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《16v柴油機增壓匹配與排氣系統(tǒng)的研究開發(fā)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、山東大學碩十學位論文1．1課題的提出及意義1．1．1課題的提出第一章緒論隨著固民經(jīng)濟高速發(fā)展，對于柴油機的功率要求也越來越高。大功率柴油機主要指1000kW以上的柴油機，其用途很廣，包括艦船、發(fā)電、機車等【lI。為滿足市場需求，濟柴新開發(fā)了H16V190ZL柴油機，其額定功率為2400kW，H16V190ZL柴油機在12V基礎上增缸而成，滲透了當前國際先進水平的新技術、新工藝，在船舶、鉆機、發(fā)電、鐵路等方面有廣闊的應用前景。對于大功率柴油機，其增壓系統(tǒng)的選擇是其核心任務之一。增壓系統(tǒng)是柴油機的兩個生命源之一，增壓系統(tǒng)和供油系統(tǒng)一樣，其性
2、能優(yōu)劣對柴油機技術指標高低起決定性的影響。在增壓系統(tǒng)發(fā)展過程中，通常要處理好以下一些關系：首先，為了提高柴油機平均有效壓力，必須有提高增壓壓力，但這又受到最大爆發(fā)壓力及最高溫度的限制；其次，處理好壓氣機高效區(qū)窄和柴油機變工況的轉速、流量變化幅值之間的關系，兼顧高、低工況；第三，排氣能量充分利用，且排氣歧管不宜復雜。正因為這樣，經(jīng)過世界各國內(nèi)燃機專家孜孜不倦的努力，近些年來，中高速大功率柴油機實現(xiàn)高增壓、改善低工況的新增壓系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)的增壓模式正在發(fā)生變革[11。本課題針對H16V190ZL柴油機，分析比較各種增壓系統(tǒng)，對各種排氣系
3、統(tǒng)進行boost模擬計算，確定H16V190ZL柴油機的最優(yōu)增壓排氣方案。1．1．2課題的意義隨著增壓技術大幅度提高，脈沖增壓己無多大實際意義，而恒壓系統(tǒng)對低工況很不適應，故近些年來，實現(xiàn)高工況和改善低工況的MPC、MIXPC、MSEM等增壓系統(tǒng)的應用范圍在不斷靜”大f引。山東大學碩士學位論文本論文介紹先進的增壓系統(tǒng)，優(yōu)化增壓方案，以H16V190ZL柴油機為例，仿真計算不同增壓系統(tǒng)的柴油機熱力參數(shù)，從而選擇出最優(yōu)方案，對排氣管進行優(yōu)化設計；本課題對增壓系統(tǒng)的研究是一項非常有意義的研究工作，為以后開發(fā)新機型增壓系統(tǒng)的選擇打下了良好基礎。
4、1．2增壓系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展提高內(nèi)燃機升功率的最有效措施是提高內(nèi)燃機進氣管中的充量密度，即采用增壓技術。增壓按其定義是在增壓器中壓縮進入內(nèi)燃機進氣管前的充量，增加進氣管中充量的密度，使得進入氣缸的實際進氣量比自然吸氣內(nèi)燃機的進氣量多，來達到增加內(nèi)燃機功率的目的。裝有增壓器的內(nèi)燃機稱增壓內(nèi)燃機。在增壓內(nèi)燃機中充量將受兩次壓縮，一次在進入氣缸前的增壓器中，一次在氣缸中。由于增壓器要對充量作功，因此必須有外能源提供給增壓器。按照增壓器所需能量來源的不同，一般可分為機械驅動式增壓(即機械增壓)和廢氣渦輪增壓兩類。機械增壓中，增壓器是由內(nèi)燃機曲軸直
5、接驅動，充量在增壓器第一次壓縮所需能量直接由內(nèi)燃機的指示功中提供，因此將使內(nèi)燃機的機械效率降低。廢氣渦輪增壓最有效的增壓方式。從內(nèi)燃機排出的廢氣具有一定的壓力和較高的溫度，即具有較大的熱焓，可在渦輪中膨脹作功。將渦輪的輸出功用來驅動增壓器，然后增壓器將大氣中吸入的空氣壓縮輸入內(nèi)燃機。增壓器與內(nèi)燃機本身無任何機械連接，增壓器所需的能量來自排氣，對內(nèi)燃機指示功影響甚小，這種情況渦輪與增壓器往往裝在一個殼體中，稱之為“渦輪增壓器”。目前內(nèi)燃機增壓都是指采用廢氣渦輪增壓器而言。1915年，瑞士工程師波許(AlfredBuchi)博士首先提出利用
6、內(nèi)燃機廢氣(排氣)能量進行廢氣渦輪增壓柴油機的新概念，這是一項對內(nèi)燃機發(fā)展具有深遠意義的大事。特別是二次世界大戰(zhàn)以來，由于要求體積小、單機功率大的機車用和船工用柴油機日益需要，以及重型貨車和工程機械動力所需要的功率在不斷的增大，使內(nèi)燃機的廢氣渦輪增壓技術有了突飛猛進的發(fā)展。由于廢氣渦輪增壓內(nèi)燃機在單位功率的重量、燃油消耗率、澡聲、排放及高原性能諸方面均優(yōu)于非增壓內(nèi)燃機，因此現(xiàn)代高性能柴油ULhL功率超過75kW的均已采用渦輪增壓技術。國內(nèi)也從50年代開始發(fā)展增壓技術，并有了長足進步吼2山東大學碩士學位論文增壓技術由于在節(jié)能、提高功率及滿
7、足環(huán)保等方面具有無可批擬的優(yōu)點而被眾多柴油機采用，而且發(fā)展越束越迅速。從發(fā)展趨勢來看，增壓程度越來越高，現(xiàn)在最大平均有效壓力已超過3．OMPa，這樣高的平均有效壓力，使得高增壓柴油機出現(xiàn)了機械負荷和熱負荷嚴重、低工況性能和瞬態(tài)特性變差等突出問題，因此對增壓系統(tǒng)提出了越來越高的要求：要具有怠好的全工況性能，主要是有利于改善低工況性能；較高的排氣能量利用率；氣缸掃氣順利；有害排放物低；瞬態(tài)特性好；排氣管系結構盡可能簡單；易于實現(xiàn)系列化生產(chǎn)；渦輪盡量采用單進口。為了滿足這些要求，人們研發(fā)了多種增壓系統(tǒng)，尤其是為了改善高增壓柴油機的低工況性能，
8、國內(nèi)外研究人員通過各種途徑做了大量的工作，并取得了較顯著的成績【41。1．3增壓系統(tǒng)的形式1．3．1兩種基本形式廢氣渦輪增壓系統(tǒng)的兩種基本形式是恒壓增壓系統(tǒng)和變壓(脈沖)增壓系統(tǒng)。進氣管(a)恒壓系統(tǒng)(b)
