大小涡轮三级相继增压系统匹配规律研究

提出了大、小2个涡轮增压器的三级相继增压系统,并基于Simuengine建立了该增压系统的仿真模型,以D6114柴油机为基础对仿真模型进行了验证,仿真结果与试验结果能够较好地吻合;对提高平均有效压力的D6114柴油机进行了相继增压的仿真研究,结果表明,与两级相继增压系统相比,在中低转速时,三级相继增压系统的油耗明显降低,供气性能优于两级相继增压系统;对D6114柴油机应用三级相继增压时变转速和定转速情况下的切换规律进行了研究,研究表明,与变转速切换规律相比,在切换点附近,固定转速的切换规律油耗升高不大,故可以应用固定转速切换规律。     

涡轮增压器的使用与维护

1 增压的目的及增压器工作原理众所周知,扩缸和增压是提高车用柴油机功率常用的两种方法,目前多采用的是增压.虽然车用柴油机增压后存在着低速扭矩特性差和加速响应滞后的缺点,但在转速、排量和外形不变的情况下,功率大幅度提高,经济性、排放和噪声得到改善.涡轮增压器是利用发动机排出的废气能量,驱动涡轮转动,带动同轴的压气机叶轮高速旋转,转速可达每分钟几万到十几万转.     

掺混生物柴油对相继增压柴油机燃烧性能的影响

为促进生物质能源应用,减轻国家对于化石能源的依赖,以某船用增压柴油机为研究对象,将其改造为相继增压系统柴油机,进行掺混生物柴油燃烧试验,在推进特性25%负荷试验时,生物柴油设置5% ~ 25%共5组配比,研究不同生物柴油配比对柴油机动力性、经济性及排放性的影响. 研究结果表明:在25%负荷时,掺混生物柴油燃烧与纯柴油燃烧相比,相继增压柴油机的动力性下降约6.5%,燃油消耗率增长约9.2%,NO_x排放量降低约9.8%,SOOT排放量降低约76.7%;相继增压柴油机掺混生物柴油燃烧时,其动力性及排放性均优于原机;在25%负荷时生物柴油最佳掺混率为25%,随着生物柴油配比增加其动力性与经济性下降较快,NO_x排放升高,掺混率不宜过高;改造为相继增压船用柴油机后,在一定程度上弥补了掺混生物柴油燃烧带来的不足.      

匹配VGT柴油机的热力参数特性与性能模拟

可变几何增压(VGT)技术是改善废气涡轮增压器与车用柴油机匹配性能较理想的方案。本文首先介绍了VGT的工作原理和优点,从匹配要求和VGT叶片转动的参数特性两方面对其与油机匹配进行了热力建模,最后给出了叶片转角与发动机油门开度和发动机转速的变化,以及增压比随发动机转速变化的模拟结果,并且进行了简要分析。     

相继增压柴油机切换延迟时间的试验分析

基于改善TBD234V6型柴油机在相继增压系统切换过程中的瞬间性能,根据经济性最优原则选择柴油机运行的最佳工况点;为了使柴油机在切换过程中更加平稳,避免出现喘振和倒灌现象,选择在最佳切换工况点对增压器切换延迟时间进行研究.研究结果表明:柴油机的最佳切换工况点在40%负荷,转速1 112转/分;受控增压器切入最佳延迟切换时间为1 s,切出时延迟时间为0 s最佳.此时,柴油机各项指标良好,切换相对平稳,无喘振和倒灌现象.     

Z6170ZLC型LNG-柴油双燃料船用增压发动机性能仿真分析

LNG-柴油双燃料发动机同时存在预混合燃烧和缸内压缩点火燃烧,其性能与原型柴油机有较大的差别.文中基于AVL-Boost发动机性能仿真软件,采用等热值当量处理不同比例的混合燃料,考虑了不同工况预混合LNG燃料对充气效率的影响,采用双韦伯函数燃烧放热率模拟不同比例混合燃料的预混合燃烧和缸内压缩点火燃烧,对比分析了LNG-柴油双燃料增压发动机和原型柴油机的动力性和经济性.研究表明：（1）预混合LNG燃料对充气效率的影响不会导致单点预混合LNG-柴油双燃料增压发动机的动力性下降;（2）相比较原型柴油机,各负荷工况双燃料发动机的燃油经济性均有下降,低负荷工况燃油经济性下降更为严重;（3）高负荷工况掺烧过高比例的LNG燃料将导致气缸压力急剧增加.     

改善国II柴油机汽车起步冒黑烟的设想

装备国Ⅱ柴油发动机的公交车，许多城市估计还要运行5年左右。由于柴油机转速和负荷决定供油量，当废气涡轮增压器在1200转／分钟以下的低转速时，其增压效果较差，再加上发动机自身状况以及燃油质量因素，使得公交车起步时，特别是在客流高峰期，会因进气不足燃油燃烧不完全形成黑色尾气。公交车运行规律是频繁停车频繁起步，     

一种涡轮增压柴油机的高压缩比高负荷喷液循环

为了提高涡轮增压柴油机的压缩比，提出一种高压缩比高负荷喷液循环，即高负荷时在燃烧初期向气缸内喷射液体，并采用高的压缩比的方法．研究表明，高负荷时喷射液体，可以限制柴油机的热负荷和机械负荷；高的压缩比，不仅可以改善柴油机的性能．还可增加部分负荷时的废气能量，改善低负荷性能．该循环可以提高涡轮增压柴油机所有工况的经济性、动力性及起动性能，较适用于高增压柴油机．     

掺烧甲醇对某船用柴油机燃烧和排放的性能影响研究

为探索掺烧甲醇对某船用柴油机的性能影响,基于某V型常规增压柴油机,应用AVL-fire软件建立仿真模型,选取柴油机在额定负荷工作时,设置M0-M30共4组甲醇掺混比做仿真分析.结果表明:在额定负荷时,与纯柴油燃烧相比,随着甲醇掺混比增加,缸内最高爆压下降约12.9%,缸内温度峰值下降9%,NO生成质量分数下降69.8%,Soot生成质量分数升高51.5%.本文研究结果为甲醇作为船用柴油机代用燃料的实际应用提供数据基础.     

脉冲负载柴油发电机组的设计及试验研究

介绍了脉冲负载柴油发电机组的工作特性,对影响机组性能的柴油机功率确定、储能飞轮设计、调速系统的性能匹配以及增压器匹配设计等因素进行了分析．然后,根据某脉冲负载柴油发电机组的技术要求指标,对其进行了方案设计和动态性能仿真．仿真结果显示,机组性能达到了设计要求．最后,对机组的设计优劣进行了试验验证．试验结果表明：所设计机组的性能指标（如转速超调率、脉冲电流上升和下降时间等）均满足设计要求,其中,柴油机功率确定和储能飞轮转动惯量设计合理;机组在高负载期间,废气涡轮增压器和柴油机匹配良好;电控燃油喷射系统的使用改善了机组的动态性能．     

吊舱推进电机的无模型自适应滑模矢量控制

为解决半潜船吊舱推进电机控制系统中负载扰动造成的转速跟踪性能差的问题, 提出一种基于数据驱动的吊舱推进电机转速矢量控制方法; 对包含未知负载扰动的推进电机转速方程进行离散化处理, 给出关于输出转速与输入电流离散后的非线性转速系统; 由于非线性转速系统方程中变量较多且负载扰动模型未知, 设计了基于数据驱动的无模型自适应控制器, 并给出了伪偏导数估计算法; 采用滑模观测器观测螺旋桨负载扰动, 同时给出了滑模控制器; 结合无模型自适应控制和滑模控制给出了负载扰动下的无模型自适应滑模(MFASM)控制方案; 构建了吊舱推进电机无模型自适应滑模矢量控制调速系统, 并在MATLAB/Simulink环境下给出了仿真结果。研究结果表明: 在船舶正常作业恒定转速下, 在0.3~0.5 s时间区域内, 采用MFASM矢量控制方案和PI矢量控制方案的吊舱推进电机的转速误差分别为2、6 r·min-1; 在0.8~1.0 s时间区域内, 采用无模型自适应滑模矢量控制方案和PI矢量控制方案的吊舱推进电机的转速误差分别1、3 r·min-1; 对于船舶操车作业的可变转速情形, 采用MFASM矢量控制方案的推进电机转速和转矩达到稳态的时间比PI矢量控制方案少0.01~0.03 s。可以看出, 采用MFASM矢量控制方案可改善吊舱推进电机转速跟踪性能, 是一种有效的抑制负载扰动的数据驱动控制方法。      

舰用高压共轨柴油机燃烧与排放的仿真计算

利用高速闪光摄影技术，对高压喷射喷雾体空间发展规律进行了试验分析，提出了一个计算高压喷射喷雾体发展的数学公式．在正确描述高压燃油喷雾的基础上，建立了一个能预测高压共轨柴油机性能和排放的准维燃烧模型．此模型改进了燃油喷射模型以及碳烟的生成与氧化模型，考虑了燃烧区的区间传热和缸内工质的对流辐射传热，由此对一台高压共轨柴油机进行了仿真计算，计算与试验结果对比分析表明，改进后的燃烧与排放模型能够较好地反映缸内各区的燃烧与排放情况．     

船用柴油机相继增压蝶阀切换延迟仿真研究

采用合理的蝶阀切换延迟时间,可有效地防止相继增压柴油机在切换过程中出现喘振现象,保证切换过程的平稳过渡.基于有限容积法,建立了TBD234V12船用柴油机采用2台增压器相继增压的计算模型.通过仿真计算.分析了蝶阀切换延迟时间对柴油机运行状况的影响,并选定了适合该机的切换延迟时间,为相继增压系统的控制设计提供了理论依据.     

Combustion Characteristics and Emission of a Two-Stroke Compression Ignition Engine with Two-Stage Injection

In order to study the effect of two-stage injection on two-stroke diesel engines, a well characterized research engine equipped with electronically controlled common rail system and scavenging system was constructed. Through analysis of combustion and emissions, two-stage injection shows its advantages. Compared with the standard injection, it produces less emissions, while compared with single early injection, it expands engine operation range. Further experiments were carried out to study the influence of several injection control parameters on two-stage injection. The fuel in the first injection is used for forming homogeneous mixture. The fuel in the second injection keeps combustion, and it is the main source of smoke emissions. NO_x is formed in both combustion process caused by these two injections, and there is an optimum fuel allocation ration to produce minimum NO_x. The cylinder pressure decreases, and the combustion is depressed with the increasing of scavenging pressure. By optimizing the injection control parameters of two-stage injection, NO_x and smoke can be reduced beyond 30% simultaneously.     

四孔喷油器流量分布对燃油喷雾及柴油机性能的影响

探讨了四孔喷油器流量分布对燃油喷雾和柴油机性能的影响。结果表明,不正常的流量分布可改变喷雾的形状及各孔油束的射程,导致燃油在燃烧室中分布情况的恶化,从而使柴油机性能,特别是在低速大负荷工况下的性能下降。     

基于PI控制器的船舶加速过程负荷控制

在Matlab/Simulink软件中建立了某"柴-燃"联合推进系统仿真模型,利用实船试航数据对模型的准确性进行了验证,对现行的加速过程控制方法进行了仿真和机动性评估.针对应急加速过程中主机严重超负荷、正常加速时主机功率冗余过大及机动性差的问题,提出了用PI控制器设计加速过程"机-桨"联合控制的方法.该方法用主机的功率冗余量作为控制器的输入,对加速过程中主机的转速和螺距的增加率进行调控.研究结果表明,使用该方法对加速过程进行控制时,避免了主机超负荷工作,且航速增加率比现行控制方法的航速增加率提高了近70%.      

商用汽车辅助制动技术综述(英文)

在商用汽车频繁制动或长时间持续制动时,为了提高主制动器使用寿命和制动效能,分析了辅助制动装置的结构与工作原理,介绍了适用于柴油发动机车辆的发动机制动与排气制动技术和适用于一般商用车辆的辅助制动技术--电涡流缓速器、永久磁铁式缓速器与液力缓速器,研究了提高制动力矩、改善散热效能、减小拖滞力矩及优化整车匹配等有关辅助制动装置关键技术,提出了缓速器的最大制动力矩、平均制动力矩及抗热衰退系数等效能评价指标.指出了自励式缓速器、集成式缓速器和缓速器与主制动器联合控制等是商用汽车辅助制动技术的发展方向,从政策制定和知识产权保护方面能有力推动中国辅助制动技术的发展.     

不同进气压力对高密度-低温柴油机燃烧的数值模拟

用fire软件模拟分析不同进气压力对高密度-低温柴油机燃烧和性能的影响;对4100柴油发动机进行模拟计算。结果表明:不同进气压力情况下,其燃烧路径大部分避开Soot和NOx的主要生成区域;提高进气压力会使燃烧充分,放热速率加快;进气压力对发动机性能影响明显,进一步增大进气压力能在Soot和NOx排放有效降低的同时,发动机的动力性能明显提高而燃油消耗降低。表明高密度-低温柴油机燃烧模式能够通过提高进气压力同时降低排放和提高热效率。