船用低速柴油机电控气缸注油器注油量测量方法

针对注油器的注油量对“缸套-活塞环”摩擦副的润滑和润滑油的消耗率影响的问题,本文提出了一种基于“恒压等容”的注油器注油量测量方法。采用仿真计算和试验相结合的方法,分析了背压阀弹簧固有频率、背压罐容积对其测量精度的影响。结果表明:这种注油器注油量测量方法切实可行,可作为注油器出厂检验以及电控气缸注油系统注油量标定的重要依据之一。

船用微引燃双燃料发动机多缸平衡控制的试验

针对船用微引燃双燃料发动机多缸不平衡问题,开展了多缸平衡控制的仿真与试验,建立发动机仿真模型,用试验测量的进气歧管压力验证了模型精度,基于仿真模型定量分析了发动机各缸燃气量和过量空气系数的差异.采用燃气喷射量补偿的方法对各缸进行缸平衡控制的研究,分别以各缸爆发压力、平均指示有效压力(IMEP)和排气温度为控制变量修正各缸燃气喷射脉宽.研究表明:各缸燃气喷射量相对偏差最大可达2.76%;各平衡模式下其各缸对应的控制变量相对偏差均有效降低,其中爆发压力平衡时各缸爆压不均匀系数低于1.2%,IMEP平衡时IMEP不均匀系数低于0.8%,排气温度平衡时各缸排气温度差异控制在11℃之内;考虑发动机运行的稳定性和安全性因素,在中、低负荷时激活IMEP平衡模式以降低失火或弱燃的概率;在高负荷时激活爆压平衡模式以降低气缸压力异常升高的概率.

船用高速多缸柴油机不均匀性控制策略

为有效解决某船用多缸发动机因燃油喷射系统制造、装配误差和性能退化而产生的各缸工作不均匀性问题,将瞬时转速作为控制目标,利用反馈量(各缸排气温度)获取不均匀性信息,以各缸喷油量为控制量,通过修正喷油脉谱图实现不均匀性控制。建立AVL Cruise M模型并对其有效性进行验证,在SIMULINK中开发基于瞬时转速和各缸排气温度的不均匀性控制策略,进行软件在环仿真,并将控制效果与气缸压力闭环控制结果相对比。结果表明,基于瞬时转速和各缸排气温度的不均匀性控制策略能显著提高发动机各缸工作的均匀性,虽然提升效果不及气缸压力闭环控制,但成本大幅下降,实用性和可靠性更好。

衔铁打孔对高速电磁阀动态响应的影响

为提高船用柴油机电控喷油系统高速电磁阀的动态响应速度,采用数值模拟的方法建立了电磁阀的数值仿真模型,通过电磁阀试验台验证了仿真模型的准确性.之后建立了电磁阀衔铁打孔的模型,研究了打孔位置、大小对电磁阀动态响应的影响,试验结果表明:在磁轭间区衔铁打孔可以优化电磁阀关闭响应,但对电磁阀的开启响应影响较小;特别地,当打孔半径为1.8 mm、打孔中心距离衔铁中心的距离为13 mm时,电磁阀开启响应时间增加了11.7%,但关闭响应时间减少了33.3%,电磁阀整体响应时间减少了13.2%.

双复位弹簧高速电磁阀动态特性研究

为了同步提高船用柴油机电控喷油系统高速电磁阀的开启和关闭响应速度,提出了一种双复位弹簧的设计方案。首先采用数值模拟的方法建立了单弹簧电磁阀的数值仿真模型,在电磁阀试验台上验证了仿真模型的准确性,在此模型的基础上建立了双复位弹簧的电磁阀模型。研究了低刚度弹簧预紧力与刚度、高刚度弹簧刚度及高刚度弹簧端面与衔铁的初始间隙对电磁阀动态响应的影响。研究结果表明:相较于单弹簧的情形,双复位弹簧的设计可以同时优化电磁阀的开启和关闭响应,特别当低刚度弹簧预紧力为110 N,刚度为16 N/mm,高刚度弹簧刚度为100 N/mm,高刚度弹簧端面与衔铁的初始间隙为0.01 mm时,电磁阀开启响应时间减少了1%,关闭响应时间减少了15.2%。

新型环形多极柱电磁阀衔铁的结构优化

针对环形多极柱高速电磁阀衔铁设计需要兼顾磁路磁阻、衔铁质量及衔铁运动的阻尼问题,提出了环形极柱电磁阀衔铁不同区域对电磁力贡献大小不同的设想,通过仿真计算结果证实了设想的正确性,并得到了电磁力在衔铁上的分布规律。据此,提出了两种在衔铁上开槽的结构设计。通过对比分析得出,扇形槽方案比梯形槽方案好。然后以电磁阀开启响应时间和关闭响应时间为目标,对扇形槽几何参数和衔铁厚度开展多目标优化。结果表明:优化后,运动件减重21.6%,电磁阀开启响应时间减少11.1%,关闭响应时间减少30.0%,减小衔铁运动油膜阻尼的同时提升了电磁阀整体的动态响应特性。

配气相位对大功率柴油机缸套热负荷影响及优化

以某大功率柴油机缸套为对象,通过GT-Power和ANSYS仿真平台,建立柴油机工作过程仿真模型和缸套热负荷模型,利用硬度塞法验证其热负荷模型的正确性。适当调整进气提前角及滞后角、排气提前角及滞后角等配气相位角,计算分析配气相位对缸套热负荷的影响。利用田口实验设计和方差分析法,制定以不同配气相位角为影响因子的优化匹配方案,进行配气相位对热负荷考核指标权重分析,并进行缸套优化分析。研究表明:确定的缸套热边界条件和仿真模型合理,热负荷计算模型误差较小,排气提前角和进气提前角对缸套热负荷影响权重较大,在功率不低于原标定功率情况下,确定的优化方法可有效降低缸套热负荷指标。

船用微引燃双燃料发动机燃料模式切换

针对船用微引燃双燃料发动机燃料模式切换过程燃烧不稳定和转速波动大的问题,本文采用台架试验的方法,揭示了发动机不同燃料替代率时燃烧特征与性能,制定并验证了燃气喷射三段控制的燃料模式切换控制策略,分析了燃烧波动及切换时长等因素对燃料模式切换过程的影响。结果表明:随替代率升高,发动机各缸燃烧循环变动增大和一致性变差,至燃气模式有所减弱,但仍高于柴油模式的循环变动和一致性;较短的切换时长将导致切换过程的转速波动增大;采用燃料模式切换控制策略,可实现双燃料发动机20%~80%额定负荷内120 s时间内燃料模式平稳安全切换,转速波动率最大为5.7%,未发生爆震和失火等非正常现象。

船用低速柴油机烟气余热S⁃CO_(2)布雷顿循环系统优化

针对远洋船舶节能减排和高效营运的需求,从提高船用低速柴油机总效率出发,对其烟气进行余热回收,搭建三种布置形式的超临界二氧化碳布雷顿循环。将实测的6EX340EF-UA型船用低速柴油机不同工况烟气参数作为输入,以系统总效率和净输出功为目标,对系统循环参数进行优化。结果表明,再压缩超临界二氧化碳布雷顿循环的烟气余热回收系统可实现总效率最大提升3.15%,最大净输出功率增加335kW。通过再压缩超临界二氧化碳循环系统的[火用]分析发现,烟气换热器的[火用]损失最大,这为后续系统性能优化提供了依据。