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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

两级增压对船用柴油机性能影响的试验

以国产6CS21型发电用柴油机为对象,研究了两级增压技术对船用柴油机性能的影响.结果表明:两级增压技术的应用可以显著提高柴油机功率密度,采用可变气门正时(VVT)技术可以解决强米勒技术应用下柴油机在低负荷时过量空气系数不足的问题,共轨压力的提高有利于降低两级增压柴油机烟度排放.与单级增压柴油机相比,两级增压柴油机功率可提高13.6%,加权燃油消耗率降低了11.6 g/(kW·h),柴油机排气温度在全负荷下平均降低23℃,标定负荷压比可达7.15,加权NO_x排放比原机降低了11.8%,可同时满足IMO TierⅡ和内河近海中国第Ⅰ阶段排放法规要求.     

多次喷射燃油喷射率精确测量方法研究

Zeuch理论是多次喷射条件下喷油率测量的有效方法,但是当高压燃油喷入测量容腔内时会在测量腔体内部产生高强度的高频激波振荡,该振荡波会干扰压力传感器的测量精度,使后一次燃油喷射的待测压力信号受到干扰,造成信噪比过低、喷油率测量不准。通过研究基于Zeuch理论的喷油率测量腔体和腔体内因高压喷油而产生的激波振荡的规律,采用微穿孔板滤波原理,在测量腔体内增设滤波孔板。基于三维声场仿真对比分析不同孔板结构对7000Hz--9000Hz噪声的降噪效果,获得了带有低通孔板滤波结构的新型喷油率测量腔体,并有效的降低了高压燃油喷射所产生的高频激波振荡对喷油率测量精度的影响。