基于缸压的船用柴油机燃烧闭环控制策略研究

针对柴油机全寿命过程中动力性下降及各缸工作不均匀的问题,以MAN 6L16/24型船用柴油机为研究对象,模拟因各缸喷油器老化而引起柴油机动力性下降和各缸工作不均匀,对比分析开环、转速闭环和燃烧闭环等不同控制策略改善柴油机动力性、工作均匀性的效果及动态控制性能,针对燃烧闭环控制转速滞后较大的问题,提出转速-燃烧闭环协同控制策略,分析了该控制策略对轨压波动和进气流道阻塞干扰因素的鲁棒性。仿真结果表明,协同控制策略可有效改善柴油机各缸工作不均匀现象,提升转速响应速度。     

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。     

D6114B船用柴油机的性能预测与优化计算

本文对Ｄ６１１４Ｂ型船用柴油机进行基于一维非定常流动的仿真,并且将实验数据与仿真计算参数值进行了对比;在此基础上,对发动机性能进行了预测,并对进排气门正时、压缩比、供油提前角等参数做了优化计算,使其满足高速船用柴油机的特性要求。     

日本三菱重工船用柴油机的电控喷油系统技术进展

<正> 1 前言 70年代开始,日本造船界在船用柴油机的机电一体化技术方面取得了令人瞩目的进展,三菱重工、川崎重工、大发、洋马、日本钢管(株)、住友重机工业公司等为提高船用柴油机的可靠性和经济性均不断地作出努力。对船用电子控制柴油机进行各种研究试验工作,诸如川崎重工研制成电子控制液压系统,住友重机工业公司受托研     

基于遗传算法的直喷式柴油机燃烧系统参数优化分析

应用CFD软件Fire对直喷式柴油机缸内工作过程进行了多维仿真研究,在前期正交设计优化的基础上,进一步选取涡流比、喷油压力、喷油提前角和油束夹角4个参数,以动力性为优化目标,应用遗传算法进行了全局优化。研究结果表明:正交设计优化和遗传算法优化均能大幅度改善原型机的燃烧过程和性能,其指示功率分别比原型机提高了10.3%和11.1%;与正交设计优化方法相比,遗传算法优化结果燃烧持续期更短,燃烧效率更高。     

微种群遗传算法在电控柴油机控制参数优化中的应用

针对电控柴油机控制参数虚拟优化中传统优化算法存在的一些问题,利用一种全局智能寻优方法--微种群遗传算法,并结合改进的发动机三维数值模拟程序KIVA3V,建立起一个发动机多参数优化软件平台.在该软件平台上,对带有BUMP燃烧室的电控柴油机的喷油时刻和喷油压力进行优化.结果显示,在平均有效压力为0.79MPa时,优化后的发动机排放与原机相比,NOx由4.11g/(kW·h)降低到2.5lg/(kW·h),碳烟由0.267g/(kW·h)降低到0.240g/(kW·h),优化结果与优化试验数据基本吻合,说明微种群遗传算法非常适合发动机多参数优化问题的求解,优化结果可为实际燃烧过程的优化控制提供参考方案.     

基于Flowmaster的船用柴油机冷却系统温控策略研究

基于Flowmaster仿真平台建立了某船用柴油机冷却系统单点控制和多点控制两种温控策略的仿真模型,以进出机温度系数、流量、扬程(耗功)等为关键项,在相同环境条件下对两种温控策略进行全工况对比分析。分析表明:高温循环采用多点控制方案可适当提高循环水温,改善整机动力性和经济性;低温循环采用单点控制可适当降低循环水温,有利于提高系统换热效率和降低附件选型要求。     

基于仿真计算的船用柴油机性能优化研究

以某船用大功率高增压柴油机为研究对象,采用一维工作过程软件进行仿真计算,研究不同排气管方案和不同米勒正时方案对柴油机性能的影响规律。结论是:通过匹配柴油机排气能量利用率更高的排气管和适当强度的米勒正时,可以在满足排放法规的前提下,降低柴油机热负荷和燃油消耗率,有利于提高柴油机的可靠性和经济性。     

船用高速柴油机的润滑及保证措施

经多年的实践证明,高速柴油机的润滑系统及机油的质量对柴油机效率的发挥、减少故障、延长工作寿命等都有极大的关系。在实际的使用管理中,往往把一切故障归为机械问题,而掩盖了机油的作用。据有关部门统计,在各类故障中由润滑问题而引起的比例是比较大的,如图１所示。图中表明,由１４种原因所发生的６４５次故障中,因润滑不良而发生的故障达１６６次,占２５．７％;因润滑方法不当而发生的故障达９２次,占１４．３％,两者共占４０％。可想而知,要确保柴油机的正常运转,发挥功率优势,延长使用期,机油的质量是至关重要的。笔者…     

EGR率对船用柴油机中低负荷燃烧排放性能影响的仿真及试验研究

在船用高压共轨柴油机TBD234V6上进行了中低负荷工况下EGR率对柴油机燃烧排放性能影响的试验研究。应用AVL-FIRE软件建模,对柴油机缸内燃烧过程进行CFD仿真分析。仿真和试验研究结果表明:中低负荷工况下采用EGR能够有效降低NO_x的排放。EGR率较小时,对柴油机的性能影响较小;当EGR率较大时,柴油机的工作性能恶化,soot排放迅速增多。特定工况下的CFD模拟结果显示:随着EGR率的增加,燃烧过程的最高压力和最高温度降低,放热速率减小,燃烧过程变得平缓。     

基于遗传算法的柴油PCCI发动机喷射参数的优化

利用遗传算法优化预混压燃（PCCI）柴油发动机的喷油压力、喷射夹角和喷射定时3个喷射参数的匹配关系,以达到氮氧化物和碳烟排放及指示燃油消耗率的最佳值．计算中将非支配排序遗传算法（NSGA2）、KIVA-3V和主从式并行算法（Master-Slave）耦合成KIVA3V-NSGA2-MS程序,优化PCCI燃烧以搜寻最优的...     

船舶中速柴油机喷油正时优化研究

以船用中速柴油机为研究对象,采用计算机仿真和台架试验相结合的方法对喷油正时进行优化。首先基于相应机型的理论参数设计模拟工况,通过模拟结果分析缸内燃烧与污染物排放,得到理论值范围内的最优喷油正时。根据最优值进行台架试验,验证最优的喷油正时参数。模拟结果表明：缸内燃烧过程中心相位会随着喷油正时的提前而前移,但总体的燃烧持续期变化不明显。缸内最高燃烧压力会随喷油提前角加大而增加,在上止点前8°和上止点前9°出现明显增量,喷油提前角继续增大,压力变化不明显。模拟排放数据表明上止点前10°喷油正时工况中,污染物排放性能达到最佳。台架试验结果证明,上止点前10°喷油正时的试验工况中,缸内循环效率和污染物排放性能达到最佳。     

船舶柴油机转速智能控制系统仿真

以MTU16V396柴油机为对象,建立了柴油机控制系统的简化传递函数和执行器模型。采用PID控制,并利用遗传算法优化控制器参数,对柴油机动态调速过程进行仿真分析,和基于Z-N(Ziegler-Nichols)法的参数整定方法做了比较,结果表明遗传算法的性能远优于传统的参数整定法。     

基于数值模拟的某柴油机燃烧室优化研究

用AVL FIRE软件建立了柴油机喷雾燃烧过程研究的计算模型,根据模型分析了燃烧室关键特征对经济性和排放的影响,并设计了燃烧室优化方案。研究发现,在A100工况,优化方案改善了油气混合状况,提高了空气利用率,并加速了燃烧后期速度,使得经济性得到提高,同时NO_x排放也有所增加;而在部分负荷A25工况,优化方案降低了燃烧室碗底的流动速度,减少了壁面传热损失,经济性得到提高,同时NO_x排放也有所降低。发动机台架试验结果表明,相对于原始方案,优化方案的外特性油耗平均降低了约2.0g/(kW·h);ESC循环加权油耗降低了2.2g/(kW·h),且加权NO_x比排放相当。     

喷孔参数对高压共轨船用柴油机燃烧与排放影响的仿真研究

为研究喷孔参数对高压共轨船用柴油机燃烧与排放的影响,应用三维CFD软件对采用3种不同喷孔方案的某船用柴油机燃烧流场和排放进行了数值计算,计算的缸内示功图与实测结果基本吻合.模拟得到了不同喷孔方案下的燃油液滴分布、流场分布、缸内燃烧温度和压力分布,以及NOx和Soot质量分数分布等,同时还得到了油耗与指示功率.对比分析表明:喷孔直径和数目影响燃油雾化和蒸发,影响油气混合质量,进而影响NOx与Soot的排放.通过综合考虑动力性、经济性和环保性,选择喷孔孔数为8、喷孔直径为0.37 mm的喷孔方案为最优方案.     

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。     

船用中速柴油机预测模型的自动标定与优化

为解决柴油机预测模型参数过多导致的标定困难问题,采用遗传基因算法对搭建的船用中速机DIjet预测燃烧模型进行智能标定。借助最大缸内压力以及对应的曲轴转角快速完成缸压曲线标定,相较于传统手动标定,标定时间可缩短到几十分之一。在进行柴油机整体功率验证后,对NO_x排放进行标定,形成一套简便可行的智能标定流程。在完成标定的模型上进行NO_x排放及有效燃油消耗率（brake specific fuel consumption,BSFC）优化,在考虑两者不同权重系数的情况下得到更优的帕累托前沿面。     

燃料物性和喷油策略对船用柴油机性能和排放影响的模拟研究

采用多维数值模拟的方法系统研究了不同燃油性质和喷油策略对船用柴油机性能和排放的影响。研究结果表明:无论使用重油还是轻油,采用顺序喷射、预喷和后喷都能在降低燃油消耗率的同时降低NO_x排放;顺序喷射方案能在两个喷油器的喷射间隔为4°时达到最低的燃油消耗率;大比例预喷匹配合适的主预喷间隔容易获得较低的燃油消耗率,小比例预喷匹配合适的主预喷间隔容易获得较低的NO_x排放;后喷策略对燃油消耗率改善不明显,随着主后喷间隔增大或者后喷油量的增加,燃油消耗率均呈现增加的趋势。     

一种船用柴油机监测系统串口抗干扰算法研究

针对柴油机监测系统串口通信中出现的问题，在分析KMP算法特点的基础上，对其应用结构进行改进，并将改进后的算法应用到上位机与机旁箱的串口通讯中。该算法将模式与主串中对应的子串的相似程度进行评估，并根据相似程度的大小决定是否响应命令。试验表明:采用该方法后，监测系统串口通讯的抗干扰能力有很大提高，运行稳定性增强。