柴油機相繼增壓系統(tǒng)控制閥設計與集成.pdf

1、相繼增壓技術(shù)是改善發(fā)動機低負荷性能的有效措施。相繼增壓系統(tǒng)控制閥門是實現(xiàn)相繼增壓技術(shù)的關鍵部件，控制閥門性能的優(yōu)劣直接決定了相繼增壓技術(shù)的成效。目前國內(nèi)所設計的相繼增壓系統(tǒng)主要采用工業(yè)通用的對夾式氣動蝶閥為控制閥門，由于該閥門單獨設計，選配時未經(jīng)過與增壓器和進排氣管路一體化設計，這樣就使得相繼增壓系統(tǒng)尺寸較大，結(jié)構(gòu)不緊湊。因此，有必要進行相繼增壓系統(tǒng)控制閥的設計與增壓器及管路系統(tǒng)的集成，以優(yōu)化結(jié)構(gòu)，減少安裝空間,提高了系統(tǒng)的可靠性。本文

2、以船用TBD234V12柴油機為對象，為其設計了一套相繼增壓燃氣控制閥，此閥門采用金屬雙偏心硬密封蝶閥，摒棄了工業(yè)通用的氣動執(zhí)行器，設計了雙作用氣缸驅(qū)動的四連桿結(jié)構(gòu)作為執(zhí)行器，與工業(yè)上常用的同口徑的閥門相比，其重量大大減輕，長度減小。
　　運用CFD軟件，對所設計的燃氣控制閥進行了三維流場穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)仿真計算。穩(wěn)態(tài)計算結(jié)果表明，在蝶閥開啟角度較小時，蝶板對氣體流動的擾動較大，閥板后渦流現(xiàn)象明顯，隨著開啟角度的增大，渦流運動減弱，閥后

3、氣體流動比較平穩(wěn)，壓力損失減小。瞬態(tài)計算結(jié)果表明，蝶閥開啟響應時間越短，氣體流經(jīng)蝶閥后，流動越平穩(wěn)，蝶板對氣體的擾動較小，反之，蝶閥開啟響應時間越長，氣體在蝶板開啟區(qū)域滯留的時間越長，流動充分擴散，渦流現(xiàn)象劇烈。所以，從氣體流動平穩(wěn)，能量耗散少為出發(fā)點，蝶閥的開啟響應時間越短越好。
　　為研究相繼增壓控制閥啟閉響應時間對柴油機瞬態(tài)切換過程的影響規(guī)律，以TBD234V12柴油機為研究對象，建立了相繼增壓柴油機工作過程的瞬態(tài)仿真模型.

4、仿真結(jié)果說明，受控增壓器切入過程中，燃氣閥開啟響應時間越短，空氣閥開啟響應時間越長，柴油機轉(zhuǎn)速波動越大，所以相繼增壓柴油機切換過程中，燃氣閥應緩慢開啟，空氣閥應該快速開啟，以使得切換平穩(wěn)，顆粒生成物減少。對比分析可知，合理的控制閥開啟響應時間為：燃氣閥為1.2s，空氣閥為0.2s。
　　調(diào)節(jié)執(zhí)行器的氣源壓力，以控制控制閥的啟閉響應時間，進行了不同氣源壓力下相繼增壓柴油機瞬態(tài)切換過程的試驗研究。試驗結(jié)果表明，1TC—2TC切換過程中