相继增压系统对改善船用直列八缸发动机性能的试验研究

随着大型柴油发动机经济性和排放要求的不断提升,以及对发动机稳态、瞬态特性要求的不断提高,传统的涡轮增压系统已无法满足船用发动机全工况性能的要求。为了提高产品竞争力和适配性,针对某8缸直列船用柴油发动机开发了带有定压排气管的相继增压系统,并进行了发动机台架试验研究。结果表明：发动机中、低转速时,相继增压系统使发动机比油耗可以下降5%-10%,排气温度降低30%-45%,烟度下降55%-60%；最大扭矩可以提升15.1%-36.4%；发动机最大扭矩转速工况突加突卸响应性提升约28%-29%；相继增压系统中定压排气管的设计使得发动机高工况性能也有所提升,从而实现发动机全工况性能的提升。     

16VPA6STC柴油机改用MIXPC涡轮增压系统研究

介绍了最新开发的1＋2MIXPC涡轮增压系统及其排气管系的结构。该系统应用于16VPA6STC船用中速机上、代替原MPC增压系统。性能模拟和试验结果表明，只要能合理选择MIXPC涡轮增压系统排气管系的结构参数，即可保证各气缸头排温差不超标，还可以使气缸头及涡轮前排温降低，同时使油耗率下降。因此，16VPA6STC柴油机改用1＋2MIXPC涡轮增压系统代替原MPC增压系统是成功的。     

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%。     

MIXPC涡轮增压系统

介绍了一种用于Ｌ８和Ｖ１６柴油机的创新的ＭＩＸＰＣ（Ｍｉｘｅｄ Ｐｕｌｅｓ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）涡轮增压系统。该系统能避免气缸之间扫气干扰和减小气气内泵气功损失，而且结构简单、排气管系重量和尺寸小。此外，用模拟计算进行了ＭＩＸＰＣ和ＭＰＣ涡轮增压系统之间的扫气系数比较，结果是十分令人鼓舞的。     

涡轮增压系统在多缸发动机中的应用

本文分析了几种常见的增压系统的特点,提出了ＭＩＸＰＣ系统,并阐述了该系统的原理,结构和。对５缸,７缸,８缸、９缸和１０缸柴油机进行了模拟计算,结果表明,ＭＩＸＰＣ系统的经济性,扫气系数以及各缸扫气均匀性都优于ＭＰＣ系统,是一种崭新的很有前任的涡轮增压系统。     

大功率高增压柴油机MIXPC-Scaby增压系统的研究

提出了一种适用于大功率四冲程高增压柴油机的混合式脉冲转换与扫气旁通相结合的涡轮增压系统,简称MIXPC-Scaby系统,该系统可以克服扫气干扰、降低燃油消耗率和改善低工况性能及加速加载性能,由于缸内实现低速循环,还可以降低最大爆发压力和NOx排放。     

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°。     

瓦锡兰8L46C型主机废气增压系统故障分析与排除

<正>0引言某船2台瓦锡兰8L46C型主机废气增压系统采用增压空气旁通阀和废气旁通阀提高增压器效率,改善主机工作状态。旁通阀异常开启严重影响主机正常运行,危害船舶安全。1旁通阀工作原理1.1增压空气旁通阀增压空气旁通阀安装在扫气箱与增压器废气进口端连通管上,在主机低负荷时使增压器有足够的喘振裕度。当主机低负荷运行时,主机耗气量小、增压压力     

掺烧生物柴油结合相继增压技术对柴油机性能影响试验研究

本文基于TBD234V6型柴油机,将原单涡轮增压改为双涡轮增压进行掺烧生物柴油试验。配置生物柴油体积掺混比为0%,5%,10%,15%,20%,25%共6组生物柴油掺混比,选取10%,20%,30%,40%,50%,60%,70%,80%,90%,100%共10个工况点进行试验。结果表明：相继增压柴油机生物柴油掺混比为0时,在10%～40%负荷,较原机相比,最高燃烧压力增大,油耗降低,NOx和Soot排放下降;在50%～100%负荷,最高燃烧压力与原机相比略微下降,燃油消耗率、NO_X和Soot排放略优于原机。但增大生物柴油掺混比,相继增压柴油机最高燃烧压力下降,油耗增加,NOx排放升高,显著改善Soot排放。基于试验数据,建立多目标灰色决策模型,计算得到相继增压柴油机生物柴油最佳掺混比为25%。     

相继增压系统对船用8缸发动机性能改善的研究

为改善某8缸船用柴油机全工况性能,设计了带有定压排气管的3增压器相继增压系统,利用GTPOWER对相继增压发动机进行了控制策略分析。结果表明:设计的方案可以使发动机50%以下转速工况,比油耗降低8.1～13.4 g/kW·h,最大扭矩可以提升80.0%～113.4%。;在发动机60%～70%转速工况下,比油耗降低2.0～5.4g/kW·h,最大扭矩可以提升8.4%-30.0%;通过发动机定压排气管的设计代替脉冲排气管,可以使发动机高工况下性能也有所改善,为相继增压系统改善发动机全工况性能提供一种新的思路。     

Variable geometry exhaust manifold turbocharging system for an 8-cylinder marine diesel engine

The variable geometry exhaust manifold (VGEM) turbocharging system can realize the switch between two charging modes by the switching valve, and it can give a good performance both at the high load operation and the low load operation. When the switching valve is closed during the low load or transient response operation, the VGEM turbocharging system works as a pulse turbocharging system. When the switching valve is opened during the high load operation, the VGEM turbocharging system works as a semi-constant pressure turbocharging system. This paper puts forward a newly designed VGEM turbocharging system for an 8-cylinder marine diesel engine. The original turbocharging system for this marine diesel engine is a modular pulse converter (MPC). The VGEM turbocharging system simulation model is modified based on the original MPC model; the difference between them is only the exhaust manifold model. The GT-POWER simulations on both steady state and transient state have been done. The results show that in all four loads of 25, 50, 75 and 100%, the average scavenging coefficient of the VGEM turbocharging system is greater than that of the original MPC turbocharging system, while the brake specific fuel consumption (BSFC) is less than that of the original MPC turbocharging system. In the 25% load case, the BSFC could be reduced by 15 g/kW h. The transient analysis shows that the performance of the VGEM turbocharging system is also better than the original.     

船用高速柴油机多台增压器相继增压计算分析

介绍了多台增压器相继增压系统的工作原理及系统组成,并建立了某船用V型高速柴油机采用四台增压器相继增压的计算模型.计算结果表明,采用多台增压器进行相继增压可以明显地改善柴油机低工况性能,有效地扩大柴油机作为船用主机的低工况运行范围.     

中速柴油-甲醇双燃料发动机试验

在未对原机燃油系统进行改动的情况下,为一台中速柴油机加装甲醇喷射装置,组成了柴油-甲醇双燃料系统,分析了该发动机在变速和恒速工况下的甲醇替代特性,以及个别工况下喷油正时对上述特性的影响。试验数据显示,随着甲醇替代率的增加,NO_x排放和热效率会出现拐点;发动机HC排放的增长在低负荷时可控制在原机的2.3倍,中高负荷时普遍在10倍以上,最大时达22.4倍;推迟喷油在热效率上的负面影响会随着甲醇替代率的增加而逐步减少,而其在NOx排放方面的优势却能得以保持;在恒速发电工况下,中低负荷时甲醇的部分燃烧倾向增加,限制了甲醇替代率的提高;变速变载的运用形式下,柴油-甲醇双燃料系更容易取得较高的热效率,而恒速变载的运用方式下,双燃料系统更容易获得较低的NOx排放。     

压力补偿器在升船机液压系统中的应用

水力式垂直升船机具有大载荷、大行程、变载荷的特点,它要求系统能够可靠、平稳、安全运行,因而需解决负载变化状态下的阀控系统流量稳定性以及变流量状态下的压力稳定性等技术难题。采用比例换向阀+压力补偿器、比例流量阀+压力补偿器的模式实现了变负载状态下调平、均衡油缸的速度稳定可调,以及流量变化状态下夹紧系统卸荷压力可控,使系统运行平稳、可靠。     

LPG发动机稀燃流场优化及排放特性研究

将传统燃油发动机改装为LPG稀燃发动机,并在进气道内安装涡流挡板,该挡板可作不同进气模式切换,以根据发动机负载达到分层燃烧和均质燃烧两种模式。建立LPG发动机三维数值仿真模型,分别进行稳态、暂态流场优化分析以及缸内油气分布模拟,并通过稀薄燃烧实验与仿真结果进行对比。结果表明：均质模式与分层模式下的稳态流场分析结果与实验结果相吻合,流量系数误差在6%以内;暂态流场表明,分层模式下进气气流因涡流挡板的导引,在气缸内涡流增强,因喷射角度改变,燃料能有效地集中在火花塞中心,其余则为较稀的混合气,形成油气高度分层分布状态,提高稀油极限;稀油极限提高后,可降低LPG发动机CO2、NOx排放量。     

磨抛机器人气电力控末端执行器负载特性研究

针对现有船舶制造业中人工打磨或砂带磨削等磨抛作业难以满足智能制造需求的现状,提出一种面向船舶磨抛机器人的气电混合式力控末端执行器,采用自适应变参数PID控制器对非对称气缸的气动力与大推力永磁直线同步电机的电磁力进行协调控制,实现作业接触力的实时补偿与精确控制。通过对气动系统、永磁直线同步电机系统、环境工件、力和速度控制器等进行建模与数值仿真,研究其负载波动响应与抗负载冲击特性。仿真结果表明,相比气动力控系统,气电混合式力控系统可消除气动系统振荡特性的影响,在35Hz范围内振动负载作用下的最大力波动幅值由138N(约为稳态值46%)减小至25N(约为稳态值8.4%)；在阶跃负载作用下气缸活塞杆位移振荡和接触力冲击次数显著减少,调整时间分别仅为前者的32.3%和27.3%,有效提高了抗负载波动与冲击特性,可提升船舶磨抛机器人作业质量。     

基于虚拟仪器的柴油机振动监测系统简介

建立基于虚拟仪器开发平台的柴油机振动监测系统,结合功能强大的数据库,通过分析监测结果,有效地对柴油机运行状态及工作性能进行动态监测,并对它的运行状况做出评估、诊断故障和预测趋势,实测表明,该系统对柴油机故障诊断是可靠的、有效的。     

LNG/柴油双燃料柴油机控制软件模块化设计

针对船用LNG/柴油双燃料发动机,采用模块化设计理念,开发一套双燃料柴油机的控制软件。根据双燃料柴油机工作特性,在Matlab/Simulink环境下搭建控制算法,完成信号输入模块、转速计算模块和控制系统模块设计,其中控制系统模块核心包括发动机状态判断模块、自学习模块、稳态判断模块,通过软件滤波和自学习算法保证发动机控制的稳定性。台架试验结果表明:控制软件运行正常,发动机稳定运行,发动机经济性和排放性显著提高,在发动机转速为1 200 r/min时,NO_x排放最大降低63.5%,烟度降低70.0%,但CO和HC排放升高。此外,研究还表明,应用Matlab/Simulink模块化的电控软件开发方法具有开发周期缩短、开发成本降低及软件维护方便的优点。     

双燃料主机缸套水冷却系统优化设计

基于WinGD W6X72DF双燃料主机,对其主机缸套水冷却系统进行了优化设计,通过2个温控三通阀自动控制主机缸套水出口温度和造水机,经验证,优化后的主机缸套水冷却系统既能够保证主机缸套水出口温度的稳定,也能够充分利用主机缸套水的热量,增加船舶的造水量,减少主机缸套水冷却器的热负荷。通过对主机缸套水冷却系统的各个设备进行热力数学模型分析,建立独立的Simulink仿真子模块,按照系统的控制逻辑及运行顺序将子模块搭建成完整的仿真模型,并进行仿真模拟。仿真结果表明,2个温控三通阀的控制逻辑能够满足主机不同负荷及负荷变化的工况,系统设计实现了主机缸套水温度和造水机的自动控制。     

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。