柴油机高原动力性能仿真及环境模拟系统影响分析

发布时间：2021-09-02 14:59

　　利用GT-Power设计柴油机系统模型,结合环境模拟系统结构特征构建了其相应的模型特征,与实际台架模拟系统试验对标验证了模型的有效性,进一步运用模型分析了高原环境条件涉及压力和温度因素时的柴油机固有性能特征,研究了进排气管路系统特征对柴油机性能的影响。结果表明,高原环境条件下的压力因素对柴油机性能的影响大于温度因素。随着模拟压力的下降,柴油机功率下降,二者在高转速工况呈非线性关系。随着环境温度下降,柴油机性能转好,温度对转速1 800 r/min以下工况影响更大。进气压力高于排气压力时,在最大扭矩转速工况,平均单位压力变化会导致功率增加约10 kW;排气压力高于进气压力时,中高转速工况柴油机性能仍能维持,中低转速则直接恶化。进气管路长度、管路直径、管路表面粗糙度的影响程度由大到小依次为直径、长度、表面粗糙度,进气模拟管路直径影响加剧的临界值为0.2 m;排气管路主要是管路直径对柴油机性能的影响,临界值同样为0.2 m。 

【文章来源】：车用发动机. 2020,(04)北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

温度对柴油机输出功率的影响

进气管路管径对功率输出的影响

环境模拟系统(见图1)包括冷却、加湿、降压等系统。新鲜空气首先经过空气滤,冷却除湿,由1号风机送入转轮干燥机进一步除湿,所需气体继续经过二级冷却器和三级冷却器进行冷却降温和除湿,以确保供应的气体足够干燥,同时达到环境模拟所需的气体温度。然后,由3号风机送于加湿保持管,由蒸汽加湿器对供应的气体按需求进行加湿。最后,由罗茨风机抽吸、排出室外。如果需要该系统对试验对象进行环境模拟,试验对象在加湿保持管和排气冷却器之间接入,模拟系统的出口接试验对象的入口,模拟系统回路接试验对象的排气口,这样在原有系统管路并入一路包含试验对象的环路,从而实现环境模拟。结合图1高原环境模拟系统的结构及实际物理连接模型,环境模拟系统可简化为图2所示的结构,图中所示管路角度无实际意义,也和真实管路走向不存在一一对应关系。考虑直径D1=300 mm不锈钢管内气体状态为均匀等质状态,在各个点模拟出的环境条件是相同的。因此,环境条件模拟系统在GT模型中可简化为两段管路:模拟系统到增压器压气机入口的管路和增压器涡轮连接模拟系统的管路。进气连接管路由D2=150 mm不锈钢管、D4=150 mm内嵌螺丝钢套塑料管、进气流量计和变径管组成,排气连接管路由D3=150 mm不锈钢管和变径管组成,进气流量计的材料也为不锈钢,管径与连接管路相同,故忽略其对模型的影响。系统中变径管两端的直管段分别计入相邻元件,设计时仅考虑锥形部分。

【参考文献】：
期刊论文
[1]柴油机装车实际高原环境应用特征分析及验证用试验循环开发[J]. 冀树德,杨天军,刘逢春,唐智,孔祥鑫,杨文影,魏鹏程,贾晓亮,康佐明.  车用发动机. 2019(03)
[2]双对置二冲程柴油机高原环境燃烧过程的模拟研究[J]. 张磊,苏铁熊,冯云鹏,马富康,张艳岗,曹斯琦.  车用发动机. 2019(01)
[3]涡轮增压柴油机高原性能试验研究[J]. 姜泽浩,张付军,董长龙,商海昆,韩恺.  车用发动机. 2014(06)
[4]柴油机高原模拟试验台设计[J]. 刘玉先,衣波龙.  山东内燃机. 2003(03)

硕士论文
[1]高原环境下大功率柴油机燃烧性能分析及功率恢复研究[D]. 高荣刚.北京交通大学 2012



本文编号：3379219