8170zc柴油机增压型式改进前后对比计算分析

1、柴油机增压型式改进前后对比计算分（潍柴动热力循环模技术中心,山东潍坊要： 利用柴油机增压型式改进前后对比计算分（潍柴动热力循环模技术中心,山东潍坊要： 利用：推进特性、热力模拟计算、双增压器、增压压比、排气管径主要：AVL BOST随着计算机技术的飞速发展，模拟仿真技术越来越成熟，基于工作过程的是 AVL 公司基分析也在大量的设计开发中发挥出越来越重要的作用。AVL 试验和经验数据开发的一款仿真模，可以建立整台模型，模拟包括燃烧在内的整个的所有循环和进排气系统特性。可广泛应用于各种8170 系列柴油机是船用中速，广泛用于船舶主机和陆用发电机组，创造了巨的社会和经济效益。但是，随着经济发展，用户

2、对柴油机的动力性、经济性和可靠性的求不断提高，使得柴油机的功率不断加大后，8 缸机固有的废气干扰较大问题更加突出，而且排气温度偏高。为解决这些问题，提出双增压器结构的增压置型式，并在此基础上对柴油机排气管路重新设计。模拟计算的目的便是模拟新设计的增压器柴油机的性能，并确定排气管径，增压压比等参28170ZC1 8170ZC原机基本参计算分析流程如下：首先，对已投产8170ZC机的推进特性进行模拟利用其试验数据，以爆压、排温、油耗等参数为标定对象，调整得到相关参数；保持参数不变的情况下，建立双增压器柴油机的 BOOST 模型，模拟双增压器柴油机性能，并通过调整排气管径、增压压比等参数，确定出合适

3、的排气管直径和增压压比缸径行程燃油消耗率 g/（kWh）压缩配气相最大爆发压力1-6-2-4-8-3-7-30.5 CA40.5 CA60.5 CA40.5 BOOST型如12示 原机模拟计算分 最9最71000 1100 转转1000 1100 转转 涡耗耗耗转转转转图 3 原机推进特性模拟结果和试验结果比BOOST型如12示 原机模拟计算分 最9最71000 1100 转转1000 1100 转转 涡耗耗耗转转转转图 3 原机推进特性模拟结果和试验结果比机工作时各缸的爆发压力和温度极不均匀，18 缸的爆压最低，36高。从图 516的进排气流量图上可以看出，在气门叠开期内，第 1内不进气有倒

4、流现象，而且有明显的排气回流，导致 1 缸进这造成1缸内温度高，而爆压偏低，从而单缸功率下8170ZC-3型中缸和 6其余各缸均有不同程度的排气回流现象。这是由 8 缸发定的，在高功率段表现的更为明的缸内工作情况参见图 620缸5678缸缸090 180 270 360 450 曲曲曲曲630 0180 270 360 450 540 630 曲曲曲曲原机标定工况爆压和燃烧温度1 质1 质排质质090 180 270 360 450 540 630 曲曲曲曲090 180 270 360 450 540 630 曲曲曲曲双增压器柴油机模拟计算分径、进气有倒流现象，而且有明显的排气回流，导致 1

5、 缸进这造成1缸内温度高，而爆压偏低，从而单缸功率下8170ZC-3型中缸和 6其余各缸均有不同程度的排气回流现象。这是由 8 缸发定的，在高功率段表现的更为明的缸内工作情况参见图 620缸5678缸缸090 180 270 360 450 曲曲曲曲630 0180 270 360 450 540 630 曲曲曲曲原机标定工况爆压和燃烧温度1 质1 质排质质090 180 270 360 450 540 630 曲曲曲曲090 180 270 360 450 540 630 曲曲曲曲双增压器柴油机模拟计算分径、折弯半径等参数都由设计草图简化得到。缸内参数和初始增压参数设置均等同原机从模拟计算结

6、果来看，双增压柴油机的性能明显优于单增压器柴油机。由于残余废气的幅减少，充气效率提高，进气充量增加，空燃比大幅提高，使得功率增加排温降低。爆压也略有升高，尤其是超负荷工况点，爆压超过设计极限值，可以过增压压比的合理匹配来降低果见6的爆发压力。两推进特性的模拟计算对比3.2.2 柴油增压器后，部分缸内的依旧存在进、排气回流现象，经分析，主要柴油机而言，爆压和温度的不均匀度的程度已经大幅下降。最高爆压的最大不均匀度由 4.32%，最高温度的最大不均度由 7.63.1%。各缸内工作情况已经比较接近。缸内压力和温度曲线见图 7，缸内进排气情况见图 8充双单单单 单单单单双单单1000 1100 转转1

7、000 1100 1200 1300 转转 涡涡最8单单单单最双单单76双单单单1000 1100 转转1000 1100 转转1300 残残1000 1100 转转两种1000 1100 转转推进特性模拟结果比86缸482000180 270 360 450 曲曲曲曲630 90 180 270 360 450 540 630 曲曲曲曲图 改进后柴油机标定工况爆压和燃烧温度曲1进排进进 排排进进压压0360 450 540 630 曲曲曲曲曲曲曲曲 -充双单单单 单单单单双单单1000 1100 转转1000 1100 1200 1300 转转 涡涡最8单单单单最双单单76双单单单1000

8、1100 转转1000 1100 转转1300 残残1000 1100 转转两种1000 1100 转转推进特性模拟结果比86缸482000180 270 360 450 曲曲曲曲630 90 180 270 360 450 540 630 曲曲曲曲图 改进后柴油机标定工况爆压和燃烧温度曲1进排进进 排排进进压压0360 450 540 630 曲曲曲曲曲曲曲曲 -3.2.3 对双增压器柴油机的标定点和超负荷点的压比进行了简单分析，限于篇幅，只标定点的计算结果，见图 9。随着增压压比的增加，由于喷油量保持不变负功增加；也导致排气管中反射压力波峰值增大，排气回流量增加，反而导致压充效率降低，功率

9、下降。压比增加后，缸内进气压力和实际进气充量增加，从而使最高爆升高，排气温度进一步降低。由于增压器是采用简化模式进行模拟的，从模拟结果中只得出一个趋势上的判断。结合，初步建议超负荷点的压比的实际问题，综合考虑功率、爆压、排2.7-2.9间，标定点的压比为 2.5-2.7 之间。 功2.4 2.5 增增增增2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 增增增增 涡2.4 2.5 2.6 增增增增2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 增增增增增压压比变化性能的 充排排排排排排排排排排 涡涡排排排排排排排排排排性能的3.2.3 对双增压器柴油机的标定点和超负荷点的压比进行了简单分析，限于篇幅，只标定点的

10、计算结果，见图 9。随着增压压比的增加，由于喷油量保持不变负功增加；也导致排气管中反射压力波峰值增大，排气回流量增加，反而导致压充效率降低，功率下降。压比增加后，缸内进气压力和实际进气充量增加，从而使最高爆升高，排气温度进一步降低。由于增压器是采用简化模式进行模拟的，从模拟结果中只得出一个趋势上的判断。结合，初步建议超负荷点的压比的实际问题，综合考虑功率、爆压、排2.7-2.9间，标定点的压比为 2.5-2.7 之间。 功2.4 2.5 增增增增2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 增增增增 涡2.4 2.5 2.6 增增增增2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 增增增增增压压比变化性能的 充排排排排排排排排排排 涡涡排排排排排排排排排排性能的3.2.4 改进后柴油机排气管直设置排气管直径参数为变量，选取标定工况，超负荷工况及中间转速3.2.4 改进后柴油机排气管直设置排气管直径参数为变量，选取标定工况，超负荷工况及中间转速三个工况计算，从个计算结果中基本上可以得出较为一致的结论，限于篇幅，只列出标定工况的计算结果如图 10排气管径的增加功率先是增加，增加幅度小；充气效率略有降