基于米勒循环的煤层气发动机部分负荷性能优化

利用GT-POWER软件建立某点燃式预混合煤层气机模型,针对点燃式气体机部分负荷存在节气门节流损失问题,分别在75%,50%,25%负荷时,利用VVT和VVL技术实现米勒循环,减少进气量以实现负荷控制,并与原机纯节气门控制法的发动机的换气过程、经济性能及排放性能对比。研究结果表明,通过进气门早关或晚关均可实现部分或全部替代节气门,从而减少了发动机泵气损失,提高热效率。但是当进气门早关角过大时,由气门升程减小导致的节流损失超过节气门带来的节流损失,导致泵气损失增大;而进气门晚关角过大时,进气推出损失也会导致泵气损失增大。     

汽油机无节气门SVSC系统的仿真分析

设计一种无传统节气门的新型串联气门速度控制(series valve speed control,SVSC)系统替代点燃式发动机传统节气门式进气系统,在一定范围内实现气门正时连续变化,降低发动机中小负荷时进气过程的泵气损失,提高燃油经济性。以试验数据为参数,基于数值模拟软件GT-power搭建某单缸汽油机模型,并基于Ansys-fluid软件进行数值分析。通过对比SVSC和节气门2个进气系统整个工作循环的示功图和各状态参数、内部流体的压力、速度、温度云图等,分析2种系统在相同工况下的泵气损失以及内部的流体状态。结果表明:发动机在相同状态的中小负荷下,与传统节气门式进气相比,SVSC系统内部流体的节流损失小,进气前后的压差和进气过程中的泵气损失小,燃油消耗率低,发动机的燃油经济性好。     

全可变液压气门机构对汽油机泵气损失及机械效率的影响

设计一种全可变液压气门机构(fully hydraulic variable valve system,FHVVS),实现气门最大升程、开启持续角和配气相位的连续可变,通过进气门早关方式取代传统节气门来控制发动机的负荷。试验结果表明:与传统节气门汽油机相比,无节气门汽油机可以显著降低中小负荷工况下的平均泵气损失压力,大幅度降低泵气损失、提高机械效率。在小于等于50%负荷工况点,发动机转速为2000 r/min时无节气门汽油机的机械效率可以提高3. 6%～10. 2%,3000 r/min时机械效率可以提高2. 8%～7. 1%。     

可变进气门升程对汽油机泵气损失的控制及对燃烧过程的影响

为了降低汽油机部分负荷泵气损失,改善燃油经济性,在自主开发的进排气门升程和相位全可变的4VVAS(4 variable valve actuation system)单缸汽油机上开展了可变进气门升程控制负荷的试验研究,研究了进气门升程对进气量和负荷的控制作用以及进气门升程控制对泵气损失以及燃烧过程的影响,比较分析了采用可变进气门升程对汽油机性能的影响.研究结果表明.保持节气门全开,通过采用进气门升程调整的负荷控制方式,与节气门控制负荷方式相比,部分负荷的泵气损失可以降低20%～30%,指示燃油消耗率降低3%～12%,中低转速下机械损失也有所降低.但是燃烧过程持续期会变长,影响了燃油经济性的进一步改善.     

泵气平均有效压力变化规律的试验研究

为减小某增压6缸柴油机在改进设计时的泵气损失,对此柴油机在不同负荷特性下泵气平均有效压力的变化规律进行了试验研究.利用缸内压力和进排气压力波研究了泵气平均有效压力的变化规律.试验结果表明:在不同的负荷特性下,泵气平均有效压力分布情况有三种:全部为正值;随负荷增加由负值过渡至正值;全部为负值.在不同转速下,相同扭矩测试点的泵气平均有效压力进行横向对比时,变化规律是相同的,从低速到高速,泵气平均有效压力都是由正值逐渐变为负值.     

负荷控制方式对汽油机燃油经济性的影响

采用全可变气门机构是改善汽油机燃油经济性的有效措施.在一款进排气门相位和升程均连续可变的4缸汽油机上研究了节气门负荷控制、进气门最大升程负荷控制和负气门重叠角负荷控制等3种负荷控制方式下的汽油机燃油经济性.对3种负荷控制方式下的泵气损失、气门机构驱动功率以及燃烧持续期进行分析.结果表明,在小负荷下采用无节气门负荷控制的汽油机,由于气门最大升程的降低而造成的气门机构驱动功率的减小是汽油机燃油经济性改善的重要原因,其改善效果与泵气损失降低对燃油经济性的改善效果相当.     

变频调节技术在火电厂系统中的应用分析

我国火电系统的泵与风机基本上都采用分流或节流等手段来调节,这种方式人为地增加管网阻力以减小流量,造成阻力损失相应增加,而此时泵与风机的特性曲线不变,叶片转速不变,系统输入功率并无减少,而是白白地损失在节流、分流过程中.采用变频调节则可大大地减少这部分损失,尤其是对于经常处于低负荷下运行的泵与风机采用变频调节后节电效率可达20%～60%.     

BEST系统变工况特性及控制方式研究

为分析抽汽背压式汽轮机(Backpressure Extraction Steam Turbine,BEST)回热系统的变工况工作特性及保证小汽轮机与给水泵之间的功率匹配,提出采用小发电机、节流阀、补汽阀的3种控制策略,根据汽轮机、回热加热器等主要设备的变工况过程建立BEST系统的变工况数学模型,分析各负荷下BEST和给水泵系统的功率匹配特性和回热系统抽汽参数的变化规律。研究表明:小汽轮机与给水泵的功率差值随着负荷降低先增加后降低,最大值出现在约50%负荷左右;采用小发电机调节,BEST末级排汽流量与压力近似不变;采用节流阀调节,BEST末级排汽流量与压力随负荷降低而降低;采用补汽阀调节,BEST末级排汽压力与流量随负荷降低而升高;小发电机调节方式的热经济性最佳,相对于其他两种调节方式的热耗率明显偏低,节流调节方式存在节流损失,补汽阀调节在BEST末级排汽供汽中引入了大量经过再热的抽汽,提高了抽汽过热度,降低了系统效率。     

废气再循环对车用汽油机热功转换过程的影响

为提高车用汽油机部分负荷下的燃油经济性,探讨了废气再循环(EGR)对汽油机热功转换过程的影响。基于某款汽油机的性能试验数据,搭建并标定其仿真模型,研究了多种部分负荷工况下EGR对汽油机性能的影响。结果表明:就换气循环而言,随着EGR率的增大,进气压力增大,泵气平均有效压力(PMEP)减小,未冷却的EGR对PMEP减小的幅度更大;就高压循环而言,燃烧温度下降导致传热损失下降,从而使高压循环热效率增加。由缸内热平衡分析可知,有效热效率的提高主要依赖于缸内传热损失的减小,其次才是泵气损失的减小。在1 300r/min、0.295MPa时,采用20%的EGR率可以使有效热效率提升4.5%。     

排气背压对发动机性能影响的研究

研究了在WOT工况下不同的排气背压对GDI发动机泵气损失、扭矩以及油耗率的影响,理论分析了排气背压对泵气损失的影响,主要通过分析背压对残余废气系数以及充量系数的影响,来研究其对泵气损失的影响。利用boost软件建立一维仿真模型,并通过台架试验获得发动机性能曲线,验证模拟与试验的匹配性,结果表明仿真结果与台架试验基本相符:随着排气背压的增大,泵气损失与油耗率均增加;在1000~1500 r/min范围内,排气背压对扭矩基本无影响,在1500~5500 r/min,扭矩随着背压的减小而增大。     

无节气门负荷控制策略对汽油机性能影响的研究

在汽油机上取消节气门,采用可变气门升程和气门定时控制进气量,继而控制发动机负荷,实现汽油机的无节气门负荷控制.针对一台4缸汽油机采用可变气门驱动负荷控制方式建立了无节气门汽油机仿真模型,并得到试验验证.在此基础上研究了不同负倚控制方式对汽油机性能的影响.结果表明,采用可变气门开启持续期(VET)负荷控制方式可以有效降低汽油机部分负荷泵气损失,最大降低幅度达到57%,同时比油耗降低了5.63%.VET同样可以使伞负荷时低速转矩和高速功率得到提高,其中低速转矩提升达到了27.8%.但VET实现汽油机怠速控制较为困难,需要同时采用降低气门升程的(VVL)控制方式,该控制方式下泵气损失有所提高,但是气门升程降低造成进气流通特性的改变使燃油雾化及燃烧得到改善.     

混合动力汽车发动机起动过程阻力矩研究

为研究功率分流式混合动力汽车发动机起动过程,建立了动态阻力矩模型,在此基础上开展了发动机缸内压力试验,基于泵气阻力矩和往复惯性力矩公式,结合试验参数和数据,通过Matlab/Simulink对泵气阻力矩和往复惯性力矩进行了仿真计算。在30℃水温条件下开展了摩擦阻力矩试验,获取了静摩擦与动摩擦阻力矩数据。为研究节气门开度、初始曲轴转角和发动机水温对起动过程阻力矩的影响,开展了各转速下不同节气门开度缸内压力试验、不同初始曲轴转角静摩擦阻力矩试验和不同发动机水温动摩擦阻力矩试验,通过不同初始曲轴转角发动机拖转试验对动态阻力矩模型进行了验证。结果表明:通过对混合动力发动机起动过程阻力矩进行理论建模与试验,可以准确模拟混合动力发动机起动过程中的动态阻力矩特性。     

变频调速在离心泵上的应用

变频调速在离心泵上的应用沈阳市辽中化工总厂任东油水泵在实际运行中普遍存在着匹配不合理及在调节流量、压力过程中大量的节流损失等，造成严重的能源浪费现象。在生产中，随着管网压力等工况的变化，需要经常调节泵的压力、流量，以保持生产系统的平衡与稳定。根据离心...     

宝马全可变电子气门控制系统探讨

详细介绍了宝马全可变气门控制系统的结构、工作原理及其特点。该系统包括Valvetronic机构和VANOS机构，能够在一定的范围内连续调节气门的正时与升程，实现发动机的无节气门负荷调节，降低了发动机的泵气损失，改善了发动机的性能。     

钟罩型风帽经阻力增减改造后的特性研究

基于钟罩型风帽实验建立数值计算模型,对风帽内部压力损失集中程度展开分析并提出风帽增、减阻力改造方案,针对不同直径的节流钢和开孔孔径展开研究,结果表明:增阻力改造时,风帽流量随着节流钢直径增大而减小且减幅逐渐增大,当节流钢直径从0 mm增加至35 mm时,风帽流量仅减低2.4%;当节流钢直径从35 mm增至50 mm时,风帽流量减幅增至14.8%。减阻力改造时,风帽流量随着开孔直径增大而增大且增幅逐渐减小,当开孔直径从0 mm增加到35 mm时,风帽流量增加14.7%;当进一步增加开孔直径至55 mm时,减阻力改造效果增加不明显。     

增压6缸柴油机排气压力波变化规律的试验研究

针对某增压6缸柴油机进行了不同负荷特性下的排气压力波测量,分析了不同负荷特性下排气压力波的变化规律.试验结果表明:对于增压6缸柴油机,当配气相位相同时,在不同的负荷特性下,排气压力波平均值的变化规律是相同的,排气压力波平均值随着扭矩的增加而增大;不同转速下相同扭矩测试点的排气压力波平均值进行横向对比时以及在外特性上,排气压力波平均值随着转速的增加而增高.在不同的负荷特性下,排气压力波强度的变化规律是相同的,排气压力波强度随着扭矩的增加而增高;不同转速下相同扭矩测试点的排气压力渡强度进行横向对比时,排气压力波强度随着转速的增加而增高,但是在外特性上,随着转速的增加,排气压力波强度先增加后减小.     

可调二级增压柴油机旁通阀特性和调节规律的试验

对柴油机应用可调二级增压系统进行了全工况的试验研究.结果表明,涡轮旁通阀可以对增压压力进行调节进而影响柴油机的性能.可调二级增压系统可以增大柴油机中低转速的增压压力,改善碳烟排放;当循环供油量增加后还可以提高中低速时的外特性转矩.中低转速中高负荷时,两级增压会提高进气量改善燃烧,明显地提高了燃油经济性.中高速时,进气量的提高没有明显地改善燃烧的效果,反而造成泵气损失增大,基于经济性考虑应开启涡轮旁通阀,与此同时为避免节流效应压气机旁通阀也应开启将高压级增压器完全旁通,旁通后由于复杂的进排气管增加了流动损失使得油耗略有升高.     

稀释方式与进气包角对发动机影响的试验研究

基于1台带有低压废气再循环系统(EGR)的涡轮增压直喷汽油发动机,使用2种进气凸轮包角,首先研究了米勒循环部分负荷燃烧特性,之后研究了米勒循环、奥托循环耦合EGR、稀薄燃烧(简称稀燃)等技术的节油潜力。结果表明,米勒循环在部分负荷节气门开度大、进气压力高、泵气损失小,燃烧重心提前,燃烧持续期变长,排气温度上升,能减少有效燃油消耗率(BSFC),但随着负荷的增加,节油能力下降。米勒循环的进气包角小,进气时间短,进气门升程低,进气门处的节流损失大,导致米勒循环的缸内滚流比、湍动能、缸内湍流速度与活塞平均速度的比值(U_(prime)/C_m)大幅下降。米勒循环与奥托循环发动机稀燃的节油能力均大于EGR。由于米勒循环缸内主要流动参数低于奥托循环,米勒循环在搭配EGR技术和稀燃技术时的燃油经济性改善程度明显低于奥托循环。米勒循环机型的后续优化方向是提高缸内滚流强度。     

电厂凝结水泵运行偏离设计工况的原因分析

对电厂凝结水泵运行与设备选型的数据进行了对比分析,指出凝结水泵一般采用定速泵节流调节方式,由于设计考虑老化裕量及运行调节的不确定因素,普遍存在运行与设计的偏差情况,从而使实际运行存在节流损失,因此建议电厂根据实际负荷情况进行经济比较,选择疑泵变频技术改造。     

端壁相对运动对压气机叶栅间隙流场影响的数值模拟

压气机端壁与叶片间的相对运动是影响叶顶间隙气流流动的重要因素.采用数值模拟的方法考察了端壁运动对不同叶顶间隙压气机叶栅内三维流场的影响.结果表明:端壁相对运动改变了叶栅间隙流场结构,叶栅通道内出现向相邻叶片压力面运动的刮削泄漏涡,上通道涡及叶顶分离涡受到抑制,叶尖负荷增大,间隙泄漏流量增加,叶栅总损失由于叶顶区掺混损失减少而减少.