涡轮增压柴油机在脉冲负载下的瞬态特性仿真与试验研究

基于管内一维非定常流动和缸内容积法,搭建了废气涡轮增压柴油机仿真平台,其中包括气缸模型、进排气管路模型、涡轮增压模型、中冷器模型及喷油控制模型。进行了脉冲负载下废气涡轮增压柴油机瞬态工作过程模拟计算,结果显示,仿真值与试验数据有较好的一致性。同时,得到了涡轮增压柴油机在脉冲负载下的瞬态工作特性,并提出了一些脉冲负载下改进涡轮增压器和柴油机匹配的措施。     

可变截面涡轮增压瞬态性能仿真研究

为研究可变截面涡轮喷嘴开度对发动机的性能影响,建立GT-power和MATLB/Simulink联合仿真模型。采用GT-power软件建立的TBD234V12可变截面涡轮增压柴油机仿真模型研究发动机稳态性能,联合MATLB/Simulink软件建立的可变截面涡轮增压柴油机控制模型,对发动机瞬态性能进行仿真计算。结果表明:在发动机瞬态工况下,可变截面涡轮增压系统可以明显改善常规增压柴油机的动力性、经济性和动态响应特性,并且有效降低增压柴油机的时滞性,涡轮迟滞时间的降幅约为30%。     

柴油机瞬态特性及其改进

本文重点研讨了车用、舰船用及应急发电用的涡轮增压柴油机过渡工况。在实践应用中,为改善柴油机瞬态特性采用了排气变压系统,减小涡轮通流面积;改变喷咀截面结构;并联动力涡轮装置;减轻柴油机、涡轮增压器本身的惯性、改善调速特性及利用外加能量装设了“空气喷气装置”等措施。并例举了部分取得实效的实例。     

6200ZLC型柴油机增压系统强化研究

介绍6200ZLC型柴油机增压系统强化的途径。通过分析增压系统的强化因素,认为提高增压度并且降低进气温度,可充分利用废气能量提高进气压力,提高废气涡轮增压柴油机的通流能力以及加大进气总管的容积是影响增压效果的主要原因。结合柴油机与增压器配合特性的调整,达到了提高柴油机输出功率的目的。     

船舶柴油机注汽涡轮增压系统

为了改善涡轮增压柴油机在低工况运行时,会出现增压压力不足、燃烧过量空气系数小和废气排温较高等固有特性,提出了一种利用增压器废气余热产生水蒸汽,并注入涡轮来提高增压器的压比和空气量的新方法。这种新方法可以改善涡轮增压器与柴油机的匹配,从而可提高柴油机的性能。试验结果证实了该方法的有效性。     

通过增加喷嘴环叶栅改善柴油机低负荷运行工况的探讨

针对船舶涡轮增压柴油机在低负荷工况运行时,出现增压压力不足,燃烧过量空气系数过小的特性,提出了一种通过增加增压器喷嘴叶栅数来提高增压器的压比和空气量的新方法,以改善增压器与柴油机的匹配与柴油机低负荷工况运行的性能。     

涡轮增压柴油机水下工况的研究

通过建立的将涡轮增压柴油机改装为水下工况的试验台架，在工作过程模拟，优化计算的基础上，对柴油机参数进行了优化，验证，完成了涡轮增压柴油机的水下工况改装研究。     

环境温度对船舶主机涡轮增压器特性的影响研究

了解环境温度对涡轮增压器的影响,采取何种措施保证柴油机安全可靠地运行,同时又满足使用要求,这是柴油机制造者及用户历来关心的问题。本文以6210ZLC-3型船用主柴油机(配VTR201-2N型废气涡轮增压器)为例,用软件模拟计算环境条件的变化对船用柴油机及其涡轮增压器特性的影响。提出了非设计工况下增压系统的管理对策。     

相继增压柴油机准稳态建模及仿真研究

介绍了基于增压柴油机各个部分的稳态特性、基本的动力学和热力学方程、稳态试验数据和经验公式的相继增压柴油机准稳态数学模型的建立方法。文中，依次介绍了柴油机各个部件的模型：调速器模型、柴油机本体模型、压气机模型、涡轮模型和增压器本体模型、中冷器模型，并将它们综合成柴油机整体模型，即相继增压柴油机准稳态模型，并利用柴油机的试验数据，对该数学模型进行了校验。     

船用废气涡轮增压柴油机运行配合的模拟计算

通过船用废气涡轮增压器与船用柴油机运行中的配合关系,利用能量守恒、质量守恒原理,计算出废气涡轮增压柴油机各状态点的运行参数。通过理论计算的结果与实际运行相比较,证明了理论计算的正确性,为轮机人员管理船用增压柴油机提供理论依据。     

二次进气预膨胀涡轮增压系统

文中介绍了二次进气预膨胀涡轮增压系统，该系统能降低燃油消耗率、机械负荷和热负荷，曾在6PA6L280柴油机上进行了性能模拟及试验研究，试验结果与理论预测很一致。若涡轮增压器总效率大于65％时，该系统能回收剩余废气功而不用动力涡轮，在结构上也大大简化，可减少不用动力涡轮系统的附加投资。为了验证这一特性，对6MANL58／64柴油机进行了模拟计算，与一般增压系统比较，结果令人鼓舞。     

涡轮增压柴油机图形化循环模拟技术研究

针对涡轮增压柴油机循环模拟技术存在的突出问题,从通用性和实用化的角度出发,开发了一套通用性很强的涡轮增压柴油机循环模拟程序.文中较详细地介绍了系统建模、程序设计和用户界面设计各阶段所采用的关键技术.     

涡轮增压器与柴油机全转速范围内联合运行关系模型

建立涡轮增压柴油机部分转速的增压压比和最高转速的增压压比的关系模型。对模型求解,得到表征两个压比的比值随柴油机转速、最高转速的压比变化的MAP图。与某型柴油机实验结果的对比表明,该模型可以较准确地预测两个压比之间的关系。模型还给出获得同样的增压压比时,低速和高速之间匹配的涡轮当量面积的关系。     

增压柴油机高工况放气的模糊控制研究

本文介绍了模糊控制器的基本原理,设计了在柴油机上应用模糊控制的系统,研究了增压柴油机高工况泄放增压空气的模糊控制方法,并在 B6135-ZG20涡轮增压柴油机上实现了模糊控制的实机试验。     

涡轮增压柴油机图形化循环模拟技术研究

针对涡轮增压柴油机循环模拟技术存在的突出问题，从通用性和实用化的角度出发，开发了一套通用性很强的涡轮增压柴油机循环模拟程序。文中较详细地介绍了系统建模、程序设计和用户界面设计各阶段所采用的关键技术。     

船用涡轮增压器典型故障特征参数的敏感性研究

为了研究涡轮增压器故障对其运行参数的影响,在AVL Boost软件中基于某型涡轮增压器性能数据和柴油机试验数据,建立并验证柴油机仿真模型,对涡轮增压系统的典型故障进行数值仿真分析。不同故障下涡轮增压器的性能参数响应有明显且易区分的变化规律。增压压力对涡轮增压器故障的敏感度较高,在多数故障下的响应变化幅值都可达到10%以上,是故障诊断的重要参数。涡轮后排气温度、涡轮前排气压力以及空气质量流量在部分故障下的响应变化可达10%,对涡轮增器故障也具有一定的敏感度,可配合增压压力作为涡轮增压系统故障诊断的主要监测参数。研究结果为涡轮增压器的故障诊断提供参考依据。     

船用柴油机与涡轮增压系统匹配及性能研究

利用AVL BOOST软件建立了4190ZL C-2型船用中速四冲程增压柴油机的仿真模型,利用BOOST模型进行柴油机推进特性和负荷特性工况的计算,通过与实验数据对比,验证模型的正确性.利用BOOST软件对4190ZL C-2型船用中速柴油机与现有增压器联合运行规律进行研究,得到柴油机与涡轮增压器匹配特性.结果表明,4190ZLC-2型柴油机与压气机联合运行性能很好符合增压器匹配的要求.     

增压柴油机推进系统仿真研究

首先建立了增压柴油机一系列平衡点的综合函数,它综合有关部件的静态特性,经过离线的迭代运算,事先求得;然后建立发动机本体、涡轮增压器、调速器及船桨运动微分方程;在Matlab Simulink下建立增压柴油机准稳态非线性仿真模型,研究静态平衡条件受到破坏时,具有代表意义参数的动态过程.仿真结果表明,准稳态非线性的建模方法符合大扰动下仿真的实时性和精度.     

230柴油机超高增压系统选型研究

探讨了 ２０Ｖ２３０柴油机实现Ｐ_（ｍｅ）＝ ２．５ＭＰａ超高增压的技术途径,总结了目前的各种超高增压柴油机所采取的技术措施,分析了顾氏系统、相继增压系统和高工况放气系统的柴油机性能,提出了“相继增压与顾氏系统相结合的复合涡轮增压系统”,并对增压系统选型及整机布置进行了讨论。     

采用电子控制系统的涡轮增压柴油机的模拟研究

通过对涡轮增压柴油机变工况性能的模拟计算，确定了采用相继增压的柴油机增压器的切换点，及可变增压空气加热及冷却规律，并在自行研制的数学式电子调速系统上开发了模拟ＭＴＵ５９５系列柴油机的ＥＣＳ系统。