船用低速二冲程柴油机机电复合增压技术影响机制研究

基于一维数值仿真方法对某型船用低速二冲程柴油机展开机电复合增压技术的电机/发电机功率影响机制研究。研究结果表明:涡轮和压气机的效率是影响机电复合增压柴油机综合效率的关键因素;调节电机/发电机功率可以推动涡轮和压气机的运行工况点向最佳效率圈迁移,从而提高柴油机综合效率;通过应用机电复合增压技术可实现该机型全工况综合油耗降低0.5%~2.1%。     

复合增压切换系统对柴油机瞬态特性的改善

为使涡轮增压柴油机适于转速频繁变动的场合,建立了复合增压切换系统用以提高其瞬态响应特性。它由谐振系统、涡轮增压器和微机控制的电动蝶阀组成。其谐振腔的容积变化和压气机的短接,都根据增压器的转速信号由微机控制电动蝶阀执行。在加速初期压气机短接,增压器空载加速,并由谐振增压替代涡轮增压。在加速后期,谐振系统提高了固有频率并与增压器协同产生复合增压效应。本文用特征线法进行该复合系统的模拟计算和系统优化,并在微机采样和控制试验台上进行了对比试验,证明该系统能使柴油机的瞬态特性明显提高。     

V型柴油机采用定压和脉冲增压系统对性能影响的比较

在一台高速12缸柴油机提高转速功率的改进设计过程中，应用性能分析软件AVL-B00ST对该机采用不同增压系统对性能的影响进行了分析计算比较。并以满足功率、油耗、排温及爆压等指标要求为目标，为对压缩比、增压压力、排气系统等进行优化，提高柴油机性能提供综合依据与改进方向。     

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。     

柴油机增压与车室采暖加热复合系统仿真研究

本文给出了一种柴油机复合增压和供热的复合系统,通过控制阀门的开闭,在柴油机不同的运转工况时实现不同的增压方式;通过串联的喷油燃烧装置和旁通调节装置,调节排气温度。仿真研究结果表明,复合增压与采暖系统即可提高柴油机低转速大负荷时候的增压压力,又避免了柴油机高速工况时增压压力过高,使柴油机在全部转速范围内具有较好的燃油经济性和较好的换气性能;供热装置能够在柴油机运转范围内提供稳定的热源,并且降低了采暖所需的燃油消耗。     

柴油机增压与车室采暖加热复合系统仿真研究

本文给出了一种柴油机复合增压和供热的复合系统,通过控制阀门的开闭,在柴油机不同的运转工况时实现不同的增压方式;通过串联的喷油燃烧装置和旁通调节装置,调节排气温度.仿真研究结果表明,复合增压与采暖系统即可提高柴油机低转速大负荷时候的增压压力,又避免了柴油机高速工况时增压压力过高,使柴油机在全部转速范围内具有较好的燃油经济性和较好的换气性能;供热装置能够在柴油机运转范围内提供稳定的热源,并且降低了采暖所需的燃油消耗.     

不同增压系统对重型柴油机性能和排放影响的试验研究

在一台电控高压共轨重型柴油机上,基于高压冷却废气再循环(EGR),对比研究了带废气放气阀式单级固定涡轮截面增压器(WGT)、单级可变涡轮截面增压器(VGT)、二级固定涡轮截面增压器(WGT-FGT)和二级可变涡轮截面增压器(VGT-FGT)四种增压方式对柴油机性能与排放的影响。结果表明:可变截面相对固定截面增压系统(VGT相对WGT,VGT-FGT相对WGT-FGT),能显著提高涡前与进气压差,实现更高EGR率和更低的NO_x排放,同时能够提高进气充量,从而改善燃烧过程。随着NO_x比排放的降低,四种增压方式的油耗都呈现上升趋势,并且VGT-FGT、VGT、WGT-FGT和WGT的燃油消耗率依次升高。当NO_x原始排放控制在5.0g/(kW·h)左右,采用WGT-FGT时燃油消耗率相对WGT获得一定改善(与VGT和VGT-FGT相当),碳烟排放与VGT-FGT接近,明显优于WGT。随NO_x排放降低,可变截面增压系统相对固定截面增压系统逐渐表现出优势:当NO_x原始排放控制在3.5g/(kW·h)左右,VGT可以获得与VGT-FGT接近的燃油经济性和碳烟排放;当NO_x原始排放更低(2.8g/(kW·h)以下),VGT-FGT降低油耗和碳烟排放的优势更加明显。     

4100增压柴油机燃油系统的试验研究

本文概括了4100增压柴油机燃油系统的研究工作,由燃油系统若干组合方案的对比试验确定最佳参数。同时也总结了喷嘴与直喷式燃烧室配合的经验。     

柴油十六烷值对柴油机性能影响的研究

本文研究了柴油十六烷值对柴油低热值和对柴油机热效率、燃油消耗率、排气温度和排气烟度的影响,给出了相应的试验曲线,分析了十六烷值与这些性能之间的内在关系。     

预喷射对船用低速柴油机性能影响的仿真研究

为了探究预喷射对船用低速柴油机性能的影响规律,利用AVL BOOST软件建立了某船用低速柴油机的仿真模型,依据其推进特性试验数据验证了模型的准确性。基于仿真模型,研究了标定工况下预喷射对柴油机有效功率、有效油耗率、最大压力增长率和NOx排放的影响。仿真结果表明:在标定工况下,预喷油量占循环供油量比例为3%与主-预喷间隔角为10℃A时,最大压力增长率和NOx排放均达到最低值,而动力性和经济性稍有下降,实现了动力性、经济性、燃烧噪声和NOx排放的折中优化。该仿真研究对进一步优化预喷方案具有一定的参考价值。     

单缸柴油机电起动过程的试验研究

本文设计和开发了单缸柴油机起动过程试验装置,包括数据采集系统。在该试验台上分别开展了115和130两款典型单缸柴油机电起动过程实验研究,对不同活塞位置电起动过程历程差异进行对比。结果表明,单缸水冷柴油机在不打开减压开关起动时,活塞起始位置的不同对柴油机起动过程的影响较大。在活塞由吸气行程起动过程中,起动电机将历经起动堵转、峰值堵转和方波堵转三次堵转过程,起动最难;如从排气行程起动,起动电机仅历经一次起动堵转,起动最易;而从压缩行程起动,起动难度介于上述两者之间。试验数据显示,130机型自不同活塞起始位置开始起动,其功耗差约6.18倍,时间历程差约6倍。有效控制活塞起动位置处于排气冲程可有效提高发动机起动性能,大幅度节约起动所需电池能量,实现快速起动。     

配气相位对6106柴油机的性能影响研究

利用GT-Power软件,研究了配气正时对6106柴油机性能的影响.在全负荷工况下,分别对进气门关闭角度、排气提前角以及气门叠开角度对柴油机性能影响进行了计算和分析,并且通过计算得到了不同工况下的最佳配气正时角度.最后将所得的计算结果在6106柴油机上进行了试验研究,通过试验测得了全负荷工况下的柴油机的扭矩、燃油消耗和充气效率等参数,给出了优化前后计算值和试验值的对比,通过对比可以看出计算值跟试验值最大误差在1%以内,验证了计算结果的准确性.     

推进特性试验下生物乳化柴油对柴油机性能的影响

在柴油机上进行柴油、三种生物乳化柴油(E10、E15和E20)和生物柴油的推进特性试验,就其燃烧特性、动力性、经济性及常规排放特性进行对比。试验结果显示:高转速时,生物乳化柴油的缸内燃烧压力和放热率略低于柴油,缸内燃烧温度有所降低;动力性相比柴油略有下降,仅E10的燃油消耗率比柴油低,B100最高;烟度和NOx排放均有显著降低,且随水和丁醇掺混比例增加而降低; CO和HC排放与柴油基本无差别,整体增加不多。表明:生物乳化柴油作为替代燃料能保证柴油机运行的稳定性,可同时降低柴油机的烟度和NOx排放,具有良好的环境效益和经济效益。     

多次喷射参数对直喷式柴油机排放性能影响研究

多次喷射中两个重要参数喷油提前角和喷油脉冲间隔角的变化对燃烧过程会产生重要影响.通过对多种喷射方案的数值计算结果分析了不同喷射参数对于同时降低颗粒和氮氧化物排放的影响.结果表明:多次喷射模式在控制燃烧放热速率方面比单次喷射模式具有更大的灵活性,合理的参数选取可使颗粒、氮氧化物排放和平均有效压力之间获得良好的折衷.最后数值计算结果通过与试验结果对比得到验证.     

柴油硫含量对排放特性的影响

为制订与我国第四阶段排放法规相适应的车用柴油标准,进行了在满足欧-Ⅳ排放法規的高压共轨增压中冷柴油机上使用不同硫含量柴油的试验研究,并根据文献调研和试验结果预测了硫含量对柴油机一次、二次硫酸盐排放量的影响.结果表明:柴油机硫酸盐和气态SO2排放量均随硫含量上升而线性增加,硫含量500gg/g柴油ESC循环硫酸盐排放量占欧-Ⅳ.法規PM限值的40%;硫至硫酸盐转化率为1%～2%;硫含量对柴油机动力性、经济性、非硫排放物和缸內燃烧过程基本无影响.     

阻火器型式对防爆柴油机性能影响的对比分析

通过CFD-Fluent对排气平板/波纹阻火器内部流场、压力场进行流体数值模拟。结果表明,对于降低排气背压,波纹阻火器效果优于平板阻火器,且能保证防爆效果。对防爆柴油机排气防爆系统进行台架试验,分析了TY4100QFB型防爆柴油机加装相等废气流通面积、不同规格平板/波纹阻火器时,外特性下不同转速排气背压对柴油机动力性、经济性和排放的影响规律。试验结果表明,波纹阻火器因其较大的空隙率对于降低排气阻力,优化燃烧,降低CO、NO_x、PM排放效果显著,CO、NO_x、PM平均降幅分别为8.5%、4.6%、11.45%,转矩、燃油消耗无显著变化。同时波纹阻火器有利于减小设计尺寸,降低质量。     

增压中冷柴油机燃用微乳化柴油的性能和排放研究

用壬基酚聚氧乙烯醚系列复配的表面活性剂配置了3种不同配比的微乳化柴油,讨论了温度对微乳化柴油稳定性的影响,选取其中稳定性较好的一种微乳化柴油在增压中冷柴油机上进行与柴油的对比试验.实验结果表明:质量配比为1:2:15(水:表面活性剂:柴油)的微乳化柴油具有较好的稳定性;在大负荷时柴油机燃用微乳化柴油缸内最大压力比柴油高,经济性好,HC和CO排放量与柴油相当;在小负荷时柴油机燃用微乳柴油缸内最大压力比柴油低,最大压力峰值点推迟,经济性、HC和CO排放变差;在各负荷下NO_x和碳烟排放量都明显降低,排气温度基本不变.     

闭式循环柴油机性能的试验研究

在闭式循环柴油机开式运行和闭式运行时,通过改变超重力旋转床的水流量,对吸收器的吸收特性及其闭式循环柴油机性能的影响进行了分析.恒定柴油机负载,改变混合进气中氩气的含量,分析了进气混合气中氩气含量对闭式循环柴油机性能的影响.在闭式运行时进行负荷试验,并与开式对比,对开式运行和闭式运行的油耗、系统压力等参数及柴油机运行状况进行了对比分析.