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        噴嘴環(huán)對柴油機性能的影響

        2011-08-03 11:55:54王君萍李澤勝牛其緒
        鐵道機車車輛 2011年1期
        關鍵詞:曲線圖增壓器渦輪

        王君萍,李 梅,李澤勝,牛其緒

        (中國石油集團 濟南柴油機股份有限公司,山東濟南250306)

        當今社會,柴油機行業(yè)迅猛發(fā)展,尤其是中高速大功率柴油機的市場需求量日益增長。一種新研制的柴油機,要推向市場,它的動力性、經(jīng)濟性、可靠性及安全性得到用戶的認可,從最初的性能試驗開發(fā)階段就要進行嚴格細致的試驗,使柴油機的各項性能指標達到最優(yōu)。為進一步滿足大功率柴油機發(fā)電電站、海洋鉆井平臺、機車、艦船主機動力產(chǎn)品市場,滿足用戶要求,擴大、完善190系列柴油機功率范圍,濟南柴油機股份有限公司新研制出一種中高速大功率柴油機-H16V190柴油機,它吸取了與AVL合作開發(fā)的H12V190柴油機的設計理念,采用德國BOSCH公司單體泵,瑞士ABB公司徑流式增壓器,額定功率時單缸功率高達150kW。表1列出設計任務書中H16V190柴油機各項結構參數(shù)及性能指標[1]。

        表1 H16V190柴油機各項結構參數(shù)及性能指標

        1 試驗方案簡述

        在試驗過程中僅圍繞增壓器與柴油機的合理匹配這一重點,通過對增壓器匹配兩種不同流通面積的噴嘴環(huán):TA75噴嘴環(huán)(流通面積為75.38cm2);TA70噴嘴環(huán)(流通面積為70.53cm2),保證柴油機具有良好的經(jīng)濟性、動力性。圖1為現(xiàn)場測量框圖。

        在進行上述兩種不同試驗方案時,測量其常規(guī)參數(shù)如油耗率、渦輪前排氣溫度、中冷前進氣壓力等,利用620燃燒分析儀對其進排氣壓力、爆發(fā)壓力、進排氣閥升程等進行測量。

        圖1 現(xiàn)場測量框圖

        2 試驗結果分析

        改變渦輪噴嘴環(huán)出口的流通面積可改變柴油機空氣體積流量特性曲線的位置。試驗中噴嘴環(huán)從TA75減小到TA70,整個柴油機的排氣阻力增加,因此在壓氣機的特性場內(nèi),柴油機的耗氣特性向小流量率方向移動,這時同樣的平均有效壓力只能以更高的增壓壓力才能達到[2]。表2為兩種方案常規(guī)參數(shù)的對比,從試驗數(shù)據(jù)中可知:使用TA70噴嘴環(huán)比使用TA75噴嘴環(huán),柴油機的中冷前平均進氣壓力在各個工況時均有所增加,額定工況時提高7.9kPa。

        圖2、圖3為柴油機匹配兩種不同流通面積噴嘴環(huán)時的壓力曲線圖。從圖2中可以看出,在進排氣門疊開的時候,排氣向氣缸內(nèi)倒灌,此時進氣壓力與排氣壓力壓差小,不利于掃氣,氣缸內(nèi)廢氣無法迅速排出,表2中噴嘴環(huán)TA75比噴嘴環(huán)TA70渦輪前平均排氣溫度也證明了這一點。從圖3中的曲線可以看出,柴油機工作狀態(tài)非常好,在進排氣門疊開的時候,通過新鮮空氣的大量充入,掃氣效果非常明顯。同樣,在進氣充足的情況下,氣缸內(nèi)柴油與空氣混合均勻,燃燒充分,從而使油耗率降低,經(jīng)濟性好轉。

        表2 兩種增壓器噴嘴環(huán)常規(guī)參數(shù)的對比

        圖2 壓力曲線圖(TA75)

        圖3 壓力曲線圖(TA70)

        3 結束語

        在試驗過程中,通過改變不同流通面積噴嘴環(huán),利用先進的測試儀器對柴油機工作過程進行測量分析,得出合理的增壓器匹配方案,使柴油機的燃燒、排氣狀況趨向良好。

        [1]濟南柴油機股份有限公司.16V柴油機設計任務書[Z].

        [2]陸家祥.柴油機渦輪增壓技術[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004.

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