三菱重工和瓦锡兰联手开发小缸径低速船用柴油机

2008年5月15日，三菱重工（MHI）和芬兰瓦锡兰柴油机公司（Wartsila）签署了联合设计和开发缸径小于450mm的新型小缸径低速船用柴油机协议。     

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。     

基于EGR技术的船用低速二冲程柴油机增压系统匹配研究

针对采用EGR技术的船用低速二冲程柴油机在满足IMO排放法规时增压系统须兼顾多模式、宽流量范围运行的问题,基于某型低速二冲程柴油机在GT-Power软件中搭建整机及EGR系统仿真模型并校核。在此基础上研究涡轮增压器匹配、进排气旁通、废气旁通(EGB)等措施对该型柴油机TierⅢ和TierⅡ模式时性能的影响并得出系统匹配策略。研究结果表明:TierⅢ模式时,减小涡轮等效流通面积可有效恢复增压压力,但导致运行点接近压气机喘振线;引入进排气旁通则可有效解决喘振问题。TierⅡ模式时,采用EGR和EGB措施均可有效解决因涡轮等效面积减小带来的增压压力过高问题,但其中EGR方案NO_x排放较低,燃油消耗率偏高,而EGB方案燃油消耗率较低,NO_x排放偏高;综合应用EGR和EGB,即高负荷采用EGR,中低负荷采用EGB的匹配方案,可达到整机NO_x排放满足TierⅡ法规要求且燃油消耗率最低的设计目标。     

船用低速二冲程柴油机燃烧与排放数值模拟研究

使用CFD软件对一台船用低速二冲程柴油机额定工况点缸内喷雾、燃料着火和燃烧过程、排放物NOx浓度分布及生成总量进行了数值模拟研究。模拟所得压缩压力和最高燃烧压力与实测值基本一致。在额定工况点运行时,柴油机预混合燃烧比例很小,基本呈现单峰状的扩散燃烧特征;燃烧放热初始时刻在上止点附近,整个燃烧持续期约为45℃A。同时,计算所得的NOx生成总量与实测值存在19.15%的偏差。     

Wartsila公司缸径为820mm的低速船用柴油机市场前景看好

Wartsila公司研制的缸径为820mm的低速船用柴油机投放市场后非常成功。随着第二台机通过工厂验收试验，Wartsila公司的柴油机许可生产厂已经接获了129台机，累计功率达到了4415MW。这129台船用柴油机将安装于韩国、中国和德国船厂正在建造的巴拿马型集装箱船、巨型油船（VLCC）和巨型矿砂船（VLOC）。     

船用低速二冲程柴油机燃油喷射系统发展概述

针对日趋严格的排放法规,指出:电控燃油喷射技术是实现船用大功率柴油机缸内清洁、高效燃烧的关键技术。介绍了船用低速二冲程柴油机电控燃油喷射系统的发展现状,就目前应用在大功率低速柴油机上的主要电喷系统,增压式电控燃油喷射系统和共轨式电控燃油喷射系统做了详细的介绍和分析。     

高效大功率的RT-flex 82T低速二冲程船用柴油机

据《Diesel & Gas Turbine Worldwide》2010年2月号报道,Waertsilae公司最近的订货合同里包括了用于巨型油船(VLCC)和矿砂船(VLOC)的30台RT-flex 82T 7缸发动机。     

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%。     

船用低速二冲程柴油机应对低硫燃油的设计发展

重点介绍了MAN柴油机公司对船用低速柴油机所做的改进设计,以解决船舶柴油机燃用低硫燃油所带来的问题,具体包括:燃烧室(活塞环、活塞头、气缸衬)和气缸润滑的改进设计。     

基于UG NX软件的船用低速二冲程柴油机气缸体建模方法研究

利用UG NX软件,可对船用低速二冲程柴油机气缸体进行3维建模。通过对气缸体结构特征进行分析,提出对整体式气缸体和分段式气缸体采用不同的建模方法进行UG NX三维建模,从而简化气缸体这种具有复杂结构的零部件的建模,大大减少建模的工作量,提高建模效率。     

小缸径柴油机迷宫式呼吸器

柴油机曲轴箱通风的好坏不仅直接影响其机油耗,而且与柴油机的性能、零件寿命等都有直接关系,所以必须及时排除曲轴箱内积存的高温废气,使曲轴箱保持一定的负压或零压. 笔者通过分析单缸机和多缸机工作过程的特点,以及解决480柴油机呼吸器通气管滴机油的实践,总结出设计柴油机曲轴箱通风呼吸器3个要点;     

低速二冲程船用柴油机耦合涡流影响的现象学喷雾模型研究

为了更深入地研究低速机缸内涡流对喷雾的影响,开发新的现象学模型并进行了优化计算。该模型在传统的广安博之多区现象学模型之上加入了涡流效应。在模型中,涡流与喷雾的相互作用被分成两个阶段:一是喷雾破碎前空气与喷雾的互相撞击,二是喷雾破碎后的空气的混合与卷吸。根据这两个阶段不同的物理作用,结合动量守恒定理的推导,可以计算出这两个阶段中喷雾被涡流偏转的速度,从而与喷雾的原速度合成得到喷雾与涡流互相作用的合速度。在这个过程中,开发了液滴蒸发、空气卷吸等子模型使计算更接近实际情况。经过与文献中的试验数据进行对比,发现所开发的模型在不同工况(3MPa～9MPa,400K～900K)下对喷雾贯穿距与形态等参数都具有良好的预测效果。通过模型进一步探索了喷射角度对喷雾贯穿距与形态的影响,为后续低速机喷雾优化提供了理论依据。     

基于微遗传算法的船用柴油机喷油策略优化及研究

为优化大型船用柴油机的燃油喷射策略,采用微种群遗传算法结合三维数值模拟,在一台大缸径低速船用柴油机上对两个喷油器的主喷时刻、预喷间隔和预喷比例进行了优化,并在优化算例的基础上研究了大型船用柴油机各个喷油器预喷参数和顺序喷射对性能与排放的影响。研究结果表明,在采用顺序喷射的前提下,顺序喷射间隔影响NOx排放和指示燃油消耗率。第一个和第二个喷油器的预喷策略对大型船用柴油机的性能与排放有不同的影响,前者是预喷放热与主喷滞燃期缩短综合作用的结果,而后者主要是预喷放热自身的影响。通过以上研究和优化,柴油机的NOx排放降低了21.27%,表明该方法可以用于优化大型船用柴油机的喷射策略。     

船用低速柴油机缸压闭环控制硬件在环仿真技术研究

针对船用低速柴油机各缸和各循环间燃烧不平衡性问题,以6EX340EF型船用低速柴油机为研究对象,使用AVL Cruise M软件开发了具有各缸和各循环间的压力波动功能且满足准确性和实时性要求的仿真模型;结合NI CompactRIO硬件和NI LabVIEW软件,开发了缸压闭环控制快速原型,通过位置管理模块和缸压采集分析处理模块,从缸压数据中提取平均指示压力和50%燃烧放热量相位作为反馈变量,以喷油正时和喷油脉宽为控制变量,对缸压进行闭环控制;集成实时仿真模型、硬件在环仿真系统和快速控制原型,构成闭环系统。试验验证表明:开发的缸压闭环控制策略能够使燃烧特性参数波动减少50%左右,对各缸和各循环间的燃烧不平衡性均有改善效果。     

浅析瓦锡兰二冲程低速船用柴油机Tier Ⅲ SCR技术

瓦锡兰近期研发标准模式的技术产品来降低船用二冲程及四冲程柴油机的氮氧化物(NOx)排放,以达到满足TierⅢ标准要求.该产品基于瓦锡兰已经研发并使用于四冲程柴油机多年的选择性催化还原(SCR)技术,本文主要浅析该系统出现背景、系统反应原理及设计方案.     

船用柴油机的喷油技术

于2004年投产的Bosch模块式共轨系统为排量大于2.5(L·cyl-1)的柴油机提供160MPa的燃油压力。为了达到未来排放法规的要求,Bosch正在研制220MPa的船舶发动机用共轨系统,系统将被分阶段用于所有高速和中速发动机。     

小缸径柴油机冒烟现象探析

柴油机排放和烟度的控制越来越受到人们重视,而作为这两种指标非常态工况下的直观现象--冒烟,则是人们对小缸径柴油机反应强烈而又较难予以解决的问题。本文主要介绍有关这方面的试验分析和技术探索。     

基于零维燃烧模型的二冲程船用柴油机性能预测

基于模型的柴油机性能预测可有效降低电控系统设计与标定成本.为此,采用纯燃烧产物与缸内气体总质量的比值描述工质的成分,改进了扫气模型及整个柴油机工作过程模型.通过引入燃烧产物所占比例改进了零维燃烧模型中的反应速率模型,建立了燃烧模型与扫气质量的联系.同时将扩散燃烧模型进行了简化和整合,使其能够响应多次喷射.结合燃油喷射模型,建立了一种基于零维燃烧模型的性能预测模型,该模型可响应喷油规律和缸内工质状态的变化.以某大型低速船用柴油机为例进行了仿真,计算结果与试验数据吻合良好,计算速度满足实时仿真要求,可用于柴油机电控系统设计与标定、性能优化等领域.     

小缸径低速柴油机电控高压共轨系统循环喷油量影响因素研究

循环喷油量是柴油机的一项重要喷射性能,也是柴油机能够维持正常运转的基础。利用AMESim仿真平台建立了小缸径低速柴油机高压共轨系统的数值仿真模型,采用间接标定法对模型进行了验证。利用所建模型,在全工况平面内研究了控制活塞直径、控制腔进油孔直径、出油孔直径、针阀最大升程和喷孔直径等参数对循环喷油量的影响,并给出了各参数影响因子的量化指标以及所占百分比随曲轴转速和喷油脉宽的变化趋势。