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。     

论船用低速柴油机的发展

简要介绍国外和我国目前的低速柴油机的发展状况,预测低速柴油机的发展趋势。     

首台7RTA52U低速船用柴油机制造

ＲＴＡ５２Ｕ船用低速柴油机是在母型机基础上应用最新技术,通过改进、提高和强化手段而发展成的新系列产品,为目前世界上最先进的船用低速柴油机之一。本文通过技术性能指标、主要结构改进设计、柴油机试验过程等方面的论述、介绍了首台７ＲＴＡ５２Ｕ的特点及研制情况。     

直喷式柴油机实现最佳燃烧的喷孔直径预估

提出了一种实验表达式，作为确定最佳喷孔直径的有效方法，为得出这一表达式，使用燃烧分析仪测量气缸压力，对８０个循环的气缸压力值进行平均。高压油管压力传感器接在喷油器体进油口处。针阀升程用电感式针阀升程传感器测定。根据实现数据提出了计算直喷式柴油机喷孔直径的表达式。所提出了的表达式的可靠度已由从５种不同柴油机上取得了实验数据所证实。结果表明，在发动机处于高速时，由表达式算出的喷孔直径值与实际油嘴喷孔值     

某型柴油机喷油提前角对缸内燃烧影响的研究

采用AVL631燃烧分析仪和AVL i60排放测试系统对某型船用柴油机不同提前角下的缸内燃烧压力、排气烟度、NO_x排放、油耗数据进行采集,并对采集到的数据进行分析。总结出不同喷油提前角对该型柴油机燃烧性能的影响,为该机型的后续改进提供依据。     

船用低速电控柴油机实时仿真模型开发研究

在分析低速机控制系统功能的基础上,确定了船用低速电控柴油机实时仿真模型功能,利用模块化建模方法开发了低速机缸内工作过程、进排气过程、涡轮增压器、中冷器等各个子模型,并针对电控系统的控制需求,建立了燃油喷射、排气门、辅助风机等独立的仿真子模型作为电控系统的受控对象,可使仿真得到的性能参数随控制参数的改变而实时变化,最后将实时仿真模型与硬件在环硬件进行了集成,对开发的低速机实时仿真模型进行了精度及实时性的验证。通过仿真数据与试车报告中的试验数据进行对比,实时仿真模型模拟的稳态工况下数据与试验数据最大误差在5%以内,运行在实时仿真机中的实时因子小于1。开发的低速机实时仿真模型精度和实时性满足硬件在环仿真测试要求,可将其用在低速机硬件在环仿真系统,开展低速机电控系统的功能测试。     

共轨柴油机不同喷孔形式对燃油喷雾及燃烧特性的影响

采用CFD软件,基于欧拉法和拉格朗日离散法分别模拟喷油器内部流动及喷射特性,并将喷射计算结果导入燃烧模型实现联合仿真。仿真计算不同喷孔形式的喷射特性,得到了其内部速度、压力、气相体积分数(空穴)及喷雾场。仿真结果表明:在相同轨压下,小孔径喷孔油滴速度较大、贯穿距长、喷雾锥角小;燃烧湍流动能大,且较多soot打在气缸盖上,影响柴油机的可靠性。     

船用大功率低速柴油机燃油喷射装置

一、前 言 船用大功率低速二冲程柴油机是当代船舶推进的主要动力装置。在全世界装船动力装置中,低速机约占四分之三,在远洋船舶动力装置中,低速柴油机则占绝对优势。此外,低速机亦可以配用低速电机作为电站动力用于发电,由于低速机维修成本低,可以燃烧廉价的重油。我国的柴油电站使用低速机的也越来越多。     

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。     

船舶柴油机燃烧技术研究

浅析了船舶柴油机燃烧技术研究的背景和现状,重点介绍了新燃烧概念、废气再循环、高压燃油喷射、进气增压与可变配气、替代燃料、智能燃烧控制等技术的研究进展。通过对相关研究工作的分析和总结,凝练出了船舶柴油机燃烧技术领域的基础和热点科学问题。     

船用低速柴油机电控喷油器多参数优化匹配

为了更好地优化电控喷油器性能,笔者基于自主设计的一种船用低速机电控喷油器结构,借助AMESim 软件搭建了电控喷油器的仿真模型,利用专用试验平台试验验证了模型的准确性。随后通过开展各结构参数对电控喷油器性能影响灵敏度量化分析,筛选出对电控喷油器性能影响较大的结构参数,并采用正交试验和遗传算法两种优化法相结合的数值模拟方法,以提高电控喷油器针阀响应速率为目标,对电控喷油器开展了参数优化匹配,得到了关键结构参数对电控喷油器针阀动态响应特性的影响权重和最佳参数组合。结果表明：出油量孔直径是对针阀响应特性影响权重最大的结构参数,控制活塞直径和进油量孔直径次之,而控制腔容积和针阀弹簧预紧力 影响相对较小;应用正交试验法优化后,与原参数方案相比,参数优化后针阀上升时间缩短了1ms,针阀下降时间缩短了1.4ms;通过应用遗传算法优化,相比于原参数方案,参数优化后电控喷油器针阀响应特性明显改善,针阀上升时间下降了40.9%,针阀下降时间缩短了29.1%。     

船用低速柴油机气缸润滑技术研究综述

基于国内外船用低速柴油机气缸润滑技术的发展现状,分析船舶低速航行、使用低硫油和天然气给船用低速柴油机气缸润滑带来的问题以及对策。对现有气缸润滑效果监测手段存在的主要技术问题进行分析,指出低速柴油机气缸润滑技术的发展方向。     

船用低速机EGR系统卧式洗涤器模拟仿真研究

EGR洗涤器是EGR系统的关键部件,起到防止含硫物质对EGR系统管路腐蚀的作用。对所研发的EGR洗涤器进行模拟仿真研究,发现:为增加烟气在填料层中的接触表面积,保证气液两相的充分接触,须延长填料层长度;该洗涤器烟气进出口及内部填料层位置布置能够较好地保证洗涤器内烟气的流动与混合;洗涤器内布置方式满足烟气静压力场压降要求。经优化后的洗涤器应用于某自主品牌低速柴油机EGR系统上,经第三方测试:硫氧化物脱除效率达95%,满足设计使用要求。     

柴油机基于缸压的闭环反馈控制技术

为改善柴油机预混合燃烧(PCCI)模式下的燃烧稳定性和分缸均匀性,研发了基于缸压的闭环反馈控制技术.该系统采用由两个控制单元组成的分布式结构,燃烧状态解析单元(iCAT)实时采集发动机各缸缸压-曲轴转角数据,计算缸内燃烧状态指标如平均指示压力(IMEP)、50%放热点(CA50)等,并将结果通过CAN网络发送到发动机控制单元(ECU),ECU据此对喷油参数进行调整,以精确控制发动机的燃烧状态.试验在一台经过系统升级的4缸2.5,L高压共轨柴油机上进行,结果表明,iCAT实时计算精度与燃烧分析仪测量精度基本一致,与燃烧分析仪数据相比,IMEP最大偏差为0.53%,CA50最大偏差为0.33,°,CA,闭环控制后,无论是传统CI燃烧还是PCCI燃烧,燃烧稳定性和各缸不均匀性都得到明显改善.     

机车柴油机喷油嘴三维流场数值模拟及其改进研究

通过FLUENT软件利用可压缩流体的三维湍流模型和无粘流动模型对改进前后喷油嘴内流场进行了数值模拟。对比研究发现,90°密封座面的压力损失小于60°密封座面;随着喷射压力的提高喷油嘴流量系数有减小的趋势;喷孔倒角可以增大喷油嘴流量系数,同时可以减少高压喷射带来的压力损失。在高强化中速机车柴油机上220 000 km的实际运用结果表明,该型针阀偶件大大减少了故障率,并且其工作可靠性、使用寿命有大幅度提高。     

多段喷射对低速二冲程船舶柴油机燃烧与排放的影响

使用CONVERGE2.3对一台EX340EF-UA二冲程船机建立了三维模型,通过数值模拟研究了75%负荷工况时多段喷射对船机燃烧与排放的影响.模拟结果与实验数据有较好的吻合.模拟结果显示,顺序喷射使NO_x排放减少,燃油消耗率略有增加,碳烟排放随着顺序喷射间隔的增大而增大.小主预喷间隔匹配合适的预喷率易获得较低的NO_x排放,大主预喷间隔匹配合适的预喷率易获得较低的燃油消耗率.采取合适的主预喷间隔和预喷量可以实现NO_x排放和燃油消耗率的同时降低.