高排气背压柴油机配气相位优化仿真及试验研究

搭建某16 V增压柴油机的一维仿真GT-power模型,并通过试验数据对模型进行标定。分别对柴油机在高排气背压下工作时,进气早开角、进气晚关角、排气早开角和排气晚关角对柴油机性能的影响进行了计算和分析,并且借助多学科设计优化软件Isight,采用改进的非支配排序遗传算法对配气相位进行了多目标优化。最后在寻优结果的基础上,进行试验研究。结果表明高排气背压下工作的柴油机,配气相位优化的主要方向是通过减小进气早开角和排气晚关角以减小气门叠开角,从而减小高排气压力对缸内废气倒灌以及进气道倒灌的影响;在降低涡前排温的同时,由于充气效率的降低,会导致柴油机的燃油消耗率升高;通过多目标优化对配气相位优化后,涡前排温降低了10.9℃,有效地改善了柴油机在高排气背压下的热负荷问题。     

相继增压对某型柴油机性能影响及喷油参数再优化

对某采用相继增压与可控进气涡流复合系统的柴油机建立了缸内仿真模型,分别对可控进气涡流系统和相继增压与可控进气涡流复合系统的燃烧过程进行仿真计算,结果表明,在低工况下后者排气中NOX、Soot的质量分数分别降低了54%和86.1%。并对相继增压与可控进气涡流复合系统柴油机喷油提前角、喷雾锥角进行了再优化仿真计算,结果表明,优化后喷油提前角为20°CA,喷雾锥角为155°。     

4190Z_LC船用柴油机工作过程仿真与整机性能优化研究

利用AVL BOOST软件建立了4190ZLC船用四冲程柴油机的仿真模型,并对柴油机进行了额定工况下的实验;通过对比仿真计算和实验结果,验证了仿真模型的正确性。利用建立的AVL BOOST仿真模型,研究了压缩比、燃烧起始角和配气相位对柴油机性能的影响;针对柴油机的输出功率,以气缸内最高爆发压力为约束条件、以油耗为优化目标,进行柴油机的优化计算,结果表明:优化后柴油机的性能有一定的提高。     

基于GT-Power的四冲程柴油机喷油策略优化研究

文章采用台架试验与仿真计算相结合的方法开展研究,利用内燃机一维仿真计算软件GT-Power建立4135型船舶柴油机仿真模型,在完成四冲程柴油机仿真模型验证基础上,研究了喷油定时和喷油持续时间对燃烧及整机性能的影响。结果表明,全负荷工况下,选择-15°CA喷油提前角及30°CA的喷油持续时间可实现更高的功率输出和更佳的燃油消耗率。     

运行参数对双燃料船用柴油机燃烧和排放性能的影响

为研究运行参数对天然气-柴油双燃料船用发动机燃烧和排放的影响,运用AVL_FIRE仿真软件基于4190Z_LC-2型船用中速柴油机,构建燃烧室高压循环模型。通过将仿真数据和台架试验得到的缸压曲线进行对比,验证模型的准确性。采用模型仿真,研究运行参数对燃烧和排放性能的影响。结果表明:天然气替代率可以明显改善NO的排放,过高的替代率会降低指示功率,损失部分动力性;提高进气温度可改善燃烧质量,合适的进气温度可以改善动力性和经济性;提高进气压力有增压效果,适当提高进气压力可获得较好的动力性和排放性;喷油提前角的增大,会延长滞燃期,缩短后燃期,而合适的喷油提前角可以避免工作粗暴,改善柴油机动力性。     

基于正交设计的船用柴油机燃烧系统参数匹配及优化

为研究柴油机燃烧系统参数匹配对柴油机动力和排放性能的影响,首先分别利用AVL_BOOST和AVL_FIRE仿真软件建立4190ZLC-2型船用柴油机整机模型和缸内燃烧高压循环模型,然后基于已建模型应用正交试验设计方法安排柴油机进气系统、喷油系统和燃烧室结构尺寸参数匹配仿真计算。研究结果表明,通过极差分析可以得出燃烧系统参数对4190ZLC-2型柴油机性能的影响主次顺序。以柴油机指示功率为评价指标时,参数组合0.26 mm-28°CA-160°-0.9-145 mm-2.6 mm-22 mm(喷孔直径-喷油提前角-油束夹角-涡流比-喉口直径-凸台高度-凹坑半径)对应的指示功率为63.40 k W,比原机仿真值高15%;以NOX排放为评价指标时,参数组合0.30 mm-24°CA-140°-0.4-135 mm-6.6 mm-14 mm(喷孔直径-喷油提前角-油束夹角-涡流比-喉口直径-凸台高度-凹坑半径)对应的NOX排放质量分数为0.015 7%,比原机仿真值低30.2%。     

基于乙醇重整燃料发动机建模的基本点火角

为优化发动机控制策略,提升发动机的动力性和经济性,以LJ4K18QS双燃料发动机的点火提前角控制为例,采用GT-Power建模软件进行发动机的建模和仿真,并注入乙醇重整气,进一步构建发动机重整气模型。通过对在重整气模式下各工况点不同点火提前角运行结果的计算进行分析,选择在各工况条件下的最佳点火提前角,组成基于转速和负荷的点火提前角脉谱图。计算结果表明:负荷不变转速增加,点火提前角增大;转速不变负荷增加,点火提前角减小。该研究可对点火提前角的控制策略进行指导,为LJ4K18QS双燃料发动机使用乙醇重整气后选取最优点火提前角提供理论依据。     

基于正交-主元分析的柴油机燃烧参数匹配优化

为解决船用柴油机改造之后运行参数的组合问题,利用AVL-FIRE软件耦合CHEMKIN建立天然气-柴油双燃料发动机燃烧室高压循环模型,并采用原机进行验证。以指示功率和NOX生成量为优化目标,采用正交试验法对燃烧参数匹配进行仿真试验。采用主成分分析法对仿真结果进行优化分析,将优化结果与正交试验结果相对比,并最终代入模型中进行检验。通过正交-主成分分析得出:柴油机运行参数对低温燃烧影响的主次顺序与正交试验设计基本一致,且具有更高的可靠性和准确度。优化后的柴油机运行参数为:天然气替代率45%;进气压力0.224MPa;废气再循环(EGR)率12.5%;进气温度335.15 K;喷油提前角22.7°。对应的指示功率为37.83 kW,NOX生成质量分数比原机降低78.73%,比极差分析最优组合降低10.92%。该优化方案在保证动力性的前提下可有效降低NOX排放。     

6180CZL柴油机最优配气正时研究

本文在涡轮增压四冲程柴油机工作过程模拟计算的基础上,用优化方法建立最优配气正时的计算模型。并用SUMT外点法结合复合形法对计算模型进行求解。同时,用编制的FORTRAN计算程序在IBM-PC/XT微机上对6180CZL柴油机进行负荷特性和推进特性各工况下的最优配气正时计算,得到该机最优配气正时与负荷的变化规律,试验结果表明计算正确。实施最优配气正时控制能够提高6180CZL柴油机的营运经济性,为进一步考虑采用V.V.T.提供了分析依据。     

基于正交—主元分析对柴油机燃烧参数匹配优化

基于电控化改造后的4190柴油机，利用AVL—FIRE软件建立天然气—柴油双燃料发动机燃烧室高压循环模型，并与原机进行验证。采用正交试验法以指示功率和NOX生成量为优化目标，并对燃烧参数进行匹配，进行仿真试验。利用主成分分析法对仿真结果进行优化分析，将优化结果与正交试验结果对比并最终代入模型进行检验。通过正交—主成分分析得出：柴油机运行参数对低温燃烧影响的主次顺序与正交试验设计基本一致，且具有更高的可靠性和准确度。优化后的参数为：天然气替代率45%，进气压力0.224MPa，EGR率12.5%，进气温度335.15K，喷油提前角22.7°对应的指示功率为37.83kW，NOX生成质量分数比原机降低78.73%，比极差分析最优组合降低10.92%。该优化方案在保证动力性的前提下可以有效地降低NOX排放。     

柴油机水下排气海水倒灌现象的理论分析

柴油机水下排气时存在海水由排气管倒灌入柴油机进而导致柴油机严重损坏的风险。通过分析管内气液两相逆向流动特性和国内外相关研究成果,指出水下排气管内海水倒流的物理机制,并给出了基于Wallis无因次气相速度的水下排气管海水倒流判断准则。进而以某柴油机排气参数为基础,计算分析了排气管管径、排气口水位深度及排气温度等因素对管内倒流界限气速的影响,所得结果对水下排气柴油机防止海水倒灌具有指导意义。     

PA6-280柴油机的变工况多目标配气正时优化计算

建立了柴油机废气涡轮前的燃气能量和燃油消耗率的综合评价函数，采用多目标优化的方法，对PA6-280柴油机的进排气正时进行了优化计算，分析了配气正时的调控对柴油机性能的影响。     

PA—280柴油机的变工况多目标配气正时优化计算

建立了柴油机废气涡轮前的燃气能量和燃油消耗率的综合评价函数，采用多目标优化的方法，对ＰＡ６－２８０柴油机的进排气正时进行了优化计算，分析了配气正时的调控对柴油机性能的影响。     

500t渔政船双机并车轴系扭振计算研究

建立了500t渔政船双机并车系统当量模型,分析了其振动计算的特点;给出了双机并车轴系考虑柴油机各缸激励、两柴油机之间的相位角及各缸负荷不均性情况下的响应计算的方程,并计算了系统第1质量振幅和和最大轴段的应力.详细分析了两台柴油机相位角和气缸负荷不均匀性对系统振动特性的影响.     

救生艇用柴油机气缸套温度场的计算与分析

针对柴油机气缸套的热负荷问题,以救生艇用2105柴油机的气缸套为研究对象,建立了气缸套温度场的计算模型,讨论了边界条件,在Fluent软件平台上开展了标准工况下2105柴油机气缸套三维温度场的计算.计算结果表明,等温线的分布是轴对称的,整个温度场分布是由上至下逐渐变低,其中顶面最高,中间冷却水处最低,上部温差沿轴向方向较大,下部温度分布比较均匀;整个缸套温度最高点位于缸套顶部内侧.从计算结果看,该气缸套温度分布合理,最高温度为511 K,热负荷不大.     

柴油机掺烧生物柴油结合进气道加湿技术及喷油提前角优化

为探索掺混生物柴油燃烧耦合进气道加湿技术及喷油提前角优化对柴油机燃烧及排放性能的影响,基于TBD234V6型柴油机,应用AVL-fire软件建立仿真模型进行研究.选取柴油机在75％中高负荷工作时,生物柴油掺混比为40％通过设置0.5～2.5共5组不同水油比做仿真分析.结果表明:在生物柴油掺混比为40％(B40)时,随水...     

基于GT-Power和Simulink的柴油机各缸不均匀性闭环控制

为改善柴油机各缸工作的不均匀性,以TBD314V8柴油机为研究对象,将基于缸压计算得到的各缸IMEP和CA50作为反馈变量,将各缸的喷油量和喷油提前角作为控制变量,建立GT-Power与Simulink联合仿真模型。通过模型分析轨压、负荷和喷油提前角对爆压不均匀率、IMEP不均匀率和CA50不均匀率的影响,并对影响因素进行参数灵敏度量化分析,验证闭环控制对改善各缸不均匀性的效果。结果表明:轨压对爆压不均匀率、IMEP不均匀率和CA50不均匀率的影响较小;负荷对IMEP不均匀率的影响最大,且随着负荷的增加线性下降;喷油提前角对爆压不均匀率和CA50不均匀率的影响最大,且CA50不均匀率随着喷油提前角的增大线性增加。经过闭环控制之后,各缸的不均匀性得到明显改善。     

船用柴油机配气机构虚拟样机气体力柱塞力建模方法与仿真

为了让配气机构虚拟样机模型仿真的结果更加精确,在对数字样机模型进行动力学仿真基础上,研究如何进行排气门气体力和柱塞力的施加与建模.通过在ADAMS中施加常规一元力和对复杂型面施加作用力的方法,实现了6G32船用柴油机配气机构虚拟样机模型中的气体力与柱塞力仿真.排气门气体力与凸轮轴柱塞力施加前后的仿真结果表明,气体力和柱塞力的这种施加方法,可以使配气机构虚拟样机的仿真结果更加合理.     

基于鳍片式热电模组的船舶柴油机废气余热利用及其影响因素分析

摘 要：设计了一种鳍片式热电转换模组,并将其应用在船舶柴油机废气余热回收系统中,通过理论和实验,分析鳍片式热电转换系统的影响因素。结果表明：当柴油机负荷为75%,热电晶片总数为1428,排气温度550K 时,设计的鳍片式热电模组发电功率为6.72kW,热电转换效率可达5.42%。排气温度、冷却水温度以及柴油机负荷都会影响热电转换系统性能。随着柴油机负荷的提高,热电转换系统发电功率和转换效率也随之增大,但负荷在75%之前增大的幅度大于从75%~100%的负荷。热电模组鳍片数量会影响转换系统的热端温度和传热量,在条件允许范围内,可通过增加鳍片数目,提高废热回收效率。     

基于GT-Power和Simulink的柴油机各缸不均匀性闭环控制

为改善各缸工作不均匀性,以TBD314V8柴油机为研究对象,基于缸压计算得到的各缸IMEP和CA50作为反馈变量,控制变量为各缸的喷油量和喷油提前角,建立了GT-Power与Simulink联合仿真模型,通过模型分析了轨压、负荷和喷油提前角对爆压、IMEP和CA50不均匀率的影响,并对影响因素进行参数灵敏度量化分析,验证了闭环控制对各缸不均匀性的改善效果。结果表明：轨压对爆压、IMEP和CA50不均匀率影响较小;负荷对IMEP不均匀率影响最大,且随着负荷的增加呈线性下降;喷油提前角对爆压不均匀率和CA50不均匀率影响最大,且CA50不均匀率随着喷油提前角的增大呈线性增加。经过闭环控制后,各缸不均匀性得到明显改善。