变工况条件对船用二冲程低速柴油机扫气过程的影响

在船用二冲程低速柴油机中,扫气过程的优劣直接关系到发动机的各项特性,在前期研究中主要以扫气口结构为主要研究方向,但发动机循环是一个瞬变的动态过程,因此需要针对扫气过程的不同阶段及不同环境因素开展性能分析,以便在扫气全过程内改善扫气性能.本研究基于扫气流动试验台,通过三维激光粒子测速系统,对不同工况条件下的稳态扫气过程进行了光学实验研究.结果表明:改变扫气压差、扫气口开度以及排气门升程均会对流通能力产生一定影响,但对涡流的影响不大;扫气口开度降低及排气门升程较低均会改善扫气均匀性,利于在一定程度上提升扫气效率,但根本上改善扫气均匀性的因素仍然是扫气口结构.

船用低速柴油机的新型缸套冷却水系统

当前世界上船舶柴油机的设计功率越来越大,而船舶在航行时为降低油耗并减少温室气体排放,经常降低柴油机的功率,让船舶主机在低或者极低负荷下运行,这使得缸套冷蚀问题变得越来越突出。本文针对柴油机在低负荷运行时容易发生的气缸套冷蚀现象,通过设计LDCL(基于主机负荷的缸套水温度控制系统)系统,提高缸套冷却水在低负荷工况下的温度,从而解决柴油机气缸套冷蚀问题,并通过各工况下的实验对比,验证了本系统的有效性。

基于性能优化的小缸径二冲程低速船用柴油机喷油方式研究

针对小缸径二冲程高压共轨低速船用柴油机,在常用工况75%负荷下,通过台架性能试验和仿真计算研究了燃油标准喷射、预喷射和后喷射等喷射方式对整机燃油消耗和氮氧化物(NO_x)排放的影响。研究结果表明:相对于标准喷油方式,预喷加主喷的燃油喷射方式大幅提高了最高燃烧压力,最高燃烧压力增幅达9.3%,既降低了NO_x排放同时又获得良好的燃油经济性,NO_x排放降低了3.8%,燃油消耗率降低了0.4%。在性能试验的基础上建立仿真计算模型,通过模拟计算研究不同预喷开始角度对整机性能的影响,获得最佳的预喷开始角。

二冲程低速船用柴油机SCR系统的技术分析与应用

文章介绍了SCR系统的结构与原理,并对6S50ME-C型低速柴油机的SCR系统进行了技术分析和应用测试,结果表明,使用低负荷方法可获得SCR催化剂所需的最低运行速度;通过SCR流场优化,进一步降低排气压力,使其具有比标准排气集管更低的压力损失;SCR系统可保证NO_(X)循环值为2.8 g/(kW·h),低于IMO Tier Ⅲ限值3.4 g/(kW·h),满足IMO Tier Ⅲ NO_(X)限制标准。

喷油角度对低速二冲程船用柴油机燃烧的影响

针对低速二冲程船用柴油机燃烧过程中复杂的油气混合问题,本文采用CFD软件CONVERGE研究了喷油角度对某低速二冲程柴油机混合气形成、燃烧和排放的影响,并给出了喷油角度优化策略。结果显示:顺涡流方向调整喷油角度降NOx潜力较大,当喷油角度α=23°时,NOx排放相比原机降低了22.1%;通过综合调整涡流方向和垂直方向喷油角度,优化了发动机NO x排放和BSFC的综合表现,(α=13°,β=22°)喷射角度可实现较低的NO x排放;无EGR时得到的燃油喷射角度优化策略,在EGR氛围下同样适用。

基于EGR技术的船用低速二冲程柴油机增压系统匹配研究

针对采用EGR技术的船用低速二冲程柴油机在满足IMO排放法规时增压系统须兼顾多模式、宽流量范围运行的问题,基于某型低速二冲程柴油机在GT-Power软件中搭建整机及EGR系统仿真模型并校核。在此基础上研究涡轮增压器匹配、进排气旁通、废气旁通(EGB)等措施对该型柴油机TierⅢ和TierⅡ模式时性能的影响并得出系统匹配策略。研究结果表明:TierⅢ模式时,减小涡轮等效流通面积可有效恢复增压压力,但导致运行点接近压气机喘振线;引入进排气旁通则可有效解决喘振问题。TierⅡ模式时,采用EGR和EGB措施均可有效解决因涡轮等效面积减小带来的增压压力过高问题,但其中EGR方案NO_x排放较低,燃油消耗率偏高,而EGB方案燃油消耗率较低,NO_x排放偏高;综合应用EGR和EGB,即高负荷采用EGR,中低负荷采用EGB的匹配方案,可达到整机NO_x排放满足TierⅡ法规要求且燃油消耗率最低的设计目标。

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%。

船用二冲程柴油机鼓风机扫气模型与切换规律研究

针对船用7K90MC-C低速二冲程柴油机进行了鼓风机匹配和切换规律的研究。建立了二冲程柴油机与鼓风机仿真模型,着重研究了扫气模型的选取。通过试验校核,验证了计算结果的正确性。对2台鼓风机全开时切换规律的研究表明:柴油机负荷增加时鼓风机应在41%负荷左右关闭,柴油机负荷降低时鼓风机应在35%负荷左右打开,可以保证控制扫气量和热负荷的需要。

大型低速二冲程船舶柴油机气缸油台架试验评定

为降低大型船用低速二冲程柴油机气缸油实船试验的风险,基于6S35ME-9型船用柴油机试验台架,把气缸油系统分为三组：1^#与2^#气缸使用试验油A、3^#与4^#气缸使用参比油、5^#与6^#气缸使用试验油B,在标定工况下运行,通过试验过程评价、气缸油清净分散性评价、气缸套与活塞环组件磨损量和油品光谱检测为指标的抗磨性评价、柴油机关键参数评价、与参比油对比等综合评定,确定试验油的优劣。结果表明：对于三种油品,气缸套、活塞环和活塞环槽的磨损量与通过气缸油残油检测的金属元素含量判断的磨损状况相比二者具有一致性,结合气缸油的清净分散性评定结果,可有效判断油品是否可以进行实船试验。同时,在试验过程中油品中Fe、Cr元素含量60 h后趋于平衡,因此设定台架试验时间为100 h。经以上方法评定的气缸油,经实船试验符合要求。因此,基于该台架试验对气缸油的评定方法是可行的、经济的。

低速二冲程船用柴油机耦合涡流影响的现象学喷雾模型研究

为了更深入地研究低速机缸内涡流对喷雾的影响,开发新的现象学模型并进行了优化计算。该模型在传统的广安博之多区现象学模型之上加入了涡流效应。在模型中,涡流与喷雾的相互作用被分成两个阶段:一是喷雾破碎前空气与喷雾的互相撞击,二是喷雾破碎后的空气的混合与卷吸。根据这两个阶段不同的物理作用,结合动量守恒定理的推导,可以计算出这两个阶段中喷雾被涡流偏转的速度,从而与喷雾的原速度合成得到喷雾与涡流互相作用的合速度。在这个过程中,开发了液滴蒸发、空气卷吸等子模型使计算更接近实际情况。经过与文献中的试验数据进行对比,发现所开发的模型在不同工况(3MPa~9MPa,400K~900K)下对喷雾贯穿距与形态等参数都具有良好的预测效果。通过模型进一步探索了喷射角度对喷雾贯穿距与形态的影响,为后续低速机喷雾优化提供了理论依据。

船用低速二冲程柴油机燃烧与排放数值模拟研究

使用CFD软件对一台船用低速二冲程柴油机额定工况点缸内喷雾、燃料着火和燃烧过程、排放物NOx浓度分布及生成总量进行了数值模拟研究。模拟所得压缩压力和最高燃烧压力与实测值基本一致。在额定工况点运行时,柴油机预混合燃烧比例很小,基本呈现单峰状的扩散燃烧特征;燃烧放热初始时刻在上止点附近,整个燃烧持续期约为45℃A。同时,计算所得的NOx生成总量与实测值存在19.15%的偏差。

MAN B&W ME-GI双燃料低速二冲程船用柴油机

随着人们对环境保护的日益重视以及燃油价格的不断提高,柴油机替代燃料的开发已刻不容缓。为了适应市场的需要,MAN B&W公司开发了ME-GI双燃料船用柴油机。本文详细地介绍了ME-GI双燃料船用柴油机的原理、结构和优势。

船用低速二冲程柴油机燃油喷射系统发展概述

针对日趋严格的排放法规,指出:电控燃油喷射技术是实现船用大功率柴油机缸内清洁、高效燃烧的关键技术。介绍了船用低速二冲程柴油机电控燃油喷射系统的发展现状,就目前应用在大功率低速柴油机上的主要电喷系统,增压式电控燃油喷射系统和共轨式电控燃油喷射系统做了详细的介绍和分析。

二冲程低速柴油机曲轴箱爆炸的原因及预防

结合最新的事例对二冲程大型柴油机曲轴箱爆炸的原因和特点进行了分析,给出了管理和设计方面的建议,并介绍了一种新型的预防系统。

首台船用低速柴油机6S46ME-C HPSCR投油分析

为了保证柴油机正常起动,检验各管路系统安装的可靠性,在柴油机首次启动前对柴油机管路系统进行仔细投油冲洗是非常重要的。本文了分析了首台低速船用柴油机6S46ME-C HPSCR的投油,目的是为了避免投油冲洗过程的混乱以及投油过程中需注意事项,且为投油节省了时间,提高了效率。其中包括对主滑油系统、HPS系统、HCU系统、燃油系统和气缸油系统的投油,保证了柴油机在首次动车试验前的清洁度要求。本文也同样适合船舶在试航前对各管路系统清洁度的要求。

润滑油与船用二冲程柴油机适应性的评价方法

提出一套包括发动机拆检分析、活塞评分、试油检验相结合的综合评价润滑油与船用二冲程柴油机适应性的方法的。在国产船用二冲程柴油机上,评价一种开发的润滑油的使用性能与船用二冲程发动机的适应性,并与在用润滑油的性能进行对比。结果表明,该评价方法可有效地评价润滑油与船舶二冲程发动机的适应性,开发的润滑油满足船用二冲程柴油机的使用要求。

简述船用低速柴油机平台交货试验

船用低速柴油机在出厂前,需要在车间完成平台试验,平台试验的具体试验项目内容是在前期根据客户具体要求,写在技术协议当中,其中有些试验项目是船舶规范中要求的,有些是船级社要求,也有客户一些个性化的要求。但不论是来自于哪方的要求,都是对船舶柴油机可靠性、经济性、安全性等各种特性的最终确认。本文就目前船舶柴油机平台交货试验的主要项目进行介绍。

船用低速柴油机控制空气管系的系列化设计

在船用低速柴油机的管系设计中引入系列化理念,探索船用低速柴油机控制空气管系的设计方法,并对其进行创新改进。基于船用低速柴油机的控制空气系统,结合其管系及关键部件的基本设计要求,提出控制空气进气管系的布置方案,有效减少了管系规格数量,提高了控制空气进气管系在各系列船用低速柴油机之间的方案适用性,提出适用于各种船用低速柴油机的系列化控制空气进气管系设计方案。

机内净化降低船用二冲程柴油机NO_x排放仿真

针对一台满足TierⅡ排放标准的船用二冲程柴油机,建立GT-Power一维仿真模型,研究了废气再循环(EGR)、米勒循环、进气加湿(HAM)以及优化喷油正时等手段对NO_x排放和燃油消耗率的影响,并探讨了通过多种措施耦合来实现TierⅢ排放标准的技术路线.结果表明:单独采用米勒循环或进气加湿难以达到TierⅢ排放标准;通过结合米勒循环和进气加湿,可以将NO_x排放降低至TierⅢ标准,但会导致燃油消耗率大幅增加;废气再循环是降低NO_x排放的最有效措施,通过将其与米勒循环和进气加湿相结合,可有效减小EGR使用率,并适度改善燃油经济性的恶化程度.

EGR率对低速二冲程船舶柴油机燃烧与排放的影响

基于CFD软件CONVERGE 2.3对1台EX340EF-UA测试船用二冲程柴油机进行了数值模拟计算,研究了进气压力和EGR率对75%负荷下的船用柴油机燃烧与排放性能的影响,显示出模拟结果与实验结果有较好的吻合度。进气压力为0.464 6 MPa时,NOX排放量最小。选定进气压力0.464 6 MPa,研究EGR率的影响发现:随着EGR率的增大,NOX排放量显著降低;EGR率达到30%时,NOX排放量仅为2.58 g/kW·h,低于国际海事组织TierⅢ排放标准限制的NOX排放量3.4 g/kW·h。