船用柴油机供油凸轮-滚轮副弹流润滑分析

凸轮-滚轮是柴油机供油系统核心摩擦副,通常处于周期性瞬变载荷、瞬变速度及瞬变曲率苛刻服役环境下,接触界面弹流润滑特性复杂,表面点蚀、磨损故障频发,降低使用寿命。本文以某船用柴油机供油凸轮机构为研究对象,建立考虑凸轮副瞬变动力学的弹流润滑分析模型,验证了基于单质量动力学模型的凸轮副弹流润滑结果的准确性,并研究了工作行程内工况变化对凸轮-滚轮副动态接触及弹流润滑性能的影响规律;讨论了凸轮转速和接触载荷的改变对凸轮-滚轮摩擦润滑状态的影响。结果表明:一个工作周期内,最大接触应力出现在供油结束角处,润滑状态最差,回程段结束处表面摩擦闪温最大,低速、重载情况下润滑膜厚明显降低,导致摩擦系数较大及表面闪温过高问题;此外,通过优化偏心距及基圆半径等结构参数,可使得凸轮-滚轮间摩擦润滑接触状态明显改善。

某船用柴油机冒黑烟故障分析

为解决某船用柴油机冒黑烟故障,减少柴油机对海洋空气的污染,文章通过采集柴油机在典型运行工况下的进气压力、排气温度、发动机转速等数据并进行分析,同时对喷油器进行拆检,对柴油机的进排气系统和燃油系统的安装进行检查,并对燃油油品进行分析。结果表明,该柴油机冒黑烟主要是由于燃油油品差、燃油滤芯更换不及时,造成喷油器针阀卡滞,喷油器雾化不良。

喷油规律曲线形状对柴油机燃烧过程影响的仿真分析

基于多维数值模拟的方法,研究了4种典型的喷油规律曲线形状对直喷式高强化柴油机燃烧过程的影响规律,通过分析滞燃期、放热率形状、预混燃烧及扩散燃烧放热量分配比例、燃烧重心等,得到结论:矩形喷油规律的滞燃期最短,最先着火,斜坡形喷油规律的滞燃期相对最长;矩形和梯形喷油规律对应的预混燃烧阶段放热量占得比例较大,燃烧重心更接近于上止点(TDC),燃烧的等容度高,循环热效率高,斜坡形和楔形喷油规律预混燃烧阶段放热量占得比例较小。

柴油机喷油系统不规则喷射机理的新探讨

本文论述了柴油机喷油系统不规则喷射与空泡的内在联系。分析了不规则喷射产生的机理,阐明了高速区不规则喷射与低速区不规则喷射的本质区别。并指出在高速小负荷下,喷油系统中空泡的存在,是产生不规则喷射的主要原因。

燃油喷射2次雾化模型

本文主要研究燃油喷入气体中的雾化过程。在假设雾化是由于气液之间气动相互作用导致液体射流表面不稳定波增长并最终导致细小液滴形成的基础上，把燃油雾化过程分为两个阶段：１次雾化和２次雾化。前者只发生在气液交界面上，主要由不稳定波增长和破碎所引起；后者则发生在气液渗混区，受１次雾化后形成的液滴在气体中进一步破碎和聚合控制。文章最后分析了某些参数对雾化的影响，并把计算得到的喷雾贯穿距离和ＳＭＤ同实验进行了比较。

高压喷射雾化液滴的二次破碎机理

采用射流界面不稳定扰动波雾化分裂理论,分析了单液滴在空气中以极高的速度运动过程中,由于液滴所受内外作用力的不平衡边界条件所产生的表面扰动;建立了液滴二次破碎色散方程,给出了单液滴在扰动波作用下发生二次破碎的最快增长率和相应的最不稳定波长,以及破碎时间和稳定液滴直径;分析了液体粘性、液滴速度对高速运动液滴不稳定性的影响,对液滴雾化机理进行了理论探讨.仿真表明:由作用于高速运动液滴表面的不平衡力,使得液滴界面产生变形加速度,这是导致液滴表面不稳定而进一步分裂的内在动因;粘性对扰动波发展有抑制作用,气液界面运动加速度是控制液滴破碎的重要因素.

正丁醇/柴油调和燃料的蒸发雾化特性研究

将正丁醇和柴油以一定比例进行调和,测定了燃料的运动黏度、馏程、密度、闭口闪点、十六烷值、热值等蒸发雾化特性,并根据试验数据及三维数值模拟,分析了燃料射流在内燃机燃烧室内的雾化液滴直径、喷雾穿透距离及射流的湍流动能和耗散率,并进行了雾化特性之间的相关性分析。研究结果表明:调和燃料的蒸馏特性中10%馏点出现大幅提前,95%馏点相差不大,密度、低热值与掺混比例呈现线性下降趋势,运动黏度、闭口闪点、十六烷值在掺入少量正丁醇时下降明显,随着掺混比增大下降趋势趋于平缓。雾化特性的雾化液滴直径和湍流动能随掺混比例增加呈现减小趋势,而射流的高速扩展区面积及平均耗散率增大。蒸发雾化特性中运动黏度、密度和50%蒸馏点对燃料的雾化结果影响较大,而雾化结果中的液滴直径受燃料特性的影响较大,闭口闪点、十六烷值、热值对雾化的影响相对较弱。

LPG溶入柴油的喷射雾化特性研究

在燃油溶气雾化原理的基础上,利用数码照相机拍摄了LPG溶入柴油的喷雾空间形态,计算和分析了喷雾液滴的平均直径、尺寸分布以及液滴尺寸累积体积分布的特征直径和发散度。结果表明,LPG混入柴油,喷雾角增大,油粒细小均匀,燃料的雾化质量明显改善,在较低的喷射压力下可以获得理想的雾化效果,从而改善柴油机的烟度排放。

闪急沸腾喷雾规律的试验研究

通过采用特殊的高温高厌喷雾罐，用高速摄影机记录闪急沸腾喷雾发展的全过程。试验表明，当燃油加热温度超过１６０℃时，贯穿距离变小，喷雾角增大，油耗率降低３ ｇ／（ｋＷ·ｈ），烟度下降０．４ Ｂｏｓｃｈ值。

基于正交试验的喷嘴喷射特性模拟分析

为了改善柴油机喷嘴内部燃油流动状况,使喷入气缸内的燃油达到较好的雾化质量,对长径比、过渡圆角与直径比、喷孔锥角比及K(K的值反映喷孔的形状)系数等喷嘴结构参数进行了设计。用正交试验法绘制了L9(34)正交表,针对每组方案建立了喷嘴内部流场的CFD三维模型,并进行了流体动力学模拟计算。利用SPSS对模拟结果进行了分析,得到了喷嘴结构参数对喷孔内部燃油空穴现象、流速、湍动能及流量系数影响的主次顺序,为喷嘴结构优化、燃油雾化特性改善提供了理论依据。

喷油器喷孔直径对船舶柴油机燃烧性能的影响

研究船舶柴油机喷油器的雾化特性对提高船舶柴油机热效率、减少燃油消耗率和有害物排放、预防机械故障有着重要的意义。以4190ZL型船用中速柴油机为例,利用CFD软件FIRE对其喷油器在不同喷孔直径下的喷射雾化和燃烧过程进行数值模拟,得到燃油雾化特性和燃烧过程的数据,并分析其对柴油机NOx和碳烟排放的影响。结果显示采用孔径为0.3 mm的喷油器,柴油机排放特性最佳,为船舶柴油机喷油器设计、故障诊断与选用提供参考。

喷油提前角对柴油—天然气双燃料发动机活塞热机耦合影响的仿真分析

建立柴油—天然气双燃料发动机活塞、活塞销、连杆的有限元模型。利用高级有限元软件分析活塞在最大扭矩工况下不同喷油提前角时的温度分布情况;并将活塞上某些点处的仿真值与实测值进行对比,误差满足工程要求。将温度场分布作为热机耦合的初始条件加载到活塞上,计算活塞在热机耦合作用下的应力场和变形场。结果表明:活塞最高温度值出现在活塞顶部偏离燃烧室一侧,热机耦合的最大应力出现在销座内侧上部,最大变形值出现在活塞顶部偏离燃烧室的外侧,并随着喷油提前角的增加而升高,为双燃料发动机喷油提前角的优化提供理论依据。

喷嘴结构参数对流体特性影响的三维流场模拟

为了改善柴油机D6114喷油嘴291 DLLA150 FC PV01内部燃油流动状况,使喷入气缸内的燃油达到较好的雾化质量,在原有喷嘴基础上,针对喷嘴结构参数长径比、喷嘴入口过渡圆角及喷孔锥角设计了9种方案。在CFD(计算流体动力学)软件中建立了喷嘴内部流场的三维模型,对整个流场区域进行了流体动力学模拟计算。分析了喷嘴结构参数对喷孔内部空化程度、湍动能及流速的影响,得出:随着长径比(L/D)的减小,燃油在喷孔中的空化程度增强,湍动能减小,流速增加;随着过渡圆角与直径比(r/D)的增大,喷孔内部流体空化程度增强,流速增大,湍动能减弱;随着喷孔锥角(θ)的增大,喷孔内燃油空化程度加强,湍动能减弱。

乳化油燃烧技术在柴油机中的应用研究

在介绍微爆理论的基础上,就柴油机使用乳化油时微爆作用、水煤气反应和水的蒸发降温作用对柴油机燃烧效率的影响,以及使用乳化油对柴油机NOX的排放和微粒排放的影响作了详细的论述,并指出为使乳化油燃烧技术推广应用,进一步进行微爆效应的理论研究和新型乳化油的研究将是下一步研究的重点。

人工神经网络及其在机械故障诊断中的应用

阐述了人工神经网络模型的一般结构和算法,并总结了人工神经网络在机械故障诊断中的应用步骤。通过对柴油机供油量的实验诊断和测试,结果表明人工神经网络技术可以快速、准确地诊断出机械故障类型。

利用短距离碰撞效应的高效燃油雾化系统

提出了利用超短距离碰撞效应促进燃料雾化、快速形成高质量混合气的方法。据此研制了适合于直喷式柴油机的新型燃油雾化系统。并采用燃油喷雾可视化测试装置,对新型燃油雾化系统的喷雾特性进行了研究,分别获取了燃油油束的外观图像和油束断面的构成图像。结果表明,该燃油雾化系统能够快速形成分布均匀的可燃混合气。带冲击槽内壁面的碰撞喷雾,燃油喷射时间为0.6 ms时,油束中心已经有油雾存在,无油雾区域明显减少;随着喷射时间的延续,当喷射时间为1.0 ms时,油束中心基本充满较浓的油雾;在喷射后期,油束中心与周边主流已融为一体,构成更均匀的燃油油束。

柴油机燃油系故障的模糊诊断

为了定量检测柴油机燃油系3个精密偶件的状态、实现柴油机不解体故障诊断,研制了嵌入式电阻应变压力传感器;采用常规测试仪器,利用正交试验方法,测得不同磨损程度精密偶件的组合在工作中的压力波形;通过对燃油系供油压力变化过程、影响因素以及实测压力波形的分析,选取用于故障诊断的显著性特征参数;根据燃油系故障特点及其与特征参数的关系,采用模糊综合评判法和模式识别法作为诊断模型,并依据试验结果求得模糊关系矩阵。结果表明,利用模糊数学模型对柴油机燃油系故障进行诊断是可行的。

燃料特性对乙醇-正丁醇-十四烷燃油雾化特性的影响分析

为探讨燃料特性促进柴油机缸内乙醇柴油雾化过程的影响机理,采用单组份十四烷代替实际多组分柴油,利用经典KH模型和TAB模型数值分析燃料特性对乙醇-正丁醇-十四烷混合燃料初次和二次雾化的影响规律。结果表明,十四烷中掺混乙醇和正丁醇后初次雾化团块液核半径和破碎时间均降低,有助于燃油在喷油器油嘴附近撕裂,促进柴油机近喷嘴区燃油初次雾化;在相同的条件下,乙醇柴油理化性质对二次雾化的影响很小;液滴半径越小,破碎后Sauter平均半径和破碎时间对半径增量敏感性越强,越容易发生二次雾化;良好初次雾化和液滴蒸发特性促进液滴二次雾化和液滴蒸发。

车用直喷式柴油机新型燃烧系统的研究

为改善车用直喷式柴油机的燃油经济性和排放．采用两种新型燃烧系统，即伞喷燃烧系统和挤流口式油膜雾化燃烧系统，组织均匀预混合气和最佳燃烧，获得燃油消耗率下降５％、烟度和噪声都明显降低的效果。试验表明，该燃烧系统具有实机应用的前景。

柴油机三偶件密封性与供油量的定量关系分析

利用回归正交设计法,定量地分析了柴油机柱塞、出油阀、喷油嘴三偶件的密封性与供油量的关系,建立了数学模型。从而更直观更清楚地了解三偶件的密封性对供油量影响程度的主次关系,也更便于对喷油泵进行调试,使三偶件匹配更加合理。