Complete Modeling for Systems of a Marine Diesel Engine

This paper presents a simulator model of a marine diesel engine based on physical, semi-physical, mathematical and thermodynamic equations, which allows fast predictive simulations The whole engine system is divided into several functional blocks： cooling, lubrication, air, injection, combustion and emissions. The sub-models and dynamic characteristics of individual blocks are established according to engine working principles equations and experimental data collected from a marine diesel engine test bench for SIMB Company under the reference 6M26SRP1. The overall engine system dynamics is expressed as a set of simultaneous algebraic and differential equations using sub-blocks and S-Functions of Matlab/Simulink. The simulation of this model, implemented on Matlab/Simulink has been validated and can be used to obtain engine performance, pressure, temperature, efficiency, heat release, crank angle, fuel rate, emissions at different sub-blocks. The simulator will be used, in future work, to study the engine performance in faulty conditions, and can be used to assist marine engineers in fault diagnosis and estimation （FDI） as well as designers to predict the behavior of the cooling system, lubrication system, injection system, combustion, emissions, in order to optimize the dimensions of different components. This program is a platform for fault simulator, to investigate the impact on sub-blocks engine＇s output of changing values for faults parameters such as： faulty fuel injector, leaky cylinder, worn fuel pump, broken piston rings, a dirty turbocharger, dirty air filter, dirty air cooler, air leakage, water leakage, oil leakage and contamination, fouling of heat exchanger, pumps wear, failure of injectors （and many others）.

风冷柴油机高负荷轴流冷却风扇气动优化

针对某型风冷柴油机的具有负预旋前置导叶的冷却风扇,考虑导叶和转子的耦合效应,基于多项式代理模型和第二代非支配排序遗传算法实施了冷却风扇多目标气动优化。优化后的效率和全压在近失速工况分别提升1.19%、4.78%,在设计工况分别提高0.29%、3.16%。采用Sobol全局敏感性分析辨识了关键设计变量,结合优化前后流场变化,获得了风扇气动性能提升的流动机理:导叶叶根安装角的减小和转子叶根安装角的增大,共同减小了转子进口攻角,从而增大风扇等熵效率,并弥补了因欧拉功减小所致的全压降低;转子叶顶安装角减小,在削弱叶根与叶顶扩压不平衡度的同时补偿了全压的损失。

复杂环境下风冷柴油机工作及冷却性能研究

针对一款V型风冷柴油机,研究其在不同海拔、温度环境下的工作性能及冷却散热能力,进而提高柴油机热效率。为充分考虑动力舱下柴油机的冷却散热,提出一种将动力舱模型一维离散,以此搭建柴油机冷却系统模型的方法,并与柴油机工作模型进行耦合仿真。结果表明:柴油机在2000 r/min外特性工况条件下,外界环境海拔、温度的升高使得柴油机缸内燃烧工作曲线后移,海拔每增加1000 m,放热峰值点后移2°,缸内燃气温度升高;一定转速下的风扇空气质量流量会随海拔、温度的增大而减小,柴油机冷却能力下降,缸盖燃气侧表面平均温度升高;柴油机热效率随海拔、温度的升高而降低,高海拔、高温环境下,增大风扇转速可提升柴油机热效率,随着风扇转速提高,海拔4000 m、温度20℃环境下,柴油机热效率从29.7%升至35.7%。

道依茨BF12L513C型风冷柴油机的使用、维修及保养探讨

道依茨各个系列的风冷柴油机的经济性、可靠性、适应性不断被证明。本文以道依茨BF12L513C型风冷柴油机为例,从BF12L513C型风冷柴油机的使用、维护、保养及日常检修几个方面总结该类型柴油机的使用及维修保养策略,希望可以提升柴油机的应用效果。风冷柴油机的使用、维护、保养都是相通的。因此,其它种类及型号的柴油发动机都可以参照以上对BF12L513C型风冷柴油机发动机的保养方法,结合自身结构特点制定出合理的维护、保养规程。

环境温度和压力对坦克柴油机冷却空气影响的CFD仿真研究

为了掌握不同环境温度、压力下坦克柴油机冷却空气的流动与传热性能,将计算流体力学应用于坦克柴油机冷却空气的仿真。在仿真值与试验值对比结果符合较好的前提下,对不同环境温度、压力对冷却空气流动与传热的影响进行了数值仿真,基于仿真结果,拟合得到了冷却空气平均温度随环境温度、压力变化的简便计算公式,适合于工程实用。

几何参数化计算的柴油机冷却风道键合图模型

为确定柴油机散热系统的空气流量及空气流速分布规律,以研究散热性能和风扇风道几何参数之间的关系,建立了风扇风道几何尺寸参数化计算的冷却风道键合图模型。通过分析风扇的尺寸和空气动力性能,应用键合图方法分析风扇风道的功率损失,建立了系统模型,系统模型参数均为元件几何参数及空气特性参数,提出了散热器出风口风速分布预测方程,实现了以风扇转速为输入的散热器风道的流量计算及出风口风速分布预测。样机的现场风速测量实验表明,风速分布预测的误差均值为0.87%,误差方差为0.005 2,风扇风道流量模型可作为冷却系统空气流量的估算方法。

闭式循环柴油机排出气体喷淋冷却传热模型及实验关联研究

闭式循环柴油机(CCD)排出气体处理技术是各种不依赖空气动力装置(AIP)的共性技术,优选喷淋冷却方式并对其内部的气液传热模型化是该技术的核心。为此,分析对比了横流式、并流式、逆流式等喷淋冷却方式,对实际选用的CCDAIP横流式喷淋冷却器进行了气液传热分析。从单个液滴传热模型出发,采用分层计算方法建立了喷淋冷却传热计算模型,并应用Matlab语言编程计算各种工况下冷却效果。喷淋冷却实验结果与模型计算结果对比表明,该模型能够较精确地预测CCD排出气体喷淋冷却效果。

小型风冷万能单缸试验柴油机研制

这台小型风冷万能单缸试验柴油机是具有知径、行程、燃烧室、配气相位、喷油定时、冷却系统、调速系统等可变性很强的，能对现代风冷柴油机各种工作条件下进行试验研究的多用途试验机。主要介绍其应用范围、设计思想、主要参数、总体设计和结构特点。

柴油机涡轮再冷增压系统设计与试验

针对柴油机进行了涡轮再冷增压系统参数计算,设计并加工了空气涡轮增压器.对空气涡轮增压器和再冷增压系统进行了试验,空气涡轮最高效率达到77.4%,随空气涡轮转速和中冷器出口温度升高,气流流经涡轮温降增大.建立了匹配涡轮再冷增压系统的柴油机模型并进行了外特性的循环模拟计算,结果表明,所设计的涡轮再冷增压系统在保持柴油机进气量不变的同时,能够有效地降低柴油机进气温度和氮氧化物排放.

密封对柴油机冷却模块性能影响的试验研究

针对某款载重车用柴油机冷却模块,将换热器间的密封条拆除,使空气自由流通,与原密封方案进行风洞试验对比。结果表明:在风速4～10m/s范围内,中冷器散热量降低0.75%～1.82%,水散热器传热性能提高0.41%～1.36%,模块总散热量提高0.16%～0.48%,阻力下降约10%。在实车上相同的风扇吸风条件下,系统的有效进风量将会增加,模块散热效率进一步提高。紧凑式冷却模块适当减少密封时,其换热量呈现出前排换热器有所减弱后排增强的特性,模块总换热量得到改善,可在匹配设计中灵活调整其密封性能以达到优化柴油机工作条件和节能的目的。

微米木纤维滤芯柴油机PM过滤装置冷却系统研究

尾气微粒捕集器（DPF）技术是目前控制柴油机尾气PM（Particulate Matter）最有效的后处理技术之一。以微米木纤维作为DPF滤芯材料时,具有过滤效率高、排气背压小和容尘量多等优点。但是不能长时间承受尾气300-400℃的高温,需结合冷却装置使用。为此本文设计了一种强制风冷式冷却器。该冷却器基于单片机80C51设计冷却控制系统,可根据尾气温度实现对风机的启停控制,并在JX493ZLQ3A柴油机上进行了试验验证。结果表明,柴油机在不同负荷下产生的尾气经过冷却器后,温度都有大幅度的降低,且大多数工况下冷却后的温度都低于木纤维滤芯可耐受的220℃,满足木纤维滤芯的使用要求。

小功率风冷柴油机的技术现状

作者回顾了浙江大学小功率内燃机研究室20多年来研究的历程。文中将讨论在研究过程中所遇到的主要技术和理论问题，如风冷柴油机设计的指导思想、结构强度分析、热传导与热负荷等。从中，可大致看到我国小功率风冷柴油机领域的进展和研究技术现状。

基于CFD分析的单缸风冷柴油机冷却系统设计与研究

以X170F单缸风冷柴油机为研究对象,运用CFD分析软件SC/Tetra对其冷却系统进行了三维流动的数值模拟,并对原冷却系统结构进行了优化设计与计算。计算结果表明:改进后的结构增大了进入气缸盖高热负荷区域的冷却风量,冷却流场分布更加合理,改善了气缸盖底部的冷却效果。

基于排放特性的小型风冷柴油机燃烧过程研究

小型风冷柴油机受结构限制,中小负荷冷却强度偏大,使柴油机CO、HC的比排放偏高。为了探索CO、HC的生成机理,达到中国非道路柴油机第3阶段排放标准,以186F风冷柴油机为研究对象,研究了不同压缩比、有无排气再循环(EGR)试验条件下的污染物排放特性。结果表明,不同方案的NOx比排放变化率不超过4%,两种压缩比对比结果为:CO、HC的排放分别变化了41.1%和53.9%;有无EGR方案CO、HC的排放分别变化了19.5%和22.5%。通过示功图分析得出结论:CO、HC的生成量主要与滞燃期内的压缩温度有关,在10%负荷工况下压缩终了温度达860 K以上,可有效降低CO、HC的排放;通过不同技术方案协同优化燃烧过程,可使柴油机整机比排放低于中国非道路柴油机第3阶段排放限值。

小型高速风冷柴油机散热片传热性能研究

本文对散热片组给定了若干假设并以此为基础，对散热片组的传热现象进行详细的分析，找出了影响传热系数的各种因素；根据散热片换热过程的物理特征与实验结果，利用高斯多元线性回归方法，综合成适用于实验条件范围内的传热系数经验公式。结果对各种风冷柴油机在强制对流条件下的传热机理研究及强化传热技术应用有参考价值。

小型风冷柴油机镶块双通道倾角对涡流特性的影响

为分析风冷柴油机镶块双通道安装位置对涡流室内涡流形态的影响,以BH175F柴油机为例,基于FLUENT流体仿真软件,研究活塞从曲轴转角210°CA运动至上止点(TDC)时双通道倾角对柱形平底涡流室内涡流特性变化规律.模拟结果表明,镶块双通道倾角对涡流室内涡流形态发展具有重要影响,在设计的30°、40°、45°及50°四种通道倾角方案中,涡流室内涡流发展过程较为相似,均在连接通道左侧形成自由涡,随着曲轴转角的增大,涡流强度增大,涡核上移并稳定在O点位置附近;相对30°、45°通道倾角而言,40°、50°对应的涡流形态发展较快,且在喷油始点附近位置,45°通道倾角所获得的涡流形态更稳定、矢量速度和涡流尺度更大,有利于提高油气混合质量.

风冷柴油机汽缸套缸内传热边界条件

随着些油机的高速化和增压技术的发展 ,风冷些油机的热负荷问题日趋严重。本文研究了风冷柴油机气缸套内传热边界条件 ,在理论分析的基础上 ,提出了两种边界条件的计算公式 ,即基本关系式和实用关系式 ,利用该公式对缸套温度场进行了计算。最后对计算结果进行数据拟合 ,得出了有一定推广使用价值的边界条件计算公式。

地下柴油电站通风降温CFD模拟

本文使用Airpak对地下柴油电站通风降温进行CFD模拟,找出传统送风方式下电站内空气温度分布,得到了在不同送风方式下空气温度的区别,认为两侧变送风口的送风方式和3 m/s的送风速度能达到更好的效果。

船用中速主柴油机降低NO_x排放试验分析

分析两种改进方法对减少某中速主柴油机的NOx排放的效果,根据IMO推荐的试验程序进行NOx排放测试,测得排放的数据,使用根据IMO的计算方法开发的计算程序进行NOx排放值的计算,并对改进前后的排放结果进行对比,结果证明,只改变喷油提前角虽然能降低排放但牺牲了较大的经济性。

风冷柴油机活塞温度场的三维有限元分析

建立某双缸水平对置风冷柴油机的活塞三维实体模型,利用I-DEAS软件突破传统的简化方法,并充分考虑风冷柴油机传热的特点来确定传热边界条件,对活塞温度场进行有限元计算和分析。计算结果表明:活塞头部的温度接近极限,环区温度过高造成运行受阻,并与实际运行出现的情况相符。进一步的实验表明,计算结果与实验值相差小于5%,故该计算方法的计算结果基本上可以指导设计。