大功率天然气燃料发动机空燃比控制方法

以某大功率天然气发动机为研究对象,基于GT-Power仿真软件研究稳态状况下不同参数对气体发动机空燃比控制的影响。提出了采用空燃比裕度表征气体发动机空燃比控制可靠性的方法,并基于节气门和废气旁通阀实现空燃比分段控制。研究结果显示:减小涡轮喷嘴环面积或者采用MMPC、双脉冲管系可以提高该气体发动机的空燃比裕度。此外仿真计算还表明:随着环境进气温度与空冷后进气温度的升高,气体发动机空燃比裕度下降。因此,为了满足气体发动机的环境适应性,空燃比裕度必须足够大。     

米勒循环结合EGR的可调两级增压柴油机性能研究

将米勒循环和EGR技术相结合,研究二者综合使用降低NO_x排放的同时保持燃油经济性的潜力。开展了不同米勒正时结合低压和跨级EGR系统的负荷特性及推进特性工况试验,得到了推进特性和发电特性在NO_x排放满足IMO Tier Ⅲ要求下的最佳经济性控制策略。并进一步研究了针对万有特性的综合减排措施控制策略及效果。     

基于试验缸压曲线的船用柴油机燃烧噪声分析

基于某船用柴油机单缸试验机的试验缸压曲线,采用频谱分析的方法,建立缸压曲线和燃烧噪声之间的关系。根据柴油机的燃烧过程,将缸压曲线分解为倒拖缸压、燃烧振荡压力和"剩余"燃烧压力曲线。分析发现:在全负荷工况,10～300 Hz低频声压值主要由倒拖缸压决定; 1. 8～20 kHz高频声压值主要由燃烧振荡压力决定; 0. 3～1. 8 k Hz中高频声压值主要由"剩余"燃烧压力决定。分析表明:喷油正时提前,中低频的声压值增大,高频声压值略有增大;柴油机转速上升,全频段的声压值均增大;负荷越大,10～600 Hz的声压值越大,对2～20 kHz的高频燃烧噪声影响较小。     

相继增压系统切换过程对增压器辅推轴承轴向力影响与轴承优化研究

采用数值仿真方法研究基本增压器在系统切换过程中的轴向力变化规律,并提出了辅助推力轴承的改进设计方法。首先数值仿真研究了基本增压器的转子系统在切换时的压气机/涡轮关键典型截面气动参数分布情况,分析了在柴油机增压模式切换过程中基本增压器转子轴向力大小和方向变化规律,然后提出了增加轴承承力面及改变承力面材料的优化方案。结果表明：基本增压器辅助推力轴承在切换的5 s时间内轴向力发生翻转,最大约承受2 273 N的反向轴向力,是造成切换过程辅助推力轴承磨损的关键原因;优化方案最大承载能力为优化前的4.8倍,显著提升了辅助推力轴承承载力。经增压器平台可靠性验证,改进后的增压器辅助推力轴承在相同时间内未出现碰磨现象。     

可调两级增压系统的动态性能研究

以一款6缸增压发动机为对象,对可调两级增压系统在推进特性下变工况的动态性能进行研究。利用GT模型耦合优化算法,对两级增压系统的匹配方案和调节规律进行优化;通过推进特性下动态性能的分析,确定了旁通阀的动态控制规律,在增压压力超调限制的条件下,显著提高了增压压力响应速度;建立了积分分离的PI控制算法,通过与普通PI控制对比发现:积分分离的PI控制算法可以保证增压系统的抗干扰性,使得增压压力的波动明显减小。     

压比分配和EGR率对船用柴油机性能的影响研究

搭建了某中速船用柴油机工作过程一维仿真模型,基于该模型,研究了高、低压级增压器压比分配和EGR率对柴油机性能的影响.仿真结果表明:低压级压比分配比例为0.46时,可以同时使高、低压级增压器均运行在高效区;EGR率为17.5％～22％时,目标柴油机油耗不超过原机,同时可满足Tier Ⅲ排放要求.     

某船用柴油机调速特性瞬态仿真分析

某高速柴油机用作船用发电机组原动机时,对瞬态性能有较高的要求,而原柴油发电机组为3级调速精度,现须提高到2级调速精度。建立了该机一维瞬态仿真模型,并根据该机稳态试验数据及机组瞬态试验数据进行标定;基于原机调速精度指标与目标要求的差距,提出了该机调速精度优化方法。仿真计算验证了该优化方案切实有效,优化后该机调速精度满足2级调速精度要求。     

从29thCIMAC大会看船用发动机燃烧技术发展趋势

基于第29届CIMAC大会论文,分析了船用中高速发动机燃烧技术相关领域的发展现状及趋势。指出:围绕节能减排需求,研究主要集中于气体机、双燃料机的燃烧优化以及低碳燃料的工程应用。研究发现:通过燃烧系统优化可实现气体及双燃料发动机的高可靠性,并同时达到减排和高效的设计目标。基础研究方面,智能化技术与燃烧CFD过程耦合,采用机器学习模型可有效提高CFD效率。在产品开发中引入瞬态温度等先进测量手段能准确分析缸内热负荷分布规律,并与燃烧过程建立联系。关注气体和双燃料机燃烧技术的多为日韩企业,而欧美企业则将研究重点转为生物燃料等低碳燃料的基础试验和应用,以及智能化与船用发动机相关技术的结合。     

可变进气对船用柴油机性能影响的试验研究

为了探究可变进气系统对船用柴油机性能的影响,在一台配备进气可变配气和进气旁通阀的船用中速柴油机上开展试验研究。分别在可变配气机构处于强米勒正时和弱米勒正时,进气旁通阀处于开启和关闭状态下开展船用柴油机螺旋桨特性试验。试验结果表明：采用弱米勒正时可降低燃油消耗率,但是最高燃烧压力和NO_x比排放增加,燃油消耗率降低幅度随负荷升高而减小,最高燃烧压力和NO_x比排放增加幅度随负荷升高而增加,弱米勒正时对低负荷优化效果更明显。受到最高燃烧压力限制,高负荷必须采用强米勒正时。弱米勒正时角度从20°增加到30°,燃油消耗率基本不变,最高燃烧压力和NO_x比排放进一步增加,对于试验柴油机而言,20° 弱米勒正时配置更优。开启进气旁通阀可以提高中低负荷增压压力,降低燃油消耗率、排温和烟度。在超低负荷及高负荷时开启进气旁通阀效果与中低负荷相反。在25%及50%负荷下应用可变进气技术,燃油消耗率分别降低6.0%和2.9%、烟度分别降低61.6%和59.7%。合理的可变进气系统控制策略可有效优化船用柴油机性能。     

基于PLC的柴油机大小涡轮相继增压控制系统设计

设计了TBD234V12柴油机大小涡轮三区相继增压控制系统.以西门子S7-300系列PLC为核心构建控制系统的硬件配置,用STEP 7软件编写控制程序来满足柴油机大小涡轮相继增压系统的控制要求,其主要控制参数为切换转速和切换延迟.用组态王(KingView)软件设计控制系统的监控界面.经调试运行表明,基于PLC的柴油机大小涡轮相继增压控制系统安全可靠.