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.