柴油機(jī)相繼增壓系統(tǒng)控制閥設(shè)計(jì)與集成.pdf

1、相繼增壓技術(shù)是改善發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷性能的有效措施。相繼增壓系統(tǒng)控制閥門(mén)是實(shí)現(xiàn)相繼增壓技術(shù)的關(guān)鍵部件，控制閥門(mén)性能的優(yōu)劣直接決定了相繼增壓技術(shù)的成效。目前國(guó)內(nèi)所設(shè)計(jì)的相繼增壓系統(tǒng)主要采用工業(yè)通用的對(duì)夾式氣動(dòng)蝶閥為控制閥門(mén)，由于該閥門(mén)單獨(dú)設(shè)計(jì)，選配時(shí)未經(jīng)過(guò)與增壓器和進(jìn)排氣管路一體化設(shè)計(jì)，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(jìn)行相繼增壓系統(tǒng)控制閥的設(shè)計(jì)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(jī)為對(duì)象，為其設(shè)計(jì)了一套相繼增壓燃?xì)饪刂崎y，此閥門(mén)采用金屬雙偏心硬密封蝶閥，摒棄了工業(yè)通用的氣動(dòng)執(zhí)行器，設(shè)計(jì)了雙作用氣缸驅(qū)動(dòng)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(mén)相比，其重量大大減輕，長(zhǎng)度減小。
　　運(yùn)用CFD軟件，對(duì)所設(shè)計(jì)的燃?xì)饪刂崎y進(jìn)行了三維流場(chǎng)穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)仿真計(jì)算。穩(wěn)態(tài)計(jì)算結(jié)果表明，在蝶閥開(kāi)啟角度較小時(shí)，蝶板對(duì)氣體流動(dòng)的擾動(dòng)較大，閥板后渦流現(xiàn)象明顯，隨著開(kāi)啟角度的增大，渦流運(yùn)動(dòng)減弱，閥后

3、氣體流動(dòng)比較平穩(wěn)，壓力損失減小。瞬態(tài)計(jì)算結(jié)果表明，蝶閥開(kāi)啟響應(yīng)時(shí)間越短，氣體流經(jīng)蝶閥后，流動(dòng)越平穩(wěn)，蝶板對(duì)氣體的擾動(dòng)較小，反之，蝶閥開(kāi)啟響應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，氣體在蝶板開(kāi)啟區(qū)域滯留的時(shí)間越長(zhǎng)，流動(dòng)充分?jǐn)U散，渦流現(xiàn)象劇烈。所以，從氣體流動(dòng)平穩(wěn)，能量耗散少為出發(fā)點(diǎn)，蝶閥的開(kāi)啟響應(yīng)時(shí)間越短越好。
　　為研究相繼增壓控制閥啟閉響應(yīng)時(shí)間對(duì)柴油機(jī)瞬態(tài)切換過(guò)程的影響規(guī)律，以TBD234V12柴油機(jī)為研究對(duì)象，建立了相繼增壓柴油機(jī)工作過(guò)程的瞬態(tài)仿真模型.

4、仿真結(jié)果說(shuō)明，受控增壓器切入過(guò)程中，燃?xì)忾y開(kāi)啟響應(yīng)時(shí)間越短，空氣閥開(kāi)啟響應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)越大，所以相繼增壓柴油機(jī)切換過(guò)程中，燃?xì)忾y應(yīng)緩慢開(kāi)啟，空氣閥應(yīng)該快速開(kāi)啟，以使得切換平穩(wěn)，顆粒生成物減少。對(duì)比分析可知，合理的控制閥開(kāi)啟響應(yīng)時(shí)間為：燃?xì)忾y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(yīng)時(shí)間，進(jìn)行了不同氣源壓力下相繼增壓柴油機(jī)瞬態(tài)切換過(guò)程的試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，1TC—2TC切換過(guò)程中