基于试验拟合的低速二冲程柴油机放热率经验模型研究

针对某Tier Ⅲ船用低速二冲程柴油机,开展了负荷、EGR率及喷油参数对放热率及其特征参数的影响研究。研究表明:负荷和轨压是影响燃烧始点的主要因素,负荷、轨压升高使燃烧始点提前;轨压升高及喷油正时提前使CA50提前,指示热效率升高;小EGR率对燃烧过程影响不大,EGR率高于26%后会显著推迟CA50,增大燃烧持续期,降低指示热效率。基于实测放热率对三韦伯函数参数进行了研究,获得了多因素对经验放热模型的作用规律,得到了适用于低速机的经验放热率模型。     

甲醇燃料低速机性能仿真研究北大核心CSCD

基于某型低速柴油机,利用CONVERGE仿真软件建立了柴油模式缸内燃烧模型,并根据试验数据进行了燃烧模型标定。在标定的柴油模式缸内燃烧模型的基础上,将3个甲醇喷射器和3个引燃柴油喷射器安装在缸盖上,每个甲醇喷射器与引燃柴油喷射器成30°夹角安装,开展了柴油引燃甲醇燃烧模式缸内燃烧模拟,在100%负荷下研究了甲醇喷射器喷孔大小、引燃柴油喷射正时对发动机着火及燃烧过程的影响及与原柴油模式的对比。研究表明:甲醇喷射持续期为25°时,可以得到与原柴油机相近的缸内峰值压力水平;甲醇喷射正时不变的情况下随着引燃油喷射正时的提前角减小,发动机整体性能呈下降趋势,但下降幅度较小。     

基于EGR的二冲程柴油机排放模式切换瞬态过程研究

针对船用低速二冲程柴油机为满足TierⅢ排放法规要求,采用EGR技术导致压气机运行点接近喘振线的问题,引入进排气旁通技术。建立了带EGR与进排气旁通的瞬态仿真系统,模拟分析TierⅢ和TierⅡ模式切换过程。分析结果表明:合理选择切换顺序及延迟时间可避免切换过程中发生气体倒流,维持增压压力稳定。并得到了不同负荷下阀门的最佳切换控制策略。     

船用低速柴油机贯入式排气管性能及损失机理研究

采用三维计算流体力学方法(CFD)对某型低速船用柴油机的贯入式排气管系统开展性能预测及流动损失机理研究。研究结果表明:支管相对贯入深度及其末端扩张角对管路系统压力损失系数有显著影响,损失随贯入深度增加逐渐降低,但存在损失最小的最佳扩张角;流场分析显示,支管内气流与总管壁面相互作用形成的涡结构是支管几何结构影响流动损失的主要原因。     

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。     

大小涡轮三阶段相继增压系统性能试验研究

对某型柴油机采用两台不同尺寸涡轮增压器的三阶段相继增压系统的性能进行了试验研究。对柴油机只采用小增压器、只采用大增压器和同时采用大小2台增压器并联3种不同增压方式进行了全工况试验,并通过对试验结果的比较和分析提出了大小涡轮三阶段相继增压系统方案,确定了以燃油经济性最优为原则的切换边界。之后,对大小涡轮三阶段相继增压方案进行了试验,试验结果表明其性能比原机有较大的改善,尤其是在低速大负荷工况,燃油消耗率最高降低约7.1%,碳烟排放最高降低达70.2%,涡前排温最高降低近12.6%。     

船用低速二冲程柴油机机电复合增压技术影响机制研究

基于一维数值仿真方法对某型船用低速二冲程柴油机展开机电复合增压技术的电机/发电机功率影响机制研究。研究结果表明:涡轮和压气机的效率是影响机电复合增压柴油机综合效率的关键因素；调节电机/发电机功率可以推动涡轮和压气机的运行工况点向最佳效率圈迁移，从而提高柴油机综合效率；通过应用机电复合增压技术可实现该机型全工况综合油耗降低0.5%~2.1%。     

高增压船用柴油机低负荷降低涡轮前排气温度的方案研究

采用仿真和试验相结合的方法,研究高增压船用柴油机推进特性低负荷降低涡轮前排气温度的方案。通过仿真计算发现,由于受活塞和气门型线的限制,进/排气门正时优化的改善效果不明显;而进/排气旁通可大幅降低涡轮前排气温度,同时改善低负荷下的油耗。进/排气旁通系统在柴油机的试验测试表明其能够大幅降低涡轮前排气温度,最多可达120℃。     

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。     

柴油机大小涡轮相继增压系统瞬态切换策略

针对大小涡轮相继增压系统的两条切换转速线进行了外特性工况的瞬态切换试验,试验结果显示控制阀门同时开闭会出现压气机喘振和发动机进气波动大等问题,通过分析切换过程中相关性能参数的变化情况,总结出了外特性工况瞬态切换过程中阀门的最佳开闭规律:由小增压器(TC)切换至大TC时,以阀门2的开启时刻为基准,阀门1滞后1.1s开启,阀门3滞后1.3s关闭;由大TC切换至小TC时,以阀门4开启时刻为基准,阀门3滞后0.9s开启,阀门1滞后1s关闭;由大TC切换至大小2TC时,阀门3比阀门4滞后0.3s开启;而由2TC切换至大TC时,阀门3比阀门4滞后0.3s关闭。最后,通过进一步试验确定了不同负荷下的阀门切换规律。