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双增压柴油机排气系统设计与试验研究
| 论文题名： | 双增压柴油机排气系统设计与试验研究 |
| 关键词： | 船用柴油机;双增压器;排气系统;燃油消耗率 |
| 摘要： | Z8170船用柴油机是国内内河航运主机的主力机型，由于内河航运受载货量、水流、水位和水速的影响，柴油机的负荷变化比较大，尤其是长期低速大扭矩的情况下，需要增压器的响应速度快。原机采用MIXPC(Mixed Pulse Converter)增压系统，低速时由于排气能量不足，使废气涡轮反应慢，增压器效率低，导致进气量不足，燃油消耗率升高，易出现冒黑烟现象，而且容易造成滑动表面磨粒磨损。 为了减少增压器的转动惯量，解决运行迟缓，低速效率低、响应性差等问题，根据脉冲转换、多脉冲、MPC(Modular Pulse Converter)、MIXPC、MMPC(ModularMulti-Purpose Pulse Converter)等增压系统的优缺点，结合内河航运多用于低速大扭矩的实际情况，决定采用两个增压器并联的脉冲转换增压系统设计方案。该设计方案充分考虑脉冲转换的特点，既改善柴油机低速响应速度，降低燃油消耗率，又能满足额定负荷的使用要求，同时还能控制生产制造成本。本文采用FLUENT+BOOST仿真计算与台架试验相结合的设计手段，完成了Z8170双增压器柴油机排气系统的设计工作，主要研究内容如下: (1)在充分考虑柴油机燃油经济性、零部件通用性、可维护性和制造成本等因素后，确定8170双增压器脉冲转换器增压系统的总体设计方案。 (2)根据柴油机的总体布置形式，参照国内外船用发动机排气歧管的结构形式，初步设计多种排气歧管设计方案。利用FLUENT软件分析废气在排气歧管中的通流特性，优选通流特性比较好的排气歧管作为研究对象。 (3)在实测数据的基础上完成Z8170-8型柴油机的热力循环分析模型。通过模拟计算，分析柴油机双增压排气系统采用不同结构排气歧管的性能变化。并根据计算结果，确定排气歧管的最优设计方案。 (4)针对每4个气缸采用一个增压器的双增压器并联设计方案，对柴油机进、排气系统进行了重新设计。通过台架性能试验，研究柴油机与增压器联合运行特性、柴油机燃油经济性以及瞬态响应特性。 台架试验表明:当Z8170双增压器柴油机按推进特性工作时，柴油机始终在压气机的高效率区间内运行;与原Z8170柴油机相比，Z8170双增压器柴油机具有燃油消耗率低、瞬态调速率好、调速时间短的优点。 |
| 作者： | 辛强之 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 谢宗法 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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