【摘要】：建立擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、技術(shù)水平領(lǐng)先的原理樣機(jī)是船用低速機(jī)自主化發(fā)展的關(guān)鍵。本文依托中船動(dòng)力研究院牽頭的高技術(shù)船舶科研項(xiàng)目——《船用低速機(jī)工程》,以項(xiàng)目中的典型機(jī)型為參考對(duì)象,對(duì)目標(biāo)機(jī)型二沖程低速柴油機(jī)的掃排氣系統(tǒng)進(jìn)行了研究。本文首先在分析了典型機(jī)型結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,使用GT-Power軟件建立了典型機(jī)型的一維仿真計(jì)算模型,并使用試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證,再根據(jù)目標(biāo)機(jī)型指標(biāo),建立了目標(biāo)機(jī)型的仿真模型,在此基礎(chǔ)上進(jìn)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(duì)柴油機(jī)性能影響的研究。(2)不同排氣閥正時(shí)、排氣閥開閉梯度、壓縮比、噴油始角等可調(diào)參數(shù)對(duì)柴油機(jī)性能影響的研究,并對(duì)排氣正時(shí)和壓縮比進(jìn)行了聯(lián)合仿真。(3)使用套筒機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了可變掃氣正時(shí),并對(duì)可變掃氣正時(shí)對(duì)柴油機(jī)性能的影響進(jìn)行了預(yù)測(cè)。仿真計(jì)算結(jié)果表明,掃氣口高度對(duì)柴油機(jī)性能影響比較明顯,掃氣口高度需要取值適中,過小則導(dǎo)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(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí),對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)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(duì)柴油機(jī)性能影響很小。排氣閥最大升程過小時(shí)不利于排氣過程,柴油機(jī)的性能明顯惡化,排氣閥最大升程高于一定水平時(shí),排氣閥最大升程的改變對(duì)柴油機(jī)性能的影響很小。相比排氣閥開啟正時(shí),排氣閥關(guān)閉正時(shí)對(duì)柴油機(jī)的性能影響比較顯著,通過對(duì)排氣閥正時(shí)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(guān)閉可以降低油耗,在相同關(guān)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(dá)到較高的壓縮壓力和最大燃燒壓力,過高的壓縮比會(huì)導(dǎo)致最大壓升率和最高燃燒溫度過高。通過對(duì)排氣閥關(guān)閉正時(shí)和壓縮比的聯(lián)合優(yōu)化,選出了最佳的排氣閥關(guān)閉正時(shí)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(yīng)按照缸內(nèi)壓力限制選取。使用了可變掃氣正時(shí)的柴油機(jī)可以在不同負(fù)荷下使用不同的掃氣口高度,且不同負(fù)荷下最佳的掃氣口高度不同。不同負(fù)荷下采用了非對(duì)稱掃氣正時(shí)均比相同掃氣口高度下對(duì)稱掃氣正時(shí)的油耗低,且不同掃氣口高度的非對(duì)稱掃氣正時(shí)、不同套筒速度的非對(duì)稱掃氣正時(shí)以及不同掃氣口開啟正時(shí)在不同負(fù)荷下的對(duì)柴油機(jī)性能的影響情況也各有不同。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U664.121.1
【圖文】：

EX340EF 通過了中國船級(jí)社（CCS）型式認(rèn)可試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了自主品牌小缸徑低速機(jī)無到有。盡管目前的低速柴油機(jī)生產(chǎn)廠家較多，競(jìng)爭(zhēng)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(jī)市場(chǎng)，掌控著低速機(jī)的技術(shù)方向[2]。目前我國的船用低速柴油機(jī)產(chǎn)品也均為引品，但是由于產(chǎn)業(yè)集中度不高，發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)產(chǎn)業(yè)與日本和韓國的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)[3]。.1.2 船用低速機(jī)的特點(diǎn)與趨勢(shì)根據(jù)市場(chǎng)的需求，決定船用低速柴油機(jī)的基本機(jī)型設(shè)計(jì)的幾個(gè)最重要的要求有功速、壽命、機(jī)身尺寸等。而根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速得到的二沖程低速機(jī)的基本特以用發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)區(qū)域（layout field）表示，見圖 1.1，其中 R1 點(diǎn)是最大持續(xù)功率MCR）。

EX340EF 通過了中國船級(jí)社（CCS）型式認(rèn)可試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了自主品牌小缸徑低速機(jī)無到有。盡管目前的低速柴油機(jī)生產(chǎn)廠家較多，競(jìng)爭(zhēng)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(jī)市場(chǎng)，掌控著低速機(jī)的技術(shù)方向[2]。目前我國的船用低速柴油機(jī)產(chǎn)品也均為引品，但是由于產(chǎn)業(yè)集中度不高，發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)產(chǎn)業(yè)與日本和韓國的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)[3]。.1.2 船用低速機(jī)的特點(diǎn)與趨勢(shì)根據(jù)市場(chǎng)的需求，決定船用低速柴油機(jī)的基本機(jī)型設(shè)計(jì)的幾個(gè)最重要的要求有功速、壽命、機(jī)身尺寸等。而根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速得到的二沖程低速機(jī)的基本特以用發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)區(qū)域（layout field）表示，見圖 1.1，其中 R1 點(diǎn)是最大持續(xù)功率MCR）。

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本文編號(hào)：2729821