發(fā)動機培訓(xùn)教材

1、2022-2-2112022-2-212一、柴油機性能開展回憶及現(xiàn)狀二、柴油機性能主要研究內(nèi)容三、性能研究主要方法、手段及流程四、提高、改善性能的局部方法措施 主要內(nèi)容一、柴油機性能開展回憶及現(xiàn)狀2022-2-2131. 性能開展史簡要回憶2022-2-214柴油機開展史上的里程碑事件柴油機開展史上的里程碑事件18931893年，德國人狄賽爾創(chuàng)造首臺煤粉驅(qū)動的柴油年，德國人狄賽爾創(chuàng)造首臺煤粉驅(qū)動的柴油機壓燃式。機壓燃式。19271927年，德國年，德國BoschBosch公司推出首批成熟的柴油噴油公司推出首批成熟的柴油噴油泵，使柴油機以前所未有的速度在車用、船用及工泵，使柴油機以前所未有的速度

2、在車用、船用及工程機械領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。程機械領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。19051905年，瑞士工程師年，瑞士工程師A J BuchA J Buch首先提出廢氣渦輪首先提出廢氣渦輪增壓概念，并于增壓概念，并于19111911年在單缸機上試驗成功。年在單缸機上試驗成功。1. 性能開展史簡要回憶2022-2-215柴油機開展史上的里程碑事件柴油機開展史上的里程碑事件19251925年，年，MANMAN公司等將廢氣渦輪增壓首次應(yīng)用于船公司等將廢氣渦輪增壓首次應(yīng)用于船用柴油機，隨后增壓技術(shù)在船用機獲得廣泛應(yīng)用。用柴油機，隨后增壓技術(shù)在船用機獲得廣泛應(yīng)用。中冷器的出現(xiàn)即中冷增壓技術(shù)，使柴油機功率、性中冷器的出現(xiàn)

3、即中冷增壓技術(shù)，使柴油機功率、性能進一步提高。能進一步提高。上世紀上世紀70708080年代，是柴油機增壓技術(shù)跨越式蓬年代，是柴油機增壓技術(shù)跨越式蓬勃開展的年代，增壓器的轉(zhuǎn)換效率運行范圍大幅提勃開展的年代，增壓器的轉(zhuǎn)換效率運行范圍大幅提高，同時推出各類改善提高柴油機性能的特殊增壓高，同時推出各類改善提高柴油機性能的特殊增壓系統(tǒng)。系統(tǒng)。 1. 性能開展史簡要回憶2022-2-216 上世紀70年代，電子計算機技術(shù)開始進入柴油機領(lǐng)域，主要表達在兩個方面：1伴隨計算機技術(shù)的高速開展，對柴油機性能、工作過程與系統(tǒng)匹配的大型仿真計算分析程序的出現(xiàn)與開展。目前已從單一的性能仿真計算到虛擬設(shè)計與數(shù)字化樣機。

4、 1. 性能開展史簡要回憶2022-2-2172電子控制技術(shù)的應(yīng)用，首先在燃油噴射系統(tǒng)的應(yīng)用歷經(jīng)三代開展： -位置控制電子調(diào)速器 -時間控制電控泵噴嘴 -壓力與時間的柔性控制電控共軌系統(tǒng)。在解決排放方面幾乎起到不可取代的作用歐3標準以上。目前已開展為整機電子管理系統(tǒng)，并朝智能化方向開展。 2.當(dāng)前船用大中功率柴油機的主要性能指標 2022-2-218低速機二沖程低速機二沖程 缸徑：缸徑： 500 500980 mm980 mm轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速： 150 15060 r/min60 r/min活塞平均速度：活塞平均速度： 8.0 m/s 8.0 m/s平均有效壓力：平均有效壓力： 1.8 MPa1.8

5、 MPa氣缸最大爆發(fā)壓力：氣缸最大爆發(fā)壓力：1414單缸功率：單缸功率： 1200kW-6000kW 1200kW-6000kW燃油消耗率燃油消耗率: 170 g/kWh: 170 g/kWh 2.當(dāng)前船用大中功率柴油機的主要性能指標 2022-2-219低速機二沖程低速機二沖程 代表機型主要集中在代表機型主要集中在3 3家：家：德國的德國的MAN-B&WMAN-B&W公司的公司的MCMC系列：系列：K90MCK90MC，K80MC-CK80MC-C，L60MCL60MC，S60MCS60MC等等芬蘭的芬蘭的WartsilaWartsilaSulzerSulzer的的RTART

6、A系列：系列：RTA96CRTA96C，RT-flex60CRT-flex60C日本的日本的UEUE系列少量。系列少量。 2.當(dāng)前船用大中功率柴油機的主要性能指標 2022-2-2110中速機四沖程中速機四沖程 缸徑：缸徑： 210 210480 mm480 mm轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速： 1150 1150500 r/min500 r/min活塞平均速度：活塞平均速度： 9.0 9.0 12 m/s 12 m/s平均有效壓力：平均有效壓力： 3.0 MPa3.0 MPa氣缸最大爆發(fā)壓力：氣缸最大爆發(fā)壓力： 16 1623 MPa23 MPa單缸功率：單缸功率： 200kW-1200kW 200kW-120

7、0kW燃油消耗率燃油消耗率: 175-195 g/kWh: 175-195 g/kWh 2.當(dāng)前船用大中功率柴油機的主要性能指標 2022-2-2111中速機四沖程中速機四沖程 代表機型：代表機型：MAN-B&WMAN-B&W公司公司L21/31, L27/38, 48/60B, L21/31, L27/38, 48/60B, RK280RK280等等Caterpillar AKCaterpillar AK系列：系列：M25M25，M32M32，M43M43等等WartsilaWartsila公司公司: W26: W26，W32W32，W38, W46W38, W46日本日本

8、Niigada Niigada的的V26FXV26FX，6L32FX,6L32FX,韓國的韓國的HUNDAI H21/32, H25/33HUNDAI H21/32, H25/33法國法國PielstickPielstick的的PC2PC25 5及及PA6PA6德國德國MTU20V8000MTU20V8000等等 2.當(dāng)前船用大中功率柴油機的主要性能指標 2022-2-2112高速機四沖程高速機四沖程 缸徑：缸徑： 160 160210 mm210 mm轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速： 2100 21001650 r/min1650 r/min活塞平均速度：活塞平均速度： 11.5 11.5 13.3 m/s 1

9、3.3 m/s平均有效壓力：平均有效壓力： 3.0 MPa3.0 MPa氣缸最大爆發(fā)壓力：氣缸最大爆發(fā)壓力：171720 MPa20 MPa單缸功率：單缸功率： 120kW-250kW 120kW-250kW燃油消耗率燃油消耗率: 195-215 g/kWh: 195-215 g/kWh 代 表 機 型 ：代 表 機 型 ： M T U 1 6 V 4 0 0 0 M 9 0M T U 1 6 V 4 0 0 0 M 9 0 ，MTU20V595TE90,MTU20V595TE90, MAN-B&W 18VP185, DeutzTBD620V16, MAN-B&W 18VP18

10、5, DeutzTBD620V16, Wartsila 16V170,20V200, Niigata Wartsila 16V170,20V200, Niigata 16V20FX16V20FX等。等。 2.當(dāng)前船用大中功率柴油機的主要性能指標 2022-2-2113 機型機型 技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù) MTU20VMTU20V 956956 系列系列 (02(02 型型) ) MTUMTU1616V V* * 396396SE84SE84 12VPA612VPA6- -280280 TBD620VTBD620V1616 缸徑缸徑(mm)(mm) 230230 165165 280280 170170

11、 單缸功率單缸功率(kW)(kW) 195195 110110 295295 110110 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速(r/min)(r/min) 15001500 18001800 10001000 15001500 燃油消耗率燃油消耗率 (g/kW.h) (g/kW.h) 230230 231231 210210 191191 平均有效壓力平均有效壓力 Pe (MPa)Pe (MPa) 1.681.68 1.1.6 6 1.981.98 1.991.99 活塞平均速度活塞平均速度 Cm (m/s)Cm (m/s) 1 11.51.5 11.111.1 9.679.67 9.759.75 強化指標強化指標 P

12、ePeCmCm 1919.32.32 12.2112.21 19.1519.15 19.419.4 我國已引進的幾種典型艦船柴油機的主要技術(shù)參數(shù) 我國船用機現(xiàn)狀：低速機全部引進，高速機根本引進，自行我國船用機現(xiàn)狀：低速機全部引進，高速機根本引進，自行開發(fā)局部中速機，強化指標與與油耗均與國外存在較大差距。開發(fā)局部中速機，強化指標與與油耗均與國外存在較大差距。 3.船用柴油機主要性能技術(shù)的開展趨勢2022-2-2114單級高增壓二級中冷單級高增壓二級中冷+ + 特殊可控增壓系統(tǒng)特殊可控增壓系統(tǒng) 目的：提高功率密度，改善低工況性能目的：提高功率密度，改善低工況性能高效等壓燃燒技術(shù)高效等壓燃燒技術(shù)目的

13、：控制氣缸燃燒壓力、提高燃燒效率目的：控制氣缸燃燒壓力、提高燃燒效率、改善排放、改善排放電控電噴技術(shù)另有專題介紹電控電噴技術(shù)另有專題介紹 目的：柔性控制，全工況性能優(yōu)化，降低排目的：柔性控制，全工況性能優(yōu)化，降低排放放3.船用柴油機主要性能技術(shù)的開展趨勢2022-2-2115高、高、低低溫溫水水二二級級中中冷冷淡水回路淡水回路海水回路海水回路3.船用柴油機主要性能技術(shù)的開展趨勢2022-2-2116等壓高效燃燒示意圖3.船用柴油機主要性能技術(shù)的開展趨勢2022-2-2117氣缸爆壓的開展歷程3.船用柴油機主要性能技術(shù)的開展趨勢2022-2-2118燃油耗與Nox排放的開展歷程2022-2-21

14、19二、柴油機性能主要研究內(nèi)容1.工作原理202022-2-21四沖程柴油機工作循環(huán)原理圖1.工作原理212022-2-21二沖程柴油機工作循環(huán)原理圖1.工作原理222022-2-21六缸增壓四沖程柴油機工作循環(huán)原理圖1.工作原理 232022-2-21a) 非增壓四沖程換氣局部示功圖b) 增壓四沖程換氣局部示功圖2.性能分類242022-2-21 經(jīng)濟性經(jīng)濟性 動力性動力性 低工況性能低工況性能 排放性能排放性能 * *可靠性可靠性* * 2.性能分類252022-2-21 按使用特性按使用特性: : 推進特性船用主機，螺旋槳特性推進特性船用主機，螺旋槳特性) ) 負荷特性發(fā)電機組，等轉(zhuǎn)速特

15、性負荷特性發(fā)電機組，等轉(zhuǎn)速特性 扭矩特性車用機，外特性扭矩特性車用機，外特性 3.主要性能參數(shù)及影響因素 262022-2-21 燃油消耗率燃油消耗率bebe 主要影響因素：燃油噴射規(guī)律，油、氣、室匹主要影響因素：燃油噴射規(guī)律，油、氣、室匹配，壓縮比，空燃比及機械效率等配，壓縮比，空燃比及機械效率等 氣缸爆壓氣缸爆壓PzPz 主要影響因素：壓縮比、供油提前角、進氣壓主要影響因素：壓縮比、供油提前角、進氣壓力、燃燒持續(xù)角等力、燃燒持續(xù)角等 排氣溫度排氣溫度TbTb 主要影響因素：空燃比、供油提前角、燃燒持主要影響因素：空燃比、供油提前角、燃燒持續(xù)期、掃氣系數(shù)、壓縮比等續(xù)期、掃氣系數(shù)、壓縮比等 3

16、.主要性能參數(shù)及影響因素 272022-2-21 排放性能排放性能 如如NOx排放，主要與氣缸最高燃燒溫度相關(guān)。排放，主要與氣缸最高燃燒溫度相關(guān)。煙度、顆?；驘煻?、顆粒或HC排放，主要與油氣混合物濃排放，主要與油氣混合物濃度及分布、燃燒速率等相關(guān)。度及分布、燃燒速率等相關(guān)。 動力性與低工況性能動力性與低工況性能： 與增壓系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、調(diào)速機構(gòu)的選型有與增壓系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、調(diào)速機構(gòu)的選型有關(guān)。其中對增壓柴油機而言，增壓系統(tǒng)部件的關(guān)。其中對增壓柴油機而言，增壓系統(tǒng)部件的選型設(shè)計對上述兩項性能的影響較為重要。選型設(shè)計對上述兩項性能的影響較為重要。4.主要性能工作內(nèi)容 282022-2-21 主要性

17、能參數(shù)分析選取主要性能參數(shù)分析選取如燃油耗率、壓縮比、增壓比、供如燃油耗率、壓縮比、增壓比、供油提前角、燃燒持續(xù)期等根據(jù)總體設(shè)油提前角、燃燒持續(xù)期等根據(jù)總體設(shè)計指標要求。計指標要求。 氣缸工作過程及熱力參數(shù)的計算分析氣缸工作過程及熱力參數(shù)的計算分析主要參數(shù)包括氣缸壓力、溫度、進主要參數(shù)包括氣缸壓力、溫度、進排氣壓力、溫度、充氣效率、掃氣系數(shù)、排氣壓力、溫度、充氣效率、掃氣系數(shù)、燃燒始點、持續(xù)期以及配氣相位、凸輪燃燒始點、持續(xù)期以及配氣相位、凸輪型線等。型線等。 示功圖及燃燒放熱規(guī)律分析示功圖及燃燒放熱規(guī)律分析 4.主要性能工作內(nèi)容 292022-2-21 增壓系統(tǒng)選型設(shè)計分析增壓系統(tǒng)選型設(shè)計分

18、析增壓系統(tǒng)型式、增壓器、中冷器選型匹配計算，增壓系統(tǒng)型式、增壓器、中冷器選型匹配計算，主要參數(shù)包括：增壓器壓比、流量、效率，中冷主要參數(shù)包括：增壓器壓比、流量、效率，中冷器進出口溫度等。器進出口溫度等。 燃油系統(tǒng)選型設(shè)計分析燃油系統(tǒng)選型設(shè)計分析循環(huán)供油量、噴射壓力、持續(xù)期、燃油凸輪、噴循環(huán)供油量、噴射壓力、持續(xù)期、燃油凸輪、噴油泵、嘴主要規(guī)格參數(shù)油泵、嘴主要規(guī)格參數(shù) 燃燒系統(tǒng)選型分析設(shè)計燃燒系統(tǒng)選型分析設(shè)計 燃燒方式，燃燒室型線與噴油孔徑、孔數(shù)、夾角、燃燒方式，燃燒室型線與噴油孔徑、孔數(shù)、夾角、噴射率、進氣渦流、氣量等的匹配設(shè)計分析。噴射率、進氣渦流、氣量等的匹配設(shè)計分析。4.主要性能工作內(nèi)容

19、 302022-2-21噴油器與燃燒室的匹配4.主要性能工作內(nèi)容 312022-2-21油束噴霧與燃燒室的匹配4.主要性能工作內(nèi)容 322022-2-210246810121416024681012氣缸容積，L氣缸壓力，MPa計算氣缸壓力單缸實測氣缸壓力整機實測氣缸壓力計算與實測示功圖的比較4.主要性能工作內(nèi)容 332022-2-210200400600800100012001400350360370380390400410420430440450460470曲軸轉(zhuǎn)角，A放熱率，J/A實測氣缸燃燒放熱率曲線4.性能分析常用曲線圖 342022-2-21v柴油機主要性能參數(shù)曲線v主要包括：油耗、

20、功率、排溫、氣缸爆壓、增壓壓力等，綜合性能曲線圖。v壓氣機特性圖匹配運行線，v以增壓比、空氣流量分別為在縱橫坐標，分析柴油機與增壓器的匹配情況v萬有特性或限制邊界特性圖v分析該型柴油機的整體工作范圍及各個工況下的主要性能，分別以功率、轉(zhuǎn)速為縱橫坐標，繪制等油耗、等扭矩Pe、等煙度曲線等，以及不同轉(zhuǎn)速下的功率扭矩限制邊界。4.性能分析常用曲線圖 352022-2-21柴油機綜合性能曲線4.性能分析常用曲線圖 362022-2-21常規(guī)增壓推進特性運行線is = 0.760.800.0 0.25 0.5 0.75 1.0 1.25 1.5 1.75V/Vref2001801601401201008

21、06040200-1.5-2.0-2.5-3.0-3.5-4.0-4.5-5.51.0u2= 552 m /s486 m /s416 m /s34 m /s-5.9-5.0Total head HiskJ/kgPressure ratioHakelberg0.780= 2 5oC0= 2 5oCCube-lawpropellercurve, 2 TCCube-lawpropellercurve, 2 TCG CL-curve, 2 TCG CL-curve, 2 TCG CL-curve, 3 TCG CL-curve, 3 TCG CL-curve, 4 TCG CL-curve, 4 TC

22、is = 0.760.800.0 0.25 0.5 0.75 1.0 1.25 1.5 1.75V/Vref200180160140120100806040200-1.5-2.0-2.5-3.0-3.5-4.0-4.5-5.51.0u2= 552 m /s486 m /s416 m /s34 m /s-5.9-5.0Total head HiskJ/kgPressure ratioHakelberg0.780= 2 5oC0= 2 5oCCube-lawpropellercurve, 2 TCCube-lawpropellercurve, 2 TCG CL-curve, 2 TCG CL-cu

23、rve, 2 TCG CL-curve, 3 TCG CL-curve, 3 TCG CL-curve, 4 TCG CL-curve, 4 TC相繼增壓推進特性運行線4.性能分析常用曲線圖 372022-2-21增壓柴油機運行限制邊界MTU20V8000工作范圍及油耗性能2022-2-2138三、性能研究主要方法、手段 及流程1.統(tǒng)計分析2022-2-2139內(nèi)燃機性能設(shè)計與參數(shù)選擇在相當(dāng)程度上倚賴于實際經(jīng)驗與統(tǒng)計及試驗數(shù)據(jù)的積累，特別在初步設(shè)計階段。 需對國內(nèi)外同類或相似機型的相關(guān)設(shè)計數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、歸類、比較。了解國內(nèi)與性能相關(guān)的主要元器件所能到達的實際水平，及其與國外的差距。 1.統(tǒng)計分

24、析2022-2-2140通過調(diào)研、統(tǒng)計、分析 才能提出比較符合實際的初步性能設(shè)計方案。其中： 性能指標：油耗、爆壓、排溫等； 幾何參數(shù)：壓縮比、配氣相位，凸輪型線， 燃燒室型線等。1.統(tǒng)計分析2022-2-2141國外幾種先進機型的配氣正時機型機型增壓方式增壓方式進氣開進氣開 CACA進氣關(guān)進氣關(guān)CACA排氣開，排氣開，CACA排氣關(guān)排氣關(guān)CACADK20DK20MPCMPC5050353555555050L16/24L16/24定壓定壓48.248.232.432.4535346.846.8RK280RK280MPCMPC5454424257575555MTU396MTU396MPCMPC3

25、636686875752828MTU8000MTU8000估計估計) )MPCMPC3737606070704242MTU956MTU956脈沖脈沖37.237.260.860.866.766.737.237.2MAN B&W T23MAN B&W T23脈沖脈沖5050303050505050MAN B&W L23MAN B&W L23定壓定壓54542424545454541.統(tǒng)計分析2022-2-2142國外幾種先進機型燃燒室特征參數(shù)機型機型開口形式開口形式口徑比口徑比（d/Dd/D）深徑比深徑比（H/DH/D）中心相對中心相對深度深度(h/H(h/H）濟

26、柴濟柴190190擴口擴口12120.7090.7090.12120.12120.39750.3975DK20DK20直口直口0.80.80.10.10.14290.1429大發(fā)大發(fā)170170直口直口0.7960.7960.0940.0940.13720.1372V20FXV20FX擴口擴口50500.830.830.1020.1020.28490.2849L16/24L16/24擴口擴口38380.740.740.110.110.58820.5882zibo170zibo170直口直口0.61660.61660.20.20.44120.4412mtu396mtu396縮口縮口0.68480

27、.68480.18180.18180.56670.5667mtu956mtu956縮口縮口0.73040.73040.11740.11740.48150.4815mtu4000mtu4000擴口擴口30300.8130.8130.1340.134 mtu8000mtu8000擴口擴口50500.770.770.09080.09080.150.15國外幾種先進機型燃燒室特征參數(shù) 1.統(tǒng)計分析2022-2-2143國外幾種先進機型燃燒室特征參數(shù)閥盤直徑和缸徑關(guān)系氣閥升程和缸徑關(guān)系2.模擬計算分析2022-2-2144國外幾種先進機型燃燒室特征參數(shù)物理模型及計算方法的改進開展情況以內(nèi)燃機中氣體流動為

28、根底，從零維至三維模型：- 零維容積法(充排法)- 一維非定常流動特征線法- FEVTED有限容積法2.模擬計算分析2022-2-2145國外幾種先進機型燃燒室特征參數(shù)對進排氣系統(tǒng)的數(shù)值模擬內(nèi)容：對進排氣系統(tǒng)的數(shù)值模擬內(nèi)容：物理模型的建立數(shù)值方法的選擇邊界條件的正確處理。目的目的：小的質(zhì)量流量誤差和高的壓力波模擬精度。2.模擬計算分析2022-2-2146國外幾種先進機型燃燒室特征參數(shù)物理模型：1零維模型容積法Filling and Emptying method采用能量、質(zhì)量守恒和氣體狀態(tài)方程。流量誤差可防止，但壓力波與實際差異較大。2) 一維模型控制方程為一價偏微分方程，考慮排氣管系內(nèi)壓力

29、波軸向傳遞的影響。3多維模型考慮管接頭處明顯三維流動特性美國LOS ALMOS國家實驗室開發(fā)的KIVA，英國的PHOENICS。多維流動數(shù)值模擬，程序復(fù)雜，計算量巨大，邊界條件難以準確確定，尚未完全實用 。2.模擬計算分析2022-2-2147國外幾種先進機型燃燒室特征參數(shù)一維非定常流計算模型的數(shù)值方法一維非定常流計算模型的數(shù)值方法1 特征線法特征線法MOC早期廣泛應(yīng)用，早期廣泛應(yīng)用，20世紀世紀60年代開始。壓力波模擬年代開始。壓力波模擬較準，經(jīng)不斷改進，流量誤差減少至較準，經(jīng)不斷改進，流量誤差減少至12，目，目前應(yīng)用減少，邊界處理復(fù)雜，不便計算前應(yīng)用減少，邊界處理復(fù)雜，不便計算EGR等多等

30、多種混合成分的流動計算。種混合成分的流動計算。2 有限差分法有限差分法FDM差分格式，計算速度與精度一般優(yōu)于特征線法。差分格式，計算速度與精度一般優(yōu)于特征線法。2.模擬計算分析2022-2-2148國外幾種先進機型燃燒室特征參數(shù)3 有限容積法有限容積法FVMFVM是近來廣泛應(yīng)用的一種計算模擬內(nèi)燃機進排氣系是近來廣泛應(yīng)用的一種計算模擬內(nèi)燃機進排氣系統(tǒng)的方法，而統(tǒng)的方法，而TVD格式是格式是20世紀世紀80年代出現(xiàn)的總殘差減少年代出現(xiàn)的總殘差減少Total Variation Diminution格式，在計算激波方面取格式，在計算激波方面取得很好效果，具有高分辨率，高精度，隨著各種得很好效果，具有

31、高分辨率，高精度，隨著各種TVD格式格式的相繼構(gòu)造，被認為是近的相繼構(gòu)造，被認為是近20年年CFD領(lǐng)域重大突破之一。領(lǐng)域重大突破之一。有限容積法比有限差分法計算速度快，流量誤差小，物有限容積法比有限差分法計算速度快，流量誤差小，物理意義明確，在進排氣管系計算節(jié)點與邊界條件的處理上理意義明確，在進排氣管系計算節(jié)點與邊界條件的處理上相對簡單，為國外大型程序如相對簡單，為國外大型程序如Boost、GTPOWER等應(yīng)等應(yīng)用，國內(nèi)交大開發(fā)的用，國內(nèi)交大開發(fā)的FVMTVD程序用于模擬計算程序用于模擬計算MIXPC取得良好效果。取得良好效果。 2.模擬計算分析2022-2-2149國外幾種先進機型燃燒室特征

32、參數(shù)當(dāng)前國外大型性能模擬分析軟件特點介紹當(dāng)前國外大型性能模擬分析軟件特點介紹模擬計算內(nèi)容：模擬計算內(nèi)容： 內(nèi)燃機工作循環(huán)與性能參數(shù)內(nèi)燃機工作循環(huán)與性能參數(shù) 內(nèi)燃機進排氣系統(tǒng)的氣體流動內(nèi)燃機進排氣系統(tǒng)的氣體流動 內(nèi)燃機瞬態(tài)工況、動態(tài)特性內(nèi)燃機瞬態(tài)工況、動態(tài)特性 內(nèi)燃機電控過程內(nèi)燃機電控過程 內(nèi)燃機燃燒的排放、噪音內(nèi)燃機燃燒的排放、噪音 代表軟件：代表軟件： AVLAVLBOOST, FIRE, HYDSIMBOOST, FIRE, HYDSIM GT GTPOWER, STAR-CD, GT-FUELPOWER, STAR-CD, GT-FUEL 2.模擬計算分析2022-2-2150國外幾種先

33、進機型燃燒室特征參數(shù)2.模擬計算分析2022-2-2151國外幾種先進機型燃燒室特征參數(shù)2.模擬計算分析2022-2-2152國外幾種先進機型燃燒室特征參數(shù)2.模擬計算分析2022-2-2153國外幾種先進機型燃燒室特征參數(shù)2.模擬計算分析2022-2-2154國外幾種先進機型燃燒室特征參數(shù)1維與3維發(fā)動機CFD計算界面 2.模擬計算分析2022-2-2155國外幾種先進機型燃燒室特征參數(shù)發(fā)動機動態(tài)控制仿真計算界面 2.模擬計算分析2022-2-2156國外幾種先進機型燃燒室特征參數(shù)MTU相繼增壓發(fā)動機過渡工況瞬態(tài)特性仿真3. 試驗研究分析2022-2-2157國外幾種先進機型燃燒室特征參數(shù)常

34、規(guī)性能試驗測試參數(shù)：燃油耗，排溫，增壓壓力，進氣溫度，燃油耗，排溫，增壓壓力，進氣溫度，氣缸爆壓，空氣流量，煙度等氣缸爆壓，空氣流量，煙度等 210230250270290102030405060708090100110燃油耗率，g/kWh設(shè)計計算值單缸試驗值整機試驗值300350400450500550102030405060708090100110支管平均排氣溫度，設(shè)計計算值單缸試驗值整機試驗值性能試驗曲線3. 試驗研究分析2022-2-2158國外幾種先進機型燃燒室特征參數(shù)專項性能工程測試： 缸內(nèi)燃燒放熱規(guī)律 燃燒分析儀AVL，KistlerDevwtran，F(xiàn)EV，小野等 高壓燃油噴射

35、規(guī)律 排放物性能 排放分析儀Horiba，AVL，F(xiàn)EV 瞬態(tài)特性，動態(tài)工況 高速數(shù)據(jù)采集儀 NI，凌華 3. 試驗研究分析2022-2-2159國外幾種先進機型燃燒室特征參數(shù) 3. 試驗研究分析2022-2-2160國外幾種先進機型燃燒室特征參數(shù) 3. 試驗研究分析2022-2-2161國外幾種先進機型燃燒室特征參數(shù)3. 試驗研究分析2022-2-2162國外幾種先進機型燃燒室特征參數(shù)3. 試驗研究分析2022-2-2163國外幾種先進機型燃燒室特征參數(shù)專用單缸試驗臺專用單缸試驗臺: 單缸，油氣室匹配及氣缸工作過程試驗研究單缸，油氣室匹配及氣缸工作過程試驗研究 活塞、連桿、缸套等關(guān)鍵零部件測

36、試研究活塞、連桿、缸套等關(guān)鍵零部件測試研究四、提高、改善性能的局部方法措施2022-2-21641.工作過程組織方面2022-2-2165常規(guī)設(shè)計優(yōu)化： 根據(jù)總體制定的總的技術(shù)指標，進行工作過程相關(guān)參數(shù)的設(shè)計、配機計算與優(yōu)化。主要參數(shù)、型線計算選取確定包括：壓縮比、增壓比、配氣相位、供油提前角、壓力升高比、凸輪型線、燃燒室型線、燃油系統(tǒng)、增壓系統(tǒng)的匹配參數(shù)等。1.工作過程組織方面2022-2-2166特殊設(shè)計：可變進排氣正時可變進排氣正時可變壓縮比可變壓縮比可變供油提前角可變供油提前角米勒系統(tǒng)米勒系統(tǒng)顧氏系統(tǒng)等顧氏系統(tǒng)等2.增壓系統(tǒng)方面2022-2-2167常規(guī)增壓系統(tǒng)改進及參數(shù)優(yōu)化 增壓器、

37、中冷器，進排氣管系，如MIXPC等 可控特殊增壓系統(tǒng)帶有可控可調(diào)節(jié)元件的增壓系統(tǒng) 根據(jù)擬到達的主要目的，進行具體選用： 相繼增壓 非常優(yōu)良的低工況性能，主要適于V型高Pe機 2.增壓系統(tǒng)方面2022-2-2168 進排氣或廢氣旁通進排氣或廢氣旁通 局部改善低工況性能，實施簡單，中速局部改善低工況性能，實施簡單，中速直列機選用較多直列機選用較多 可調(diào)噴嘴可調(diào)噴嘴 適于寬廣工作范圍及低速大扭矩，結(jié)構(gòu)適于寬廣工作范圍及低速大扭矩，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，所見車用機較多較復(fù)雜，所見車用機較多 進氣加濕，噴水進氣加濕，噴水 可滿足較為苛刻的排放要求，高性能民可滿足較為苛刻的排放要求，高性能民用機型。用機型。 2.增

38、壓系統(tǒng)方面2022-2-2169MIXPC系統(tǒng)的一種連接方式MPC系統(tǒng)的一種改進型2.增壓系統(tǒng)方面2022-2-2170C C - -B B 2 2T TT TT TT TA i r fl apC C A A C CC C A A C CC C - -B B 1 1C C - -A A 1 1C C - -A A 2 2E xhaust gas di ffusorE xhaustfl apC arri erhousi ngA A 1 10 0B B1 1A A1 1A A2 2A A3 3A A4 4A A5 5A A6 6A A7 7A A8 8A A9 9B B2 2B B 3 3B B4 4B B5 5B B6 6B B7 7B B8 8B B9 9B B 1 10 0A i rC : C om pressorC A C :C harge-ai r cool erE xhaust gasT : T urbi neM D E C :M T U D i esel E ngi ne C ontrolM M D D E E C CC C - -B B 2 2T TT TT TT TA i r fl apC C A A C CC C A A C CC C - -B B 1