發(fā)布時間：2020-06-26 04:25

【摘要】：建立擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、技術(shù)水平領先的原理樣機是船用低速機自主化發(fā)展的關鍵。本文依托中船動力研究院牽頭的高技術(shù)船舶科研項目——《船用低速機工程》,以項目中的典型機型為參考對象,對目標機型二沖程低速柴油機的掃排氣系統(tǒng)進行了研究。本文首先在分析了典型機型結(jié)構(gòu)和特點的基礎上,使用GT-Power軟件建立了典型機型的一維仿真計算模型,并使用試驗數(shù)據(jù)進行了驗證,再根據(jù)目標機型指標,建立了目標機型的仿真模型,在此基礎上進行了如下仿真研究:(1)不同掃氣口高度、掃氣口位置、掃氣集管容積、排氣集管容積、排氣閥最大升程等掃排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)對柴油機性能影響的研究。(2)不同排氣閥正時、排氣閥開閉梯度、壓縮比、噴油始角等可調(diào)參數(shù)對柴油機性能影響的研究,并對排氣正時和壓縮比進行了聯(lián)合仿真。(3)使用套筒機構(gòu)實現(xiàn)了可變掃氣正時,并對可變掃氣正時對柴油機性能的影響進行了預測。仿真計算結(jié)果表明,掃氣口高度對柴油機性能影響比較明顯,掃氣口高度需要取值適中,過小則導致掃氣效果不足,殘余廢氣系數(shù)較高,最大燃燒壓力降低,油耗升高,過高則引起掃氣口倒流,同樣也造成較高的殘余廢氣系數(shù)和油耗。比較不同負荷發(fā)動機性能的結(jié)果可以看出,在掃氣口較低的位置且變化幅度不大時,對發(fā)動機的影響較小。一維模型仿真顯示掃氣集管容積和排氣集管容積對柴油機性能影響很小。排氣閥最大升程過小時不利于排氣過程,柴油機的性能明顯惡化,排氣閥最大升程高于一定水平時,排氣閥最大升程的改變對柴油機性能的影響很小。相比排氣閥開啟正時,排氣閥關閉正時對柴油機的性能影響比較顯著,通過對排氣閥正時的優(yōu)化,可以明顯降低油耗。在相同排氣閥開啟梯度的情況下,排氣閥緩慢關閉可以降低油耗,在相同關閉梯度的情況下,排氣閥快速開啟的油耗降低。較低的壓縮比無法達到較高的壓縮壓力和最大燃燒壓力,過高的壓縮比會導致最大壓升率和最高燃燒溫度過高。通過對排氣閥關閉正時和壓縮比的聯(lián)合優(yōu)化,選出了最佳的排氣閥關閉正時和壓縮比。噴油始角間接決定了最大燃燒壓力,所以噴油始角應按照缸內(nèi)壓力限制選取。使用了可變掃氣正時的柴油機可以在不同負荷下使用不同的掃氣口高度,且不同負荷下最佳的掃氣口高度不同。不同負荷下采用了非對稱掃氣正時均比相同掃氣口高度下對稱掃氣正時的油耗低,且不同掃氣口高度的非對稱掃氣正時、不同套筒速度的非對稱掃氣正時以及不同掃氣口開啟正時在不同負荷下的對柴油機性能的影響情況也各有不同。
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U664.121.1
【圖文】：

EX340EF 通過了中國船級社（CCS）型式認可試驗，實現(xiàn)了自主品牌小缸徑低速機無到有。盡管目前的低速柴油機生產(chǎn)廠家較多，競爭激烈，但是 MAN 和 Wartsila 兩大公借豐富的技術(shù)積累和大量的專利壟斷以及持續(xù)的研發(fā)與創(chuàng)新，牢牢壟斷了全球的船速機市場，掌控著低速機的技術(shù)方向[2]。目前我國的船用低速柴油機產(chǎn)品也均為引品，但是由于產(chǎn)業(yè)集中度不高，發(fā)動機配套產(chǎn)業(yè)不夠完善，高新技術(shù)的掌握能力和產(chǎn)品的制造能力仍有不足，造成了我國在船用低速柴油機產(chǎn)業(yè)與日本和韓國的競爭強[3]。.1.2 船用低速機的特點與趨勢根據(jù)市場的需求，決定船用低速柴油機的基本機型設計的幾個最重要的要求有功速、壽命、機身尺寸等。而根據(jù)發(fā)動機的功率和轉(zhuǎn)速得到的二沖程低速機的基本特以用發(fā)動機設計區(qū)域（layout field）表示，見圖 1.1，其中 R1 點是最大持續(xù)功率MCR）。

EX340EF 通過了中國船級社（CCS）型式認可試驗，實現(xiàn)了自主品牌小缸徑低速機無到有。盡管目前的低速柴油機生產(chǎn)廠家較多，競爭激烈，但是 MAN 和 Wartsila 兩大公借豐富的技術(shù)積累和大量的專利壟斷以及持續(xù)的研發(fā)與創(chuàng)新，牢牢壟斷了全球的船速機市場，掌控著低速機的技術(shù)方向[2]。目前我國的船用低速柴油機產(chǎn)品也均為引品，但是由于產(chǎn)業(yè)集中度不高，發(fā)動機配套產(chǎn)業(yè)不夠完善，高新技術(shù)的掌握能力和產(chǎn)品的制造能力仍有不足，造成了我國在船用低速柴油機產(chǎn)業(yè)與日本和韓國的競爭強[3]。.1.2 船用低速機的特點與趨勢根據(jù)市場的需求，決定船用低速柴油機的基本機型設計的幾個最重要的要求有功速、壽命、機身尺寸等。而根據(jù)發(fā)動機的功率和轉(zhuǎn)速得到的二沖程低速機的基本特以用發(fā)動機設計區(qū)域（layout field）表示，見圖 1.1，其中 R1 點是最大持續(xù)功率MCR）。

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本文編號：2729821