在當前配置基礎上,利用一維和三維仿真,研究某船用中速柴油機不同高壓油泵凸輪型線、噴油器噴孔夾角、活塞頂型線對降低燃油消耗率和氣門熱負荷的影響。研究結(jié)果表明,通過優(yōu)化油泵凸輪型線和活塞頂型線以及選擇小的噴孔夾角,燃油消耗率和氣門熱負荷分別降低3%和35%,排氣門開啟時的缸內(nèi)燃氣溫度降低50℃,有效地降低缸內(nèi)熱負荷,提高氣缸蓋、氣門等零部件可靠性,同時NO_x排放水平基本不變,避免對大氣環(huán)境的危害。

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【部分圖文】：

圖1原機噴油規(guī)律

排氣溫度過高可造成缸蓋熱負荷高、鼻梁區(qū)等關鍵部位開裂、氣門及座圈磨損、可靠性降低等發(fā)動機危害[5]。降低排溫常用的方法有稀燃、降低中冷后溫度等[6],這些措施對增壓器和中冷器等零部件的要求更高,導致成本增加。從燃燒的角度降低排溫,應縮短缸內(nèi)的燃燒持續(xù)期,加快燃燒速度,使排氣門開啟....

圖4新舊凸輪下噴油規(guī)律對比

表3凸輪型線優(yōu)化前后關鍵性能參數(shù)對比類型最大爆發(fā)壓力pmax/MPa最高燃燒溫度Tmax/℃排氣門開啟時缸內(nèi)溫度Tevo/℃指示功率Pi/kW排放中NOx的質(zhì)量分數(shù)原機11.781157884118.50.001137優(yōu)化后12.0712068....

圖5不同曲軸轉(zhuǎn)角下氣門閥盤底部表面溫度云圖

試驗用柴油機的噴油器布置方式為斜置,噴油器噴孔夾角較大且距缸蓋底面位置較近,因此部分燃油噴射到氣門閥盤底部,導致燃燒過程中閥盤底部表面溫度較高。不同曲軸轉(zhuǎn)角下氣門閥盤底部表面瞬態(tài)溫度分布如圖5所示(圖中單位為K)。由圖5可知,燃油噴射過程中靠近氣缸中心閥盤底部區(qū)域長期承受混合燃氣....

圖6噴孔夾角為156°時不同曲軸轉(zhuǎn)角下燃油質(zhì)量分布云圖

噴孔夾角為156°和148°時,不同曲軸轉(zhuǎn)角下的燃油質(zhì)量分布如圖6、7所示(圖中單位為mg)。圖7噴孔夾角為148°時不同曲軸轉(zhuǎn)角下燃油質(zhì)量分布云圖

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