级增压系统的配置及两级增压系统在柴油机和气体机应用的典型案例;分析了两级增压系统潜能,两级增压系统结合可变气门正时技术,可显著降低NOx排放和燃油效率,提高发动机瞬态特性。