【摘 要】
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近年来船舶向着大型化方向发展,吨位和载重能力设计值大幅度提升,这对作为主推进装置的低速柴油机的做功能力提出了更高的要求,因此各柴油机厂商开始对原有低速柴油机进行强化设计。目前最为常用的强化方式是增加每循环喷油量和提升进气压力。由于强化后的低速柴油机的喷油量和进气压力都明显升高,因此原机型的喷油策略和扫排气过程均不再适用,需对喷油策略和扫排气过程进行重新设计。本文通过一维仿真和三维仿真相结合的方式,
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近年来船舶向着大型化方向发展,吨位和载重能力设计值大幅度提升,这对作为主推进装置的低速柴油机的做功能力提出了更高的要求,因此各柴油机厂商开始对原有低速柴油机进行强化设计。目前最为常用的强化方式是增加每循环喷油量和提升进气压力。由于强化后的低速柴油机的喷油量和进气压力都明显升高,因此原机型的喷油策略和扫排气过程均不再适用,需对喷油策略和扫排气过程进行重新设计。本文通过一维仿真和三维仿真相结合的方式,对某型强化高Pe低速柴油机的喷油策略和扫排气过程进行了层次清晰、系统连贯的研究,旨在确定适合该机型的喷油策略,扫排气定时及扫气口三维结构。首先利用GT-Power软件建立喷油器和柴油机一维仿真模型并验证,灵活应用喷油器模型仿真出不同喷油型线,对目标机型额定工况下的喷油策略进行研究并确定喷油参数。其次利用数学方法,合理地推导出理想扫气口的时面值公式,并拟合出符合实际的时面值曲线。然后结合确定的喷油策略对扫气口面积和排气阀定时进行了一维仿真研究,确定相关参数。之后通过UG软件建立单缸三维模型,将一维仿真计算结果作为三维仿真边界条件,利用CONVERGE软件对低速柴油机扫气口结构进行了整缸仿真研究,探究不同扫气口仰角和径向角对缸内流场状态的影响,最终确定合适的结构参数。通过对不同喷油规律仿真结果的对比发现两次喷射可以在牺牲较小的经济性能下更好的改善排放,研究两次喷射各参数对柴油机性能的影响规律,通过正交方案确定了3.5°CA BTDC喷油,10%预喷率,4.5°CA预主喷间隔的两次喷油方案。经过对扫排气过程的一维仿真,确定单个扫气口面积为6465.5mm~2,扫气口高度为198mm及排气阀130°CAATDC开,295°CAATDC关的扫排气定时。三维仿真发现,一定的扫气口仰角或径向角都可以改善扫排气过程,但当仰角或径向角过大时会在气缸内形成进气流盲区,使扫排气过程恶化,最终确定扫气口30°仰角和0°径向角的组合较为适合目标机型。
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