涡轮增压柴油机修后试验及性能仿真.pdf

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1、·92·内燃机与配件涡轮增压柴油机修后试验及性能仿真ExperimentandPerformanceSimulationoftheTurbochargedDieselEngineafterRepairment向军①XIANGJ咖；许光②XUG咖g；杨叔华②YANGShu-h岫；梁前超①LIANGQian—chao(①海军舰艇学院，大连116013；②海军某装备处，宁波315122)((童)NavalUniversityofEngineering，Dalian116013，China；(室)EquipmentDepartmentofNavy，Ningbo315122，Chi

2、na)摘要：本文在维修涡轮增压器主机时，针对水下特殊工况条件下的性能进行了仿真计算并与台架试验结果进行了验证。特别是对柴油机在高真空、高背压及负载突变等特殊工况下的性能计算预测，与试验台架数据相比较取得了令人满意的结果。计算结果对柴油机的维修、性能预测及管理使用具有较大的指导作用。Abstract：Intherepairmentofturbochargerengine，aimedattheperformanceofunderwaterspecialworkingconditions，thispaperUSeSthesimulationcalculationtoverify

3、thebenchtestresults．especiallyfortlleperformanceofthedieselengineunderspecialconditionssuchashighvacuum，highbackpressureandloadsuddenchange．Comparedwiththebenchdata，theresultsaresatisfactory．Thecalculationresultshavegreatdirectivefunctiontothemaintenance，performancepredictionandmanagement

4、ofthedieselengine．关键词：柴油机；仿真；高真空；负载突变Keywords：dieselengine；simulation；hiIghvacuum；loadsuddenchange0引言维修船用主机涡轮增压器时针对潜艇特殊工况条件下的台架实验比较困难、实验的难度和范围非常有限。因此，进行性能仿真计算预测柴油机的性能是一个有效的手段。但是前提条件是主机涡轮增压器性能计算精确度高、仿真速度快、并与台架实验结果进行比较验证。长期以来，国内外对涡轮增压柴油机在进气真空度、高排气背压工况的研究大多是实机试验。通过模拟高进气真空度、高排气背压的工作环境，测定其性能及有

5、关参数。这种研究方法不仅耗资大，周期长而且限于发动机的具休结构和测试条件所得的结果往往带有一定的局限性。因此研究大气条件变化对增压柴油机的影响及性能仿真在台架试车中的应用具有较高应用价值。1涡轮增压柴油机受大气状态(大气压力、真空度等)影响及修正1．1经验修正公式涡轮增压柴油机受大气状态(大气压力、真空度等)的影响由工厂和使用单位协商解决。一般使用国际内燃机协会的功率经验修正公式，涡轮增压柴油机功率如下：N。=aN曲A：K+0．7(K-1)(j一一1)q帕阽惫=(昔)m(秘(鲁)9式中：N，——增压柴油机功率；a_修正系数：T——中冷器冷却水进口温度。m、n、q为指数：m

6、=0．69～0．77；n=2．1～2．4(无中冷)、一1．5(有中冷)：q=l—1．70国内有的资料建议指数取值如表1。表1anlnq非增压四冲程柴油机】lO．750涡轮增压无中冷计算值O．72．00——四冲程柴油机有中冷计算值0．71．2I1．2增压柴油机受进气真空度及排气背压的影响分析排气背压增大的主要原因为：通气管状态工作：废气排水：排气道或排气管严重积炭及其它因素。排气阻力增大时会导致：①残余废气系统IT增大：②由于rr增大，使充气终点温度T日升高；③四冲程机排气耗功增大；二冲程机鼓风机耗功增大；④循环充气量减少；⑤空气过量系数a减小，导致燃烧过程恶化，因而又会引

7、起：气温度升高、排气带走的热量增加、气缸壁温度升高，热负荷增大、气缸每循环的有效功减小(指示功率和有效功率降低)、发动机经济性变坏(有效耗油率增小)。图1为某柴油机进气真空度对主机性能的影响；图2为排气背压波动下柴油机性能的影Ⅱ向。表明了柴油机燃油消耗量、功率随转速的变化关系。从图2看到，对某柴油机进气真空度增高又是排气背压增大的直接结果。压力正常时最大功率为2000马力，每小时耗油为376公斤，耗油率为188克玛力小时，而排气背压增大时，最大功率仅为1600’马力，每小时耗油318公斤，耗油率为199克马力小时，功率下降20