带有相继增压的旁通补燃动力涡轮复合式发动机的计算分析

本文在研究法国旁通补燃增压柴油机、德国相继增压柴油机的基础上，提出了旁通补燃与相继增压相结合的动力涡轮复合式发动机方案，并对它的实际工作过程、性能特点及提高功率的潜在能力，进行了电算预测，从理论上证明了这种复合发动机方案不仅具有旁通补燃、相继增压系统的一切优点，而且具有更大的优越性，在高功率的活塞式发动机方面提出了一个新概念和方向。     

船用柴油机进排气旁通阀开启工况和控制策略研究

使用相继增压技术可以充分发挥高速、高功率密度船用柴油机的性能优势,但是在相继增压技术的使用过程中,依然存在涡前排温超限和增压器喘振等风险。尤其是在船机推进加载的瞬态过程中,喘振现象的出现会极大地影响加载时间。为了降低上述风险,本文对进排气旁通阀开启工况和控制策略进行了研究。研究结果表明:稳态工况时,开启进排气旁通阀,有利于降低低速外特性工况的涡前排温和烟度;瞬态工况时,开启进排气旁通阀,可以降低增压器喘振风险,从而使瞬态推进加载时间从120秒缩短到30秒。此外,先进的控制策略可以使进排气旁通阀在增压器瞬态切换工况时更精准地发挥降低喘振风险的作用。     

船用相继增压柴油机1TC_2TC切换过程仿真分析

相继增压技术是改善船用柴油机低负荷性能的主要手段之一.1TC/2TC切换时机与切换过程对相继增压柴油机的瞬态性能有较大影响.建立了船用相继增压柴油机的准稳态数学模型,对典型船用相继增压16PA6STC柴油机1TC/2TC切换过程的动态性能进行了仿真分析.研究结果表明,对相继增压柴油机1TC/2TC切换过程而言,比较合适的切换时机是在打开受控增压器的燃气阀后,待受控增压器的转速略超过基本增压器时即打开受控增压器的空气阀.16PA6STC柴油机1TC/2TC的切换延迟时间选择2.7 s比较合适.     

带有进排气旁通的相继增压柴油机的计算分析

建立了带有进排气旁通的相继增压柴油机稳态仿真程序,缸内过程采用充满与排空法,进排气过程采用一维非定常流动模型,选择有限体积法对其进行离散求解。对某船用带有进排气旁通的相继增压柴油机,进行了多组性能模拟计算,结果表明:计算结果与试验数据基本一致;柴油机转速在855～920 r/min时,开启旁通阀,能增加压气机的空气流量,避免喘振,并提高了增压压力,降低了排温,改善了柴油机的大扭矩性能,但柴油机的经济性有少量降低。     

船用柴油机相继增压系统性能研究

柴油机高增压会带来严重的部分工况问题,主要有部分工况热负荷较高和容易造成压气机的喘振．柴油机相继增压有效地解决了高增压柴油机低工况问题：改善了低工况燃油经济性,降低了热负荷、减少了喘振可能性等．     

不同进气条件相继增压控制策略的仿真研究

根据结构参数和试验数据建立相继增压系统仿真模型。通过试验与计算结果的对比验证该模型,并采用该模型对相继增压控制策略进行研究。根据试验与计算结果确定相继增压的切换策略为切入压气机的打开或关闭应该晚于涡轮的打开或关闭,避免了压气机的喘振及增压空气由进气管向压气机倒流。压气机延迟打开时间随环境压力的降低而升高,随环境温度的降低而降低,压气机延迟关闭时间随环境压力和温度的降低而降低。高原与标准环境相比,延迟打开时间变长,延迟关闭时间变短。     

中速柴油机相继增压控制系统研制

以改善大功率中速船用柴油机性能,尤其是低工况性能为目的,研制了带进排气旁通和高工况放气阀的相继增压控制系统。详细介绍了该控制系统的整体结构、系统功能、工作流程等。采用可编程逻辑控制器(PLC)实现控制系统功能。试验验证表明:所研制的控制系统达到设计要求,工作安全可靠。     

相继增压柴油机并车推进装置控制策略优化研究

建立了采用相继增压技术柴油机为主机的某柴-柴联合(CODAD)动力装置的仿真模型,包括相继增压柴油机、电子调速器、传动装置、调距桨、舰体等部分。在模型的基础上,对CODAD动力装置的工作制,相继增压切换点的选取进行了分析,根据仿真结果,优化出了正常航行模式下合理的工作制。     

柴油机相继增压切换过程阀门耦合控制研究

为解决相继增压系统切换过程中压气机喘振和倒流问题,建立了GT-Power/Simulink相继增压系统耦合仿真计算模型,并对切换过程压气机动作延迟时间的影响规律进行研究。仿真结果表明:压气机延迟关闭可以避免压气机的喘振现象;压气机延迟开启可以避免压气机的倒流现象。合理的阀门控制策略可以使切换过程增压压力的波动减少9.3%～21.6%。     

新型相继增压系统对船用柴油机性能影响的研究

将传统定涡轮相继增压系统的主增压器替换为可变截面涡轮增压器（Variable geometry turbocharger,VGT）,完成VGT相继增压（VGT-Sequential Turbo Charging,STC-VGT）系统改造及其开度控制装置设计。通过试验,研究0%、10%、25%、40%、55%、70%、85%和100%八个不同开度对STC-VGT增压柴油机分别以1/2TC运行的性能影响。结果表明：STC-VGT系统1TC运行时,相比原机,动力性改善明显,NOx排放量升高,Soot排放量降低,同时,随着负荷的增加,燃油消耗率均呈现先降低后升高的趋势;以2TC运行,当VGT开度大于70%时,动力性整体相比原机有所下降,最大降幅约为1.16MPa,NOx排放量降低,Soot排放上升,燃油消耗率整体高于原机。之后,建立多目标灰色决策模型,通过主客观赋权的方法计算得出1/2TC各研究负荷所对应的最佳VGT开度,并根据燃油经济性最优原则确定STC-VGT系统1/2TC切换点为50%Pe0、切换开度为0%。最后,对STC-VGT系统性能进行评估,其结果表明：该系统以各负荷最佳VGT开度运行时,燃油经济性整体优于原机,且10%Pe0≤Pe<80%Pe0时,也优于传统定涡轮相继增压;同时Soot排放性能整体优于原机和传统定涡轮相继增压,但NOx排放与之相反。因此,柴油机采用STC-VGT系统动力性、经济性和Soot排放性均得到有效提升,但NOx排放性能有所下降。     

某特种废气旁通式涡轮增压柴油机功率提升分析

针对某特种柴油机在特殊环境工作时存在进气不足、排气受阻、燃烧恶化、排温升高、功率及燃油经济性下降严重等问题,提出匹配废气旁通式涡轮增压系统的方案.基于GT-Power平台构建了该特种柴油机一维性能仿真模型,并进行试验标定;在此基础上对废气旁通式涡轮增压系统进行了匹配仿真分析并试验验证.结果 表明:该特种柴油机匹配废气旁...     

基于dSPACE的柴油机相继增压系统试验研究

为了加快柴油机相继增压控制系统的开发进度,降低开发成本,选用dSPACE实时仿真平台作为相继增压系统控制原型,在TBD234V12相继增压柴油机试验台上进行了相继增压稳态性能试验和动态切换试验。试验结果表明:基于dSPACE实时仿真平台开发的相继增压控制软件及自制硬件电路可以实现对相继增压系统的有效控制,确定以经济性最优为原则的相继增压切换边界。根据动态切换试验数据,确定TBD234V12柴油机相继增压切换延迟时间合理范围为0.5～1.0s。     

可变几何排气管增压系统在船用发动机上的模拟试验研究

可变几何排气管增压系统通过安装在排气管上的可控阀门来实现增压方式的转换,它能够较好的实现船用发动机高低转速工况的兼顾.笔者对自己提出的一种新型的适用于船用8缸机的可变几何排气管增压系统进行了模拟试验,并与原机MIXPC增压系统进行了对比分析.结果表明:新设计的可变几何排气管增压系统阀门开关的切换点负荷为85%;各个负荷的涡前排温比原机都有明显下降;在负荷25%阀门关闭时燃油消耗率比原机下降18,g/(kW.h),在负荷100%阀门打开时燃油消耗率和原机水平相当.     

相继涡轮增压柴油机推进特性的稳态及瞬态试验研究

对某柴油机采用大小涡轮相继增压系统进行了推进特性的稳态及瞬态试验研究。对柴油机分别采用小涡轮增压器、大涡轮增压器以及大小2台涡轮增压器并联3种增压方案进行推进特性的稳态试验,并对试验结果进行了比较分析,确定了该相继增压系统的两个切换工况点分别为40%和80%负荷工况。在各切换工况下进行了阀门不同切换时间的瞬态试验,通过分析切换过程中发动机各性能参数的变化,确定了各阀门的开闭顺序及延迟时间:在40%和80%负荷工况点切换时,阀门VCS滞后阀门VTS开启的最佳时间分别为0.6s和0.4s,阀门VCS滞后阀门VTS关闭的最佳时间均为0.2s。     

车用柴油机大小涡轮相继增压系统固定转速切换的试验研究

针对某车用柴油机采用两台不同尺寸涡轮增压器的相继涡轮增压系统进行了试验研究。对柴油机分别采用大增压器、小增压器和大小增压器并联的3种方案进行外特性试验,通过分析试验结果初步确定了系统的两条固定转速切换线。对大小涡轮相继增压系统进行切换试验研究,并对切换过程中发动机转速的波动情况进行了分析,最终确定大增压器与小增压器相互切换的上下行转速分别为1380 r/min和1335 r/min,大增压器与大小两台增压器并联相互切换的上下行转速分别为1970 r/min和1955 r/min。最后,对固定转速切换的可靠性进行了试验验证。     

MMPC涡轮增压系统在柴油机上的应用

主要介绍了一种新近发明的MMPC涡轮增压系统及其性能模拟计算研究,和在8L250Z柴油机上的试验结果,说明MMPC涡轮增压系统能抗扫气干扰、增大扫气系数及降低油耗率。这是一种结构最简单、高性能的涡轮增压系统。     

船用中速柴油发动机可靠寿命的优化

船用中速柴油发动机使用寿命各不相同。即使出自于同一家制造厂,型号、性能和质量都相同的船用中速柴油发动机。其使用寿命在实际使用中往往相差很大。有的发动机在其工作年限中一直工作正常;而有的发动机则故障不断,如缸套、活塞、轴承出现裂痕、高度磨损、拉缸、漏油、漏水。发动机异常振动等,甚至有些故障会导致发动机报废。分析原因,除了燃油、