船用電控增壓四沖程柴油機(jī)建模與性能優(yōu)化研究.pdf

1、隨著石油資源儲(chǔ)量的日益減少和各國(guó)對(duì)排放要求的日益嚴(yán)格，對(duì)船用柴油機(jī)燃油系統(tǒng)進(jìn)行電控化改造使其滿足低油耗低排放的要求，是現(xiàn)行最有效途徑之一。因此，建立能準(zhǔn)確反映電控船用柴油機(jī)動(dòng)力裝置熱力過(guò)程的數(shù)學(xué)模型對(duì)船舶動(dòng)力裝置的控制、性能優(yōu)化等都有著重要意義。
　　本文以濟(jì)南柴油機(jī)廠生產(chǎn)的4190ZLC-2型柴油機(jī)作為研究對(duì)象，開(kāi)展了如下研究:
　　1)從電控化改造實(shí)驗(yàn)為出發(fā)點(diǎn)，首先針對(duì)電控組合泵代替機(jī)械泵的4190型柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的

2、改進(jìn)，利用AMESim仿真平臺(tái)建立電控組合泵單缸噴油系統(tǒng)仿真模型，從不同柱塞直徑、凸輪作用段以及噴油器孔徑等方面進(jìn)行改進(jìn)，通過(guò)試驗(yàn)，找出凸輪工作作用段、噴油器突出高度、噴孔直徑以及供油提前角對(duì)柴油機(jī)油耗和排放的影響，得出燃油噴射系統(tǒng)的匹配結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)噴射系統(tǒng)的優(yōu)化。
　　2)基于Simulink仿真軟件，選用平均值的方法，建立柴油機(jī)整機(jī)的模型，包括渦輪增壓器模型、中冷器模型、柴油機(jī)本體模型和燃油系統(tǒng)模型，并驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。

3、結(jié)合電控化改造后的4190柴油機(jī)物理模型，利用AVL_BOOST軟件建立了4190型電控柴油機(jī)工作過(guò)程模型，利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)建立的模型進(jìn)行標(biāo)定，并驗(yàn)證了負(fù)荷特性和推進(jìn)特性下仿真模型的正確性。
　　3)利用已經(jīng)建立的4190型船用中速增壓柴油機(jī)平均值模型，研究了進(jìn)、排氣系統(tǒng)以及壓縮比(ε)對(duì)4190型船用四沖程柴油機(jī)性能的影響。
　　通過(guò)AVL BOOST仿真計(jì)算分析了柴油機(jī)壓縮比、燃燒起始角以及配氣相位對(duì)柴油機(jī)性能的影響。同時(shí)

4、研究了柴油機(jī)與渦輪增壓系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律，分別得到柴油機(jī)推進(jìn)特性和負(fù)荷特性下柴油機(jī)和壓氣機(jī)聯(lián)合運(yùn)行線，為4190系列柴油機(jī)的優(yōu)化改進(jìn)和性能分析提供了理論參考。
　　4)利用AVL_FIRE軟件，建立了4190柴油機(jī)燃燒室的計(jì)算模型，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性;然后對(duì)傳統(tǒng)ω型燃燒室結(jié)構(gòu)參數(shù)中的喉口直徑、凸臺(tái)高度、凹坑半徑進(jìn)行較深入的研究，分別從單個(gè)燃燒室結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)燃燒過(guò)程和排放的影響兩方面開(kāi)展研究。
　　在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用正交設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行