船用大型低速二冲程柴油机的动态模型

准确的模型是实现柴油机优化控制目标的关键，平均值模型能够较好的实现这个目标。在综合考虑扫气系数和容积效率对过量空气系数影响的基础上，采用随过量空气系数变化的气体常数和比热比，建立了大型低速二冲程柴油机的平均值模型。以6S60MC型船舶柴油主机为母型机进行系统仿真，结果显示，建立的平均值模型具有较好的准确性及动态特性。目前此模型已应用于船用柴油机控制算法的设计、分析及仿真系统中。     

农用柴油机平均值模型

在他人研究的基础上提出了农用柴油机平均值模型的建模理论与方法,并利用MATLAB/Simulink软件,以潍柴WP6. 240增压中冷柴油机为原型机,建立了农用涡轮增压柴油机的平均值模型,并且通过发动机台架试验对所建立的平均值模型进行了验证。验证结果表明,模型计算结果与发动机试验结果有很好的一致性,所提出的柴油机平均值模型建模方法可以准确地用于农用柴油机模拟计算。     

ECU硬件在环用船用柴油机模型的开发

ECU硬件在环仿真测试平台的核心是建立既有一定的计算精度又能实时运行的柴油机仿真模型。鉴于船用柴油机系统尺寸大、试验成本高的特点,结合平均值法和充排法,基于MATLAB/Simulink软件平台,建立了某船用共轨柴油机的实时仿真模型。dSPACE实时平台仿真结果与动态试验结果的对比验证了该模型的精度及实时性。     

船用中速柴油机缸压闭环控制技术仿真研究

针对船用柴油机工作不均匀及循环波动对柴油机性能和振动噪声的负面影响问题,以6L16/24-CR型船用中速柴油机为对象,使用软件在环仿真技术对缸压闭环控制策略进行仿真分析。建立能模拟各缸不均匀性和循环波动的柴油机实时模型,从气缸压力中选取能指示柴油机各缸燃烧状态的反馈变量,根据反馈变量和控制变量之间的动态关系开发缸压闭环控制策略,建立由柴油机实时模型、气缸压力反馈变量、控制策略和喷油控制变量构成的软件在环仿真平台,在该软件在环仿真平台上对缸压闭环控制策略进行闭环仿真。结果表明,开发的缸压闭环控制策略能满足船用柴油机的控制要求,在仿真环境下能改善约99%的各缸不均匀。     

基于模型的船用柴油机双泵协同共轨压力控制方法研究

为降低具备双高压油泵的船用柴油机的共轨压力波动水平,提出了一种基于模型的双泵协同共轨压力控制方法。针对高压共轨系统的结构特点,建立了喷油量、供油量与共轨压力变化的简化模型;设计了以最小压力偏差为目标的双泵协同策略,确定工作油泵数量;设计了基于模型的主动抗扰控制算法,采用基于模型的前馈控制,反映燃油系统部件状态,采用主动抗扰方法抑制轨压波动, 利用即时观测器实时估计和补偿系统扰动。在船用柴油机仿真平台对控制方法进行验证,仿真结果表明,双泵协同策略利用了双油泵供油量大的优势,同时避免了供油量多时超调量过大的问题;与传统比例积分微分控制方法相比,基于模型的双泵协调轨压控制方法在阶跃测试时可将超调量降低77%以上;使用时间乘以误差绝对值积分指标评价控制效果,采用基于模型的双泵协同轨压控制方法的控制效果较传统方法可改善66%以上。     

船用高速大功率柴油机运行可靠性与再设计技术

针对高速大功率船用柴油机在运行过程中出现的连杆断裂、轴瓦异常磨损等问题,提出了二次模型的分析方法,即以整体计算的结果作为边界条件,对局部模型再进行有限元分析。结果表明,二次模型分析方法适合于分析具有大型复杂结构、复杂边界条件的力学分析,能准确反映模型局部的细微特征。实船运行验证了方法的有效性,为高速大功率柴油机运行可靠性及再设计提供了有益的思路。     

一个简化的柴油机油滴燃烧模型

本文将油滴蒸发与燃烧模型、热力学模型和燃料雾化模型相结合，建立了一个简化的柴油机油滴燃烧模型。该模型概念清晰，计算工作量少，可调参数少。将该模型与喷油规律相结合，可对柴油机的气缸压力、燃烧放热率和燃油率耗率等等性能进行模拟计算。以２１０５柴油机为例进行计算，结果表明：计算值民实测值吻俣良好，气缸压力的最大相对为６．８２％，燃油消耗率的最大相对误差为１．７％。     

船用柴油机数字化协同设计方法研究

通过对国内外船用柴油机设计方法、手段现状的分析,对传统设计模式进行了归纳,并总结了其局限性和缺点。对采用Top-down设计思想的船用柴油机数字化协同设计方法进行了研究,对其特点及关键技术进行了归纳。最后以某型柴油机为例,根据Top-down的设计思想,基于协同设计平台,详细介绍了船用柴油机数字化协同设计流程和方法。     

12V265M型船用柴油机的设计开发

12V265M型船用柴油机是在铁路内燃机车批量装用的12V265型柴油机基础之上改进设计开发的新产品。文中介绍了12V265M型柴油机的设计开发过程、总体布置和主要性能参数,对12V265M型船用柴油机相对于12V265柴油机的结构设计改进做了较详细的论述,包括增压系统设计、柴油机防火防爆设计、油底壳设计、辅助系统、电控系统等。并对12V265M型船用柴油机进行了试验性能测试,试验结果表明12V265M型柴油机运用状态良好,满足船用柴油机要求。     

船用柴油机正时齿轮动态热摩擦特性分析

船用柴油机正时齿轮具有尺寸大、变速比高、传递功率密度高和结构布局紧凑等特点，苛刻的工况作用于齿轮润滑-接触界面，导致摩擦力过大、温度过高，进一步引发齿面磨损、胶合等失效问题．针对船用柴油机正时齿轮的典型工况，采用多重网格法和多重网格积分法，研究热效应作用下齿轮一个啮合周期中的油膜厚度、油膜压力、摩擦系数及关键啮合点温度变化，并对不同工况及结构参数的船用柴油机正时齿轮的润滑状态进行了预测、分析与优化．结果表明：在一定范围内，增大齿轮宽度、提高传动比及转速能有效改善船用柴油机正时齿轮的润滑状态．考虑实际工况条件，优化结构参数(压力角和模数)能有效降低齿轮啮合过程中的摩擦及温度．     

Effect of air injection on the characteristics of transient response in a turbocharged diesel engine

An experimental study was performed to investigate the improvement of transient characteristics of a turbocharged diesel engine under the conditions of low speed and fast acceleration with the load. In this study, the experiment for improving the low speed torque and acceleration performance is performed by means of injecting air into the intake manifold during the period of low speed and application of a fast acceleration. The effects of air injection into the intake manifold on the response performance are investigated at various thermodynamic parameters such as air injection pressure, air injection period, accelerating rate, accelerating time, engine speed and load. The experimental results show that air injection into the intake manifold at compressor exit is closely related to the improvement of low speed and acceleration performance of a turbocharged diesel engine. During the rapid acceleration period, the air injection into the intake manifold of turbocharged diesel engine indicates the improvement of the combustion characteristics and gas pressure in the cylinder. At low speed range of the engine, the effect of air injection shows the improvement of the pressure distribution of turbocharger and combustion pressure during the period of gas exchange pressure.     

某船用中速相继增压柴油机旁通控制策略优化研究

某船用中速相继增压柴油机由一台增压器工作切换至两台增压器工作后排气总管温度偏高。针对该问题对柴油机进排气旁通策略进行优化研究。首先建立该中速柴油机工作过程仿真模型并校验;然后利用仿真模型对改善排气总管温度偏高问题的控制策略进行优化设计,并对优化后的控制策略进行试验验证。结果表明:优化后的旁通控制策略能够使切换点工况的排气总管温度平均降低35℃左右,各缸排气温度略有上升,燃油消耗率基本保持不变。     

基于非线性模型的舰船电站柴油机瞬态特性仿真及试验研究

建立了舰船高背压涡轮增压柴油机的非线性动态仿真模型,并在VC 环境下开发了仿真软件,对负荷突加突卸、排气背压波动、停机过程等典型瞬态工况进行仿真研究。仿真结果与试验结果的比较表明该仿真模型具有较高的精度,可以用于研究柴油机在瞬态工况下的运行特性,可以较好的反映柴油机宏观的性能参数的动态特性,也可以从微观上描述柴油机的动态热力过程。     

不同口径比和径深比燃烧室工作过程分析

不改变燃烧室体积,通过改变燃烧室的口径比和径深比,对柴油机工作过程进行了模拟计算。燃烧模型取4步简化动力学模型,湍流模型取修正k-ε模型。计算区域除气缸和燃烧室外,还包括进、排气支管。计算结果表明,随着口径比的减小,缸内挤流强度增加。对于空间雾化燃烧的直喷式柴油机,将燃烧室结构设计成油注形状,可以利用燃烧波在燃烧室内产生较大尺度的垂直涡流,有利于增强燃油喷射效应,从而提高油气与空气的均匀混合质量,提高柴油机的经济性,同时也有利于降低NO排放。     

基于Simulink在不同排气背压下VGT增压系统控制策略

为了改善柴油机在高背压环境条件下进排气流速降低、涡前排温、缸内最高燃烧压力和油耗升高等问题,采用Simulink软件,基于柴油机数学模型建立某型号柴油机零维仿真模型和可变截面涡轮(variable geometry turbine,VGT)增压系统仿真模型,并根据试验结果对模型进行校核.利用所建立的仿真模型模拟在不同排...     

可变几何排气管增压系统与其他增压系统的对比计算研究

为了解决某船用8缸机高低负荷兼顾的问题,提出了1种全新的可变几何排气管增压系统,它通过安装在排气管上的可控阀门来实现增压方式的转换。利用GT-POWER对可变几何排气管增压系统进行了计算研究,根据油耗最优原则找出其阀门开和阀门关之间的切换点在50%负荷;又分别对四脉冲增压系统、PC系统、MPC系统和MIXPC系统进行了计算研究。计算结果表明:在25%、50%、75%、100%负荷,可变几何排气管增压系统的油耗均小于四脉冲增压系统、MPC增压系统和MIXPC增压系统的油耗,扫气系数均大于四脉冲增压系统、MPC增压系统和MIXPC增压系统的扫气系数。     

排气歧管热应力模拟计算及缸盖边界条件影响的分析

针对某型号柴油机在热冲击试验过程中排气歧管出现裂纹的问题,利用软件仿真技术进行了排气歧管的热应力模拟计算,分析了产生裂纹的原因。探讨了缸盖建模方法及缸盖设定温度对排气歧管热应力计算的影响。计算结果表明,缸盖限制了排气歧管的自由变形,在排气歧管裂纹出现部位产生较大的应力;在发动机冷热冲击试验时,排气歧管温度的变化造成热应力随之发生变化,导致排气歧管因热疲劳产生裂纹失效;采用简化的缸盖模型与完整缸盖模型所得的排气歧管热应力分布趋势一致,可用于排气歧管的热应力计算。     

高海拔可调两级增压柴油机油气协同控制研究

以某Ⅴ型6缸柴油机为研究对象,采用GT-Power软件开展高海拔可调两级涡轮增压柴油机油气协同控制研究。仿真模型的进气模块选用可调两级涡轮增压系统,燃烧模块的标定采用柴油机在低过量空气系数下的试验数据进行。采用该标定后的仿真模型开展了不同过量空气系数和喷油量工况下柴油机高原性能仿真计算。结果表明:在海拔4 500 m,且满足最高燃烧压力和排温限制的条件下,采用可调两级增压并结合油气协同控制,柴油机扭矩和功率可达到100%恢复;研究同时获得了最大扭矩和最大功率恢复的油气协同控制方法。