新型船用中速柴油機(jī)性能優(yōu)化設(shè)計探討論文

時間：2021-04-21 19:34:02 論文我要投稿

　　摘要：探討了新型船用中速柴油機(jī)工作過程數(shù)值的計算，分析了新型船用中速柴油機(jī)故障仿真，研究了新型船用中速柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的性能優(yōu)化設(shè)計。

新型船用中速柴油機(jī)性能優(yōu)化設(shè)計探討論文

　　關(guān)鍵詞：新型船用中速柴油機(jī)；優(yōu)化設(shè)計；數(shù)值計算

　　引言

　　隨著近幾十年來國際經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與國際航運事業(yè)的進(jìn)步，作為主推動力裝置的新型中速柴油機(jī)的性能與質(zhì)量問題越來越受到人們的關(guān)注。因此，進(jìn)行新型船用中速柴油機(jī)性能的優(yōu)化設(shè)計，有利于對中速柴油機(jī)的工作原理進(jìn)行仿真，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)對其發(fā)生的故障進(jìn)行科學(xué)模擬，對其成本進(jìn)行虛擬化的測試，縮短了產(chǎn)品研發(fā)的周期，降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，實現(xiàn)了生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的獲得，有利于我國柴油機(jī)制造水平的全面提高。因此，需要對于新型船用中速柴油機(jī)工作過程數(shù)值的計算、故障仿真分析、燃油噴射系統(tǒng)的性能優(yōu)化問題進(jìn)行科學(xué)研究與分析。

　　1新型船用中速柴油機(jī)工作過程數(shù)值的計算

　　新型船用中速柴油機(jī)具有眾多的工作特點，因此需要對工作過程的數(shù)值進(jìn)行科學(xué)計算，以便于在此基礎(chǔ)上進(jìn)行柴油機(jī)數(shù)據(jù)信息的收集，對于設(shè)計模型的正確性進(jìn)行科學(xué)驗證。具體來講，可以從以下方面進(jìn)行工作，對新型船用中速柴油機(jī)的工作數(shù)值進(jìn)行科學(xué)計算。

　　1）對新型船用中速柴油機(jī)增壓壓力進(jìn)行科學(xué)選取。比如：對于柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速、廢氣排溫、氣缸的平均有效壓力等進(jìn)行科學(xué)計算，提高柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，延長其使用壽命。

　　2）進(jìn)行柴油機(jī)壓縮比的選取。比如：通過對于柴油機(jī)壓縮比的選取可以測試出柴油機(jī)的啟動性能與爆發(fā)壓力，以此進(jìn)行柴油機(jī)性能指標(biāo)的改進(jìn)，完善柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)。

　　3）進(jìn)行柴油機(jī)配氣相位的科學(xué)選取，有利于優(yōu)化柴油機(jī)的指標(biāo)性能。

　　4）進(jìn)行柴油機(jī)燃燒始點數(shù)值的科學(xué)選取。

　　5）進(jìn)行實驗數(shù)值與負(fù)荷特性曲線的仿真。比如：對柴油機(jī)的實驗結(jié)果進(jìn)行仿真，對新型柴油機(jī)的負(fù)荷特性曲線進(jìn)行充分了解。

　　6）對于新型船用中速柴油機(jī)的試驗結(jié)果進(jìn)行充分的驗證。比如：進(jìn)行測試時間、地點、對象的選取，對于新型船用中速柴油機(jī)的性能參數(shù)與負(fù)荷特性曲線進(jìn)行充分的對比，減少設(shè)計的誤差，使其達(dá)到工程設(shè)計的數(shù)值要求[1]。

　　2新型船用中速柴油機(jī)故障仿真分析

　　在柴油機(jī)的設(shè)計中一種重要的內(nèi)容是進(jìn)行故障問題的仿真分析與診斷，以便于解決新型船用中速柴油機(jī)的故障問題，提升在應(yīng)用時的質(zhì)量與水平，減少故障問題發(fā)生的概率，延長其使用壽命。具體來講，需要進(jìn)行故障問題設(shè)定，可以從以下方面進(jìn)行故障仿真分析。

　　1）壓縮比變化。在一般情況下，出現(xiàn)壓縮比的變化主要是柴油機(jī)的氣閥、活塞環(huán)、氣缸墊等出現(xiàn)了錯位或者是磨損等問題造成了一定的間歇而導(dǎo)致的。

　　2）曲軸箱竄氣。潤滑油供給不足或者是效果不佳、活塞環(huán)超出使用的壽命或者是磨損過度等問題都會導(dǎo)致曲軸箱竄氣問題的產(chǎn)生。

　　3）柴油機(jī)供油量不均衡。此類問題的發(fā)生會嚴(yán)重影響到這種新型船用柴油機(jī)的性能，不利于今后的使用。因此，需要有關(guān)的設(shè)計人員進(jìn)行此類問題的科學(xué)研究，并且制定出具體的解決方案[2]。

　　4）噴油正時故障。噴油正時故障的發(fā)生會導(dǎo)致這種新型船用柴油機(jī)的功率受到嚴(yán)重的影響。因此，有關(guān)的設(shè)計人員需要對噴油正時故障問題進(jìn)行仿真化的模擬。

　　5）渦輪增壓器效率故障。這種故障問題的發(fā)生會嚴(yán)重影響到柴油機(jī)的功率，長時間得不到有效的解決會使得柴油機(jī)的部件受到嚴(yán)重的磨損，最終出現(xiàn)停滯的問題。

　　6）中冷器換熱故障。

　　7）中冷器壓力損失故障。中冷器壓力損失故障的發(fā)生主要是由于中冷器進(jìn)氣側(cè)管道堵塞問題引起的。因此，進(jìn)行中冷器壓力損失故障的仿真模擬，有利于從設(shè)計階段就對中冷器進(jìn)氣側(cè)管道進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，防止此類問題在柴油機(jī)使用的過程中發(fā)生。

　　8）排氣閥故障。排氣閥封閉的不緊密或者是發(fā)生了正時故障都會導(dǎo)致排氣閥故障問題的產(chǎn)生，最終會影響到新型船用柴油機(jī)的性能與質(zhì)量。因此，需要對排氣閥故障進(jìn)行仿真化的模擬分析，并且進(jìn)行設(shè)計方案上的重新優(yōu)化調(diào)整，提高柴油機(jī)的水平與工作效率[3]。

　　3新型船用中速柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的性能優(yōu)化設(shè)計

　　進(jìn)行這種新型船用柴油機(jī)原始參數(shù)的計算，主要的.目的在于保障燃油噴射系統(tǒng)的性能達(dá)到設(shè)計的要求。具體來講，需要對噴油泵的供油量進(jìn)行計算；對凸輪接觸應(yīng)力進(jìn)行計算；對出油閥流通截面進(jìn)行科學(xué)計算；對噴油器進(jìn)行科學(xué)計算。進(jìn)行新型船用柴油機(jī)性能的優(yōu)化設(shè)計離不開應(yīng)用現(xiàn)代的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計模型的構(gòu)建。因此，需要建立起科學(xué)的新型船用柴油機(jī)性能模型，并且對燃油噴射系統(tǒng)的各個部件進(jìn)行全面的模擬仿真測試。具體來講，需要將噴油泵、卸載出油閥、高壓油管、噴油器等各個方面的具體初始參數(shù)在這個燃油噴射系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模型中全面輸入，并且進(jìn)行科學(xué)運算，依據(jù)計算的結(jié)果，對新型船用柴油機(jī)設(shè)計的燃油噴射系統(tǒng)進(jìn)行驗證，對于發(fā)現(xiàn)的不足之處全面改進(jìn)，以達(dá)到優(yōu)化柴油機(jī)性能的目的[4]。進(jìn)行新型船用柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，可以從以下幾方面來進(jìn)行，從而全面提升柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的質(zhì)量與水平，為柴油機(jī)整體性能的進(jìn)步打好基礎(chǔ)。

　　1）對于凸輪曲線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。比如：提高凸輪曲線的速度、進(jìn)行線型的陡峭模式設(shè)計，使得柴油在柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)中的噴射壓力達(dá)到最高值。

　　2）進(jìn)行新型船用柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)中柱塞直徑的優(yōu)化設(shè)計。根據(jù)柴油機(jī)燃油噴射的規(guī)律可以了解到柱塞運動的速度和橫截面的乘積與燃油噴射的壓力成正比。因此，具體的優(yōu)化設(shè)計方式為增大柱塞直徑，使得燃油噴射量增加，最終提高柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的工作效率，提高整個柴油機(jī)的性能與水平[5]。

　　3）需要對高壓油管進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。原因在于，高壓油管的長度、管徑都對柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的性能產(chǎn)生直接的影響。因此，首先需要對高壓油管進(jìn)行短小化的設(shè)計，提高其防振的性能。其次，要保持各缸高壓油管的長度一致，使得各缸噴油保持一致，保障燃油噴射系統(tǒng)具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性。

　　4）對于蓄壓腔進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計有利于提高柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的性能。進(jìn)行此項工作有利于蓄壓腔容積的增大，使得燃油噴射系統(tǒng)的噴射壓力呈減少的趨勢，最終滿足柴油機(jī)對于燃油噴射系統(tǒng)的設(shè)計要求，有利于保障柴油機(jī)性能的提升。

　　5）需要對于柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的針閥升程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，使得柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)具有良好的節(jié)流作用，提高柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的噴射速率。

　　6）需要對柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的噴孔進(jìn)行科學(xué)設(shè)計，提升燃油的霧化質(zhì)量，最終提升柴油機(jī)工作的性能。具體來講，首先對孔徑進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，增強(qiáng)噴油的壓力。其次，進(jìn)行孔數(shù)的優(yōu)化設(shè)計，使得孔數(shù)更好地滿足柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的噴射要求，為提高柴油機(jī)的整體性能發(fā)揮出重要的作用。通過以上六種主要的方法，可以對柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的質(zhì)量與性能進(jìn)行全面提升，最終保障這種新型船用中速柴油機(jī)的質(zhì)量與性能，使其在使用的過程中具有優(yōu)良的使用效果與良好的使用質(zhì)量，在長時間的使用中發(fā)揮出應(yīng)有的功能[6]。

　　4結(jié)語

　　對于新型船用中速柴油機(jī)性能進(jìn)行科學(xué)的優(yōu)化設(shè)計，有利于全面提高這種柴油機(jī)的制造水平，使其在使用的過程中發(fā)揮出應(yīng)有的功能，為我國航運事業(yè)的進(jìn)步作出新的貢獻(xiàn)。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]張東明,平濤,陳志忠.基于DoE的船用中速柴油機(jī)性能優(yōu)化仿真[J].內(nèi)燃機(jī)工程,2016(1):93-97.

　　[2]余永華,唐俊,韓冬,等.船用中速柴油機(jī)燃油系統(tǒng)升級改造仿真分析[J].大連海事大學(xué)學(xué)報,2016(3):111-117.

　　[3]張慧,金玉山,張東明,等.船用中速柴油機(jī)SCR系統(tǒng)匹配與試驗研究[J].柴油機(jī),2016(4):15-19.

　　[4]范保慶.中速船用柴油機(jī)主要部件的有限元最優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].船舶工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)信息,1998(8):33-38.

　　[5]方峰.船用柴油機(jī)的生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展[J].江蘇船舶,2008(5):17-20.

　　[6]孫洪杰.新型船用中速柴油機(jī)性能優(yōu)化設(shè)計[D].武漢:武漢理工大學(xué),2011.

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