雙增壓柴油機排氣系統(tǒng)設(shè)計與試驗研究.pdf

1、Z8170船用柴油機是國內(nèi)內(nèi)河航運主機的主力機型，由于內(nèi)河航運受載貨量、水流、水位和水速的影響，柴油機的負荷變化比較大，尤其是長期低速大扭矩的情況下，需要增壓器的響應(yīng)速度快。原機采用MIXPC(Mixed Pulse Converter)增壓系統(tǒng)，低速時由于排氣能量不足，使廢氣渦輪反應(yīng)慢，增壓器效率低，導(dǎo)致進氣量不足，燃油消耗率升高，易出現(xiàn)冒黑煙現(xiàn)象，而且容易造成滑動表面磨粒磨損。
　　為了減少增壓器的轉(zhuǎn)動慣量，解決運行遲緩，低速

2、效率低、響應(yīng)性差等問題，根據(jù)脈沖轉(zhuǎn)換、多脈沖、MPC(Modular Pulse Converter)、MIXPC、MMPC(ModularMulti-Purpose Pulse Converter)等增壓系統(tǒng)的優(yōu)缺點，結(jié)合內(nèi)河航運多用于低速大扭矩的實際情況，決定采用兩個增壓器并聯(lián)的脈沖轉(zhuǎn)換增壓系統(tǒng)設(shè)計方案。該設(shè)計方案充分考慮脈沖轉(zhuǎn)換的特點，既改善柴油機低速響應(yīng)速度，降低燃油消耗率，又能滿足額定負荷的使用要求，同時還能控制生產(chǎn)制造成本。

3、本文采用FLUENT+BOOST仿真計算與臺架試驗相結(jié)合的設(shè)計手段，完成了Z8170雙增壓器柴油機排氣系統(tǒng)的設(shè)計工作，主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)在充分考慮柴油機燃油經(jīng)濟性、零部件通用性、可維護性和制造成本等因素后，確定8170雙增壓器脈沖轉(zhuǎn)換器增壓系統(tǒng)的總體設(shè)計方案。
　　(2)根據(jù)柴油機的總體布置形式，參照國內(nèi)外船用發(fā)動機排氣歧管的結(jié)構(gòu)形式，初步設(shè)計多種排氣歧管設(shè)計方案。利用FLUENT軟件分析廢氣在排氣歧管中的通流特

4、性，優(yōu)選通流特性比較好的排氣歧管作為研究對象。
　　(3)在實測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上完成Z8170-8型柴油機的熱力循環(huán)分析模型。通過模擬計算，分析柴油機雙增壓排氣系統(tǒng)采用不同結(jié)構(gòu)排氣歧管的性能變化。并根據(jù)計算結(jié)果，確定排氣歧管的最優(yōu)設(shè)計方案。
　　(4)針對每4個氣缸采用一個增壓器的雙增壓器并聯(lián)設(shè)計方案，對柴油機進、排氣系統(tǒng)進行了重新設(shè)計。通過臺架性能試驗，研究柴油機與增壓器聯(lián)合運行特性、柴油機燃油經(jīng)濟性以及瞬態(tài)響應(yīng)特性。