相继增压改善柴油机经济性与排放的试验研究

为了降低柴油机的有害排放,对TBD234V12船用柴油机进行了大小增压器的相继增压系统设计和改造,并对原机增压与采用大小增压器相继增压后的柴油机进行对比试验研究,着重对该柴油机作为船舶主机推进特性工况下的排放进行测试.试验结果表明,在1TC-S和1TC-L二区相继增压比原机常规增压在相同工况下NOx和SOOT的浓度都有明显的降低,NOx最大降低64%,SOOT最大降低达76%,而且燃油消耗率有所下降,表明采用大小增压器相继增压是降低船用柴油机中低负荷排放的一种有效措施.     

大小相继涡轮增压系统研究

根据内燃机进排气系统一维非定常流动模拟计算\"有限体积法——总变差减少\"程序,建立了某柴油机大小相继涡轮增压系统模拟计算程序.利用该模拟计算程序,在平均有效压力提高之后,对大小相继增压系统进行研究.结果表明:该柴油机使用大小相继涡轮增压系统之后,随着柴油机负荷的降低,切换点转速向着低转速方向移动,呈阶梯状分布.最后根据该切换规律整理出相应切换规律.     

船用柴油机电控系统半物理仿真平台开发研究

为了对电控系统功能、性能测试和验证,建立了基于平均值原理的16V396TE94船用增压柴油机的数学模型,并且基于Tesis DYNAware软件,建立了增压柴油机多控制需求的参数化仿真模型和动力传动系统仿真模型.利用所建立的仿真模型和dSPACE硬件平台构成虚拟柴油机,与接口设备、真实的柴油机电控系统和执行器相连接,组成半物理实时仿真试验平台.利用该平台进行了起动、调速、相继增压控制等功能与性能仿真,并将仿真结果与配机实验值进行了比较,结果吻合度达到90%,并且特性趋势完全一致.结果表明该仿真系统精度高、实时性好,能够满足电控系统功能及性能测试要求.     

基于燃烧器的相继增压系统切换试验研究

相继增压系统的动态切换特性对发动机性能有着重要的影响.为了研究切换延迟时间参数对相继增压系统切换过程的影响,搭建了由RR151增压器和J120增压器组成的相继增压热动力试验平台,利用燃烧器系统代替柴油机进行了相继增压系统的动态切换试验.试验结果表明,切换延迟时间对增压系统切换过程的平稳性有着重要的影响,切换延迟过短会引起受控增压器倒流,切换延迟过长将导致受控增压器压气机发生严重喘振.为了保证相继增压系统的平稳切换,控制系统应考虑综合因素设置切换延迟参数在合理范围内.     

一种改善船用柴油机性能的热力循环

为了改善涡轮增压柴油机的性能,本文提出了一种向缸内喷射不同工质的热力循环,建立了该循环的数学模型,推导了性能指标的计算式,给出了各种喷射参数与性能指标的关系,从理论上证明了该循环的性能得到了改善。研究表明,当柴油机的负荷较高时喷射液态工质,可以降低机械负荷和热负荷,减少NOx的排放;负荷较低时喷射气态助燃剂,可提高增压压力,改善低负荷性能。这种循环有助于提高压缩比,从而进一步改善涡轮增压柴油机的性能,较适用于船用高增压柴油机。     

进气旁通对小型增压柴油机扭矩特性的影响

本文叙述了柴油机增压后扭矩特性变差的原因,提出采用小流量、高压比的增压器和进气旁通系统,在柴油机常用工况的匹配方法来改善增压柴油机的扭矩特性。在柴油机高速时,放掉部份增压空气以抑制最高爆发压力和机械负荷热负荷。低速时再次打开旁通阀可防止压气机喘振。此外,本文还介绍了一种简单的电子控制系统及试验结果。     

涡轮增压柴油机匹配性能的改进方法

研究了改善涡轮增压柴油机匹配性能的两种方法,即废气放气阀方案和可变几何涡轮增压器方案.这两种方案是目前改善柴油机的低速匹配特性,降低排放的主要措施.特别是可变几何涡轮增压器能覆盖柴油机的整个工作范围,在全负荷和部分负荷下,既能增加低速转矩,又能保证高速功率不受到损失,还对降低油耗和排气温度有好处,经过原型机与这两种方案的理论研究及试验对比分析,证明了它是目前解决柴油机匹配特性的一种理想方法.     

喷气对相继增压柴油机切出过程影响研究

为了改善相继增压系统切出过程中柴油机的瞬态性能,在最佳切出延迟时间时进行了切出过程的喷气试验,研究了喷气对柴油机瞬态性能的影响,并对缸内燃烧进行了三维流场计算。研究结果表明:采用了喷气技术后,由于柴油机的进气压力增加,柴油机瞬态性能得到了明显改善;转速波动减少了42%,达到稳定转速时气缸工作循环数减少了46%。排放性能也得到了改善,烟度排放量减少约50%,HC排放量减少了约30%,CO排放量减少了约35%,但是NOx排放量增加了约20%。     

船用增压锅炉装置的降负荷控制策略

为提高增压锅炉装置降负荷速度,改善动力系统机动性,提出一种可行的快速降负荷控制策略.分析增压锅炉装置降负荷特性,结合已有研究成果构建某型船用增压锅炉装置的机理模型,借助Simu Works系统仿真平台搭建全系统模型,进行快速降负荷控制策略的仿真实验.结果表明:实验搭接的仿真模型可信度较高,与实际设备运行的误差在0.3%以内;该型增压锅炉装置匀速降负荷时,燃油流量调节阀的最大关阀速度为1.85(°)/s,需要172 s才能重新回到稳定状态,而分段式降负荷控制策略耗时缩短43.78%,且分段数越多,回归稳定耗时越短.研究成果对该型增压锅炉装置的监控系统设计和调节阀参数设定有一定的指导意义.     

相继增压柴油机瞬态切换喷油策略

针对相继增压柴油机切换过程中存在的问题,提出了利用多目标进化算法对TBD234V12相继增压柴油机的瞬态切换过程进行优化设计.选取切换延迟时间内的循环喷油量作为设计变量,在功率和最大爆发压力的约束条件下,采用Sobol序列产生初始均匀种群,利用Pareto的非支配排序的方法对相继增压柴油机瞬态切换过程的喷油规律进行了优化,最高可以使相继增压柴油机切换过程中转速波动及碳烟排量分别降低88％和79％.通过对TBD234V12相继增压柴油机切换过程燃油喷射MAP图进行优化,达到了改善切换过程瞬态性能的目的.     

基于双有机朗肯循环的柴油机余热回收系统性能分析

为了有效回收柴油机的尾气、冷却介质和进气中冷的能量,针对一台六缸柴油机,设计了一套双有机朗肯循环系统,结合Aspen plus软件对该系统进行建模,研究双有机朗肯循环系统的运行性能,分析柴油机燃油经济性.经研究发现,加装双有机朗肯循环系统可有效改善原柴油机的热力学性能和经济性能.在设定的柴油机工况下(转速2 000 r/min、转矩1 313 N·m),双有机朗肯循环系统的总净输出功率最高可达43.65 k W,柴油机-双有机朗肯循环联合系统的有效燃油消耗率和热效率分别可达191.24 g/(k W·h)和37.57%,相比于原柴油机可分别改善13.69%和15.86%.     

柴油机EGR电控系统设计与试验分析

针对增压直喷柴油机开展EGR技术的电子控制研究与应用,以降低NOx排放.依据柴油机EGR控制系统的工作特点和功能要求,以80C196单片机核心,进行了控制系统的电路设计和控制软件编写.根据发动机负荷特性试验对比分析,证实柴油机在应用EGR控制系统后,NOx排放降低19.9%,HC和CO排放略有增加,柴油机动力性和经济性与原机相当,通过对EGR回路的冷却,可以抑制PM排放增加,同时还验证了EGR电控系统设计合理,能够对EGR系统按照柴油机不同工况的最佳EGR率进行实时控制.     

喷油压力对直喷式柴油机性能和排放的影响

详细研究了高压喷射对CA6 1 1 0柴油机性能和排放的影响。试验结果表明 ,提高喷油压力是改善发动机性能 ,降低微粒排放的最有效措施。     

并联式气动-柴油混合动力可行性研究

为预测并联式气动-柴油混合动力发动机的性能,判断其可行性,建立了该混合动力发动机的工作过程理论模型并进行了数值仿真研究.结果表明,这种形式的混合动力发动机能实现其设计目的,即回收利用柴油缸排气废热以提升气动缸性能.在不对柴油缸工作造成明显负面影响的情况下,混合动力气动缸的动力性与经济性较纯气动缸均有较大幅度的改善.对整个系统而言,提高了能量利用率,减少了对矿物燃料的消耗.与纯气动缸的情况相似,混合动力发动机中气动缸在低转速、高负荷的工况下也有较好的性能,但可以避免纯气动缸在高转速工况下性能急剧恶化的现象.原理性论证实验的结果也证明了该混合动力的可行性.     

集成式电控单体泵特性及整机匹配

根据传统直列泵泵体结构设计了集成式电控单体泵燃油系统,实现在沿用发动机机体的条件下对柴油机进行改进;进行了集成式电控单体泵燃油系统在不同油管长度和不同转速下的特性试验.以YN4D44直列泵柴油机为对象,采用集成式电控单体泵燃油系统进行了整机改造,优化了喷油嘴流量,并进行了整机试验,结果表明,集成式电控单体泵燃油系统在高压油管过长、转速太高时性能将下降,集成式电控单体泵燃油系统应用于传统发动机改造能大幅提高排放性能.     

4105QN天然气发动机的开发

基于4105Q型柴油机为原型机开发的单燃料天然气发动机,去掉柴油机燃油喷射系统,增加比例式混合器供气系统、节流阀体、点火系统、降低压缩比。通过优化匹配试验,其动力性、经济性、排放性能指标均达到或超过同类改装机型的水平。本文作者分析并介绍了该机的改进措施和试验结果。     

基于热力循环模拟的喷油器匹配计算

在进行某多缸直喷式柴油机喷油器选型时,提出将喷油过程仿真程序HYDSIM和热力循环模拟软件BOOST耦合分析的方法.建立了柴油机喷油过程和工作过程联合仿真模型,进行了喷油过程和工作过程的模拟分析,得出了喷油嘴的优选方案,并进行了试验验证.结果表明:利用所选方案可使柴油机的性能得到改进;所提出的喷油器选型耦合仿真分析方法是可行的,该方法具有一定的工程参考价值.     

Computation of the Matching Performance of Diesel Engine with Variable Geometry Turbocharger

Computation of turbocharged engine match canbe used to predict the engine performance,andtoin-vestigate the influence of various of structural andthermodynamical parameters on engine performanceso that the opti mumparameters can be sought[1,2].Itacts as a guideline on engine design and test.Thevariable geometry turbocharger(VGT)can changethe flow geometry of turbine nozzle when enginespeed decreases,which maintains enough boost pres-sure so that the engine performance can be i mprovedwithinth…     

柴油机燃用液化石油气的试验研究

液化石油气不易被压燃,因此本实验采用组合燃烧的方式.在S195柴油机的基础上,增加了一套液化石油气供气系统及控制系统,实现了在柴油机中燃用液化石油气.在不同的工况下,对烧纯柴油的发动机与掺烧液化石油气时发动机的负荷特性进行了对比,结果表明,在柴油机中掺烧液化石油气时其动力性、经济性均有所下降.针对这个问题,本文分析了其原因,并提出了几点改善液化石油气发动机的燃烧性能与工作性能的措施.