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    2019年 第41卷 第5期
    刊出日期:2019
  • 机型与综述
  • HiMSEN品牌发动机的发展及其启示
    周炎,马兴刚,张晓晨,陈骁
    介绍了韩国自主品牌HiMSEN发动机的发展历程,并分析和总结了该品牌发动机在产品研发、市场定位、产业发展、品牌培育等方面的经验与成就,可供我国自主品牌发动机产业借鉴。
    2019,41(5):1-4[摘要][PDF  1310K](35)

  • 性能与排放
  • 直喷柴油机燃烧的现象学快速预测模型
    孟维,邓康耀
    为了快速且准确地预测直喷柴油机的放热及排放情况,提出了直喷柴油机燃烧的现象学快速预测模型。该模型基于气相射流喷雾模型,将柴油机的燃烧过程分为预混燃烧、喷射中的扩散燃烧及喷射后的扩散燃烧三个阶段进行燃烧计算,并将喷雾区域分为已燃区和未燃区进行排放计算。该模型相较于多区模型,简化了分区,考虑了喷油产生湍动能的影响。在额定转速下,基于90%负荷标定的模型预测结果和潍柴WP7柴油机其它负荷的试验结果相比,最高燃烧压力和平均压力误差均小于5%;中高负荷的放热率趋势基本相同,10%累计放热对应的曲轴转角误差小于0.6 ℃A,90%累计放热时对应的曲轴转角误差小于5℃A;高负荷的排放预测误差在5%左右;且各工况计算可在数秒内完成。表明:所提出的模型能快速且较准确地预测直喷柴油机中高负荷工况下的燃烧情况。
    2019,41(5):5-10, 17[摘要][PDF  1620K](25)

  • 基于EGR的二冲程柴油机排放模式切换瞬态过程研究
    刘伟,石磊,邓康耀,桂勇,钱跃华,刘博
    针对船用低速二冲程柴油机为满足Tier Ⅲ排放法规要求,采用EGR技术导致压气机运行点接近喘振线的问题,引入进排气旁通技术。建立了带EGR与进排气旁通的瞬态仿真系统,模拟分析Tier Ⅲ和Tier Ⅱ模式切换过程。分析结果表明:合理选择切换顺序及延迟时间可避免切换过程中发生气体倒流,维持增压压力稳定。并得到了不同负荷下阀门的最佳切换控制策略。
    2019,41(5):11-17[摘要][PDF  7923K](36)

  • 共轨柴油机不同喷孔形式对燃油喷雾及燃烧特性的影响
    王志磊,刘文斌,吴亚龙,宋杨
    采用CFD软件,基于欧拉法和拉格朗日离散法分别模拟喷油器内部流动及喷射特性,并将喷射计算结果导入燃烧模型实现联合仿真。仿真计算不同喷孔形式的喷射特性,得到了其内部速度、压力、气相体积分数(空穴)及喷雾场。仿真结果表明:在相同轨压下,小孔径喷孔油滴速度较大、贯穿距长、喷雾锥角小;燃烧湍流动能大,且较多soot打在气缸盖上,影响柴油机的可靠性。
    2019,41(5):18-20, 34[摘要][PDF  1659K](25)

  • 船用低速二冲程柴油机机电复合增压技术影响机制研究
    胡超,杨名洋,邓康耀,钱跃华,刘博
    基于一维数值仿真方法对某型船用低速二冲程柴油机展开机电复合增压技术的电机/发电机功率影响机制研究。研究结果表明:涡轮和压气机的效率是影响机电复合增压柴油机综合效率的关键因素;调节电机/发电机功率可以推动涡轮和压气机的运行工况点向最佳效率圈迁移,从而提高柴油机综合效率;通过应用机电复合增压技术可实现该机型全工况综合油耗降低0.5%~2.1%。
    2019,41(5):21-26[摘要][PDF  2837K](19)

  • 不同硅铝比对Cu-SAPO-34的NH3-SCR性能及低温水热老化稳定性的影响
    王航,蒋涵,林赫,管斌,黄震
    采用新型一锅法合成一系列硅铝比不同的Cu-SAPO-34催化剂。合成过程中,硅铝比分别设为0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8,通入70 ℃含水10%的空气16 h进行低温水热老化。对新鲜和老化后的催化剂的NOx去除活性、N2选择性进行了实验测定;并进行了BET、XRD、H2-TPR以及NH3-TPD表征实验。结果发现:硅铝比为0.4的Cu-SAPO-34,其NOx去除效率和低温水热老化稳定性都达到最佳。从XRD、H2-TPR、NH3-TPD的表征结果也可以发现:硅铝比为0.4的Cu-SAPO-34催化剂在结构、铜离子特性及分布、表面酸性位点等特征都达到了一个相对优化的状态。由此得出结论:提高Cu-SAPO-34的NH3-SCR性能以及低温水热稳定性的关键是,合成过程中保证硅铝比维持在一个比较小的值。
    2019,41(5):27-34[摘要][PDF  2384K](17)

  • 智能化与控制
  • 电控喷油器稳健性优化研究
    张通,金锋,杨扬,刘帅帅,谢亦晨
    针对电控喷油器零部件加工、装配过程中引入的尺寸、形位偏差,运行环境中压力波动,振动等不确定性因素导致电控喷油器喷油量、持续期等性能指标发生波动和差异的问题,在传统确定性优化的基础上,开展了关键设计参数敏感性分析,获得各关键设计参数在扰动条件下对循环喷油量、喷油持续期等性能指标的敏感性排序;而后基于6Sigma原则,对关键参数进行稳健性寻优计算,获得稳健性良好的基础方案;最后通过容差分析,调整关键设计参数公差水平,最终获得了基于喷油量、持续期、响应时间等指标的稳健性设计方案。
    2019,41(5):35-39[摘要][PDF  1737K](24)

  • 结构与可靠性
  • 一种改进的活塞燃气侧换热边界修正方法
    黄立,李丽婷,王彬,李梅
    提出了一种活塞燃气侧换热边界修正方法。在传统经验公式基础上,该方法基于能量守恒定律修正活塞燃气侧换热边界,并以某柴油机活塞为例进行了验证。结果表明:该方法计算的活塞燃气侧换热边界比传统公式法精确,比三维燃烧过程仿真分析获得换热边界的方法高效,适用于柴油机设计阶段活塞温度场快速评估。
    2019,41(5):40-42, 46[摘要][PDF  1266K](17)

  • 某柴油机曲轴单拐疲劳试验件断裂失效分析
    徐聪聪,焦亚飞,刘凯,巫立民,梁刚,李丽婷
    针对某柴油机曲轴单拐平台弯曲疲劳试验中,曲轴圆角处发生非正常断裂现象,建立曲轴疲劳破坏故障树,从试验载荷过大、曲轴本体结构设计强度不足、曲轴制造缺陷等方面进行排查。最终确定导致曲轴单拐圆角失效的主要原因为圆角表面存在氧化腐蚀坑。分析结果为曲轴设计、生产过程控制及后续质量验收提供了重要依据。
    2019,41(5):43-46[摘要][PDF  2509K](25)

  • 使用维修
  • 某核电应急柴油发电机组缸盖损坏事故原因分析
    卢少林,熊记伟,袁梅坤,韦汉辉,姜烨,李改莉,刘龙堃
    针对某核电站国产核级应急柴油发电机组在出厂试验期间,出现柴油机缸盖损坏的严重事故,通过对事故现场进行勘探,并结合故障树分析的方法,对可能引起该事故的因素进行排查。结果表明:喷油器喷孔尺寸、喷孔角度及弹簧刚度不符合图纸要求是导致事故的根本原因。
    2019,41(5):47-50, 55[摘要][PDF  2557K](23)

  • 船用柴油机冒黑烟及熄火故障分析与解决方案
    郑小华,刘仕飞,向本银
    某型中速柴油机作拖网渔船主机,在齿轮箱合排瞬间,出现明显冒黑烟,转速恢复慢,甚至造成柴油机“闷车”熄火故障。针对拖网渔船特殊作业工况,通过对柴油机配气机构凸轮轴进行优化设计,降低凸轮升程,改善柴油机低速运行时的换气效果及排气流速,有效提升了增压器响应能力,进而提高了柴油机在低转速工况时对突加负载的承载能力,最终满足拖网渔船特殊工况需求。
    2019,41(5):51-55[摘要][PDF  2032K](22)

  • 海上平台底特律柴油机启动故障诊断与处理
    李瑞建
    某海上平台的底特律S40E电喷柴油机起动时曲轴能正常旋转,但无法实现点火,且排气管没有烟气排出。依据电喷柴油机的控制原理,从燃油共轨、机油共轨、传感器故障及连接线断路和短路等方面对导致故障的可能因素进行分析。分析表明:故障系高压油泵出口单向阀故障所致。
    2019,41(5):56-58[摘要][PDF  661K](18)

  • 12V240机车柴油机连杆瓦失效故障分析与预防措施
    陈予,涂凯,冯全升,孙国强,喻继勇,李剑峰
    针对12V240机车柴油机发生的连杆瓦失效故障,通过对工作环境和工作状态的分析,得出故障原因系瓦孔座存在尺寸偏差,轴承螺栓紧固力偏小。由此提出了相应的预防措施:保证瓦孔座各部位尺寸,螺栓紧固力矩达到技术要求。
    2019,41(5):59-60, 63[摘要][PDF  1183K](20)

  • 电站柴油机配气机构故障分析与处理
    邓志明
    针对某康明斯电站柴油机配气机构故障情况,结合配气机构的结构及工作原理进行故障排查与分析。结果表明:该机 4缸排气门挺柱损坏,导致该缸气门间隙过大,从而引发柴油机异响等故障。据此做出处理并提出预防措施。
    2019,41(5):61-63[摘要][PDF  974K](15)

  • 机型与综述
  • HiMSEN品牌发动机的发展及其启示
    周炎,马兴刚,张晓晨,陈骁
    介绍了韩国自主品牌HiMSEN发动机的发展历程,并分析和总结了该品牌发动机在产品研发、市场定位、产业发展、品牌培育等方面的经验与成就,可供我国自主品牌发动机产业借鉴。
    2019,41(5):1-4[摘要][PDF  1310K](35)

  • 性能与排放
  • 直喷柴油机燃烧的现象学快速预测模型
    孟维,邓康耀
    为了快速且准确地预测直喷柴油机的放热及排放情况,提出了直喷柴油机燃烧的现象学快速预测模型。该模型基于气相射流喷雾模型,将柴油机的燃烧过程分为预混燃烧、喷射中的扩散燃烧及喷射后的扩散燃烧三个阶段进行燃烧计算,并将喷雾区域分为已燃区和未燃区进行排放计算。该模型相较于多区模型,简化了分区,考虑了喷油产生湍动能的影响。在额定转速下,基于90%负荷标定的模型预测结果和潍柴WP7柴油机其它负荷的试验结果相比,最高燃烧压力和平均压力误差均小于5%;中高负荷的放热率趋势基本相同,10%累计放热对应的曲轴转角误差小于0.6 ℃A,90%累计放热时对应的曲轴转角误差小于5℃A;高负荷的排放预测误差在5%左右;且各工况计算可在数秒内完成。表明:所提出的模型能快速且较准确地预测直喷柴油机中高负荷工况下的燃烧情况。
    2019,41(5):5-10, 17[摘要][PDF  1620K](25)

  • 基于EGR的二冲程柴油机排放模式切换瞬态过程研究
    刘伟,石磊,邓康耀,桂勇,钱跃华,刘博
    针对船用低速二冲程柴油机为满足Tier Ⅲ排放法规要求,采用EGR技术导致压气机运行点接近喘振线的问题,引入进排气旁通技术。建立了带EGR与进排气旁通的瞬态仿真系统,模拟分析Tier Ⅲ和Tier Ⅱ模式切换过程。分析结果表明:合理选择切换顺序及延迟时间可避免切换过程中发生气体倒流,维持增压压力稳定。并得到了不同负荷下阀门的最佳切换控制策略。
    2019,41(5):11-17[摘要][PDF  7923K](36)

  • 共轨柴油机不同喷孔形式对燃油喷雾及燃烧特性的影响
    王志磊,刘文斌,吴亚龙,宋杨
    采用CFD软件,基于欧拉法和拉格朗日离散法分别模拟喷油器内部流动及喷射特性,并将喷射计算结果导入燃烧模型实现联合仿真。仿真计算不同喷孔形式的喷射特性,得到了其内部速度、压力、气相体积分数(空穴)及喷雾场。仿真结果表明:在相同轨压下,小孔径喷孔油滴速度较大、贯穿距长、喷雾锥角小;燃烧湍流动能大,且较多soot打在气缸盖上,影响柴油机的可靠性。
    2019,41(5):18-20, 34[摘要][PDF  1659K](25)

  • 船用低速二冲程柴油机机电复合增压技术影响机制研究
    胡超,杨名洋,邓康耀,钱跃华,刘博
    基于一维数值仿真方法对某型船用低速二冲程柴油机展开机电复合增压技术的电机/发电机功率影响机制研究。研究结果表明:涡轮和压气机的效率是影响机电复合增压柴油机综合效率的关键因素;调节电机/发电机功率可以推动涡轮和压气机的运行工况点向最佳效率圈迁移,从而提高柴油机综合效率;通过应用机电复合增压技术可实现该机型全工况综合油耗降低0.5%~2.1%。
    2019,41(5):21-26[摘要][PDF  2837K](19)

  • 不同硅铝比对Cu-SAPO-34的NH3-SCR性能及低温水热老化稳定性的影响
    王航,蒋涵,林赫,管斌,黄震
    采用新型一锅法合成一系列硅铝比不同的Cu-SAPO-34催化剂。合成过程中,硅铝比分别设为0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8,通入70 ℃含水10%的空气16 h进行低温水热老化。对新鲜和老化后的催化剂的NOx去除活性、N2选择性进行了实验测定;并进行了BET、XRD、H2-TPR以及NH3-TPD表征实验。结果发现:硅铝比为0.4的Cu-SAPO-34,其NOx去除效率和低温水热老化稳定性都达到最佳。从XRD、H2-TPR、NH3-TPD的表征结果也可以发现:硅铝比为0.4的Cu-SAPO-34催化剂在结构、铜离子特性及分布、表面酸性位点等特征都达到了一个相对优化的状态。由此得出结论:提高Cu-SAPO-34的NH3-SCR性能以及低温水热稳定性的关键是,合成过程中保证硅铝比维持在一个比较小的值。
    2019,41(5):27-34[摘要][PDF  2384K](17)

  • 智能化与控制
  • 电控喷油器稳健性优化研究
    张通,金锋,杨扬,刘帅帅,谢亦晨
    针对电控喷油器零部件加工、装配过程中引入的尺寸、形位偏差,运行环境中压力波动,振动等不确定性因素导致电控喷油器喷油量、持续期等性能指标发生波动和差异的问题,在传统确定性优化的基础上,开展了关键设计参数敏感性分析,获得各关键设计参数在扰动条件下对循环喷油量、喷油持续期等性能指标的敏感性排序;而后基于6Sigma原则,对关键参数进行稳健性寻优计算,获得稳健性良好的基础方案;最后通过容差分析,调整关键设计参数公差水平,最终获得了基于喷油量、持续期、响应时间等指标的稳健性设计方案。
    2019,41(5):35-39[摘要][PDF  1737K](24)

  • 结构与可靠性
  • 一种改进的活塞燃气侧换热边界修正方法
    黄立,李丽婷,王彬,李梅
    提出了一种活塞燃气侧换热边界修正方法。在传统经验公式基础上,该方法基于能量守恒定律修正活塞燃气侧换热边界,并以某柴油机活塞为例进行了验证。结果表明:该方法计算的活塞燃气侧换热边界比传统公式法精确,比三维燃烧过程仿真分析获得换热边界的方法高效,适用于柴油机设计阶段活塞温度场快速评估。
    2019,41(5):40-42, 46[摘要][PDF  1266K](17)

  • 某柴油机曲轴单拐疲劳试验件断裂失效分析
    徐聪聪,焦亚飞,刘凯,巫立民,梁刚,李丽婷
    针对某柴油机曲轴单拐平台弯曲疲劳试验中,曲轴圆角处发生非正常断裂现象,建立曲轴疲劳破坏故障树,从试验载荷过大、曲轴本体结构设计强度不足、曲轴制造缺陷等方面进行排查。最终确定导致曲轴单拐圆角失效的主要原因为圆角表面存在氧化腐蚀坑。分析结果为曲轴设计、生产过程控制及后续质量验收提供了重要依据。
    2019,41(5):43-46[摘要][PDF  2509K](25)

  • 使用维修
  • 某核电应急柴油发电机组缸盖损坏事故原因分析
    卢少林,熊记伟,袁梅坤,韦汉辉,姜烨,李改莉,刘龙堃
    针对某核电站国产核级应急柴油发电机组在出厂试验期间,出现柴油机缸盖损坏的严重事故,通过对事故现场进行勘探,并结合故障树分析的方法,对可能引起该事故的因素进行排查。结果表明:喷油器喷孔尺寸、喷孔角度及弹簧刚度不符合图纸要求是导致事故的根本原因。
    2019,41(5):47-50, 55[摘要][PDF  2557K](23)

  • 船用柴油机冒黑烟及熄火故障分析与解决方案
    郑小华,刘仕飞,向本银
    某型中速柴油机作拖网渔船主机,在齿轮箱合排瞬间,出现明显冒黑烟,转速恢复慢,甚至造成柴油机“闷车”熄火故障。针对拖网渔船特殊作业工况,通过对柴油机配气机构凸轮轴进行优化设计,降低凸轮升程,改善柴油机低速运行时的换气效果及排气流速,有效提升了增压器响应能力,进而提高了柴油机在低转速工况时对突加负载的承载能力,最终满足拖网渔船特殊工况需求。
    2019,41(5):51-55[摘要][PDF  2032K](22)

  • 海上平台底特律柴油机启动故障诊断与处理
    李瑞建
    某海上平台的底特律S40E电喷柴油机起动时曲轴能正常旋转,但无法实现点火,且排气管没有烟气排出。依据电喷柴油机的控制原理,从燃油共轨、机油共轨、传感器故障及连接线断路和短路等方面对导致故障的可能因素进行分析。分析表明:故障系高压油泵出口单向阀故障所致。
    2019,41(5):56-58[摘要][PDF  661K](18)

  • 12V240机车柴油机连杆瓦失效故障分析与预防措施
    陈予,涂凯,冯全升,孙国强,喻继勇,李剑峰
    针对12V240机车柴油机发生的连杆瓦失效故障,通过对工作环境和工作状态的分析,得出故障原因系瓦孔座存在尺寸偏差,轴承螺栓紧固力偏小。由此提出了相应的预防措施:保证瓦孔座各部位尺寸,螺栓紧固力矩达到技术要求。
    2019,41(5):59-60, 63[摘要][PDF  1183K](20)

  • 电站柴油机配气机构故障分析与处理
    邓志明
    针对某康明斯电站柴油机配气机构故障情况,结合配气机构的结构及工作原理进行故障排查与分析。结果表明:该机 4缸排气门挺柱损坏,导致该缸气门间隙过大,从而引发柴油机异响等故障。据此做出处理并提出预防措施。
    2019,41(5):61-63[摘要][PDF  974K](15)

版权信息
  • 主管单位:

    中国船舶重工集团有限公司

  • 主办单位:

    中国船舶重工集团公司第七一一研究所

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  • 副 主  编:夏 斐  陈云华

  • 责任编辑:高 荃  白春艳

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    《柴油机》杂志编辑部

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    中国邮政集团公司报刊发行局

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