711所五大举措确保柴油机更得力
2013-05-27 08:24 | 中国船舶报 配套动态
“性能优化是确保柴油机充满青春活力的关键。”在日前举行的一次柴油机技术研讨活动中,我国柴油机专家、中国船舶重工集团公司第711研究所研究员庄保怡指出,在柴油机可靠性得到保证的前提下,降低燃油消耗及排放水平正成为柴油机领域日渐受到重视的课题,而这些性能的优化可以通过一些具体措施来实现。
庄保怡表示,这些措施可分为5个方面:
一是优化增压系统,提高增压压力。增压技术的出现是柴油机研发史上的一个里程碑,该项技术的发展,大幅提高了柴油机功率,降低了排放水平,增强了其经济性。目前,增压器综合效率提高后,可以通过以下3种不同的途径改善柴油机的性能:其一,在功率不变的情况下,使柴油机的排气温度及热负荷下降;其二,在排气温度和热负荷保持原有水平的状态下, 提高了柴油机的功率;其三,增压器效率提高,能使增压压力增强,通过调整气阀正时,可以使柴油机的油耗下降。
二是优化燃油系统,提高燃油喷射压力。目前,在高压燃油泵的喷射压力方面,国产柴油机仍然有相当大的提升空间。庄保怡认为,在确保柴油机可靠性基础上,应通过提高增压压力来提升最高爆发压力和燃油喷射压力,以改善柴油机的性能。在提高燃油喷射压力的同时,必须优化喷油正时,优化燃油系统中相关部件,如对喷嘴孔的数量、直径、喷射角度等进行调整,同时改进燃烧室的形状,使喷雾与燃烧室形状匹配以达到最佳燃烧状态。
三是推行柴油机智能化电控技术。庄保怡介绍说,这一技术已成为优化柴油机性能的主要途径,也是今后柴油机性能继续优化的主要方向。现代柴油机智能化电控技术主要包括电控燃油喷射技术、电控增压技术、电控状态监测与故障诊断等。其中,电控燃油喷射技术在最近30年快速发展,而共轨燃油喷射系统技术是目前柴油机燃油喷射系统技术中最先进的,可以独立控制燃油喷射压力和燃油喷射过程,实现喷油量、喷油定时和喷油速率的最佳控制,从而大幅改善柴油机性能。
四是降低摩擦损失,提高机械效率。有关资料表明,摩擦能导致柴油机输出功率损失15%左右,换句话说,减少摩擦损失有助于提高机械效率,在相同输出功率下,就可以降低燃油消耗,改善经济性。在柴油机零部件中,造成摩擦损失最大的当属活塞组件,其次是主轴承和连杆轴承及气阀传动机构,再次是喷油泵、机油泵、水泵及燃油输送泵,减少摩擦损失可以从这些方面着手。
五是改善低工况性能。庄保怡建议,通过采用双环路冷却系统等技术措施,来改善柴油机低工况性能。采用双环路冷却系统既有助于降低燃油消耗,又能降低排放和减少缸内积碳。同时,在低负荷状态下采用专门的加热系统对海水进行加热,可以提高通过空冷器的进气温度,再加上特定增压系统的采用,能让柴油机低负荷性能十分出色。例如,MTU公司就在MTU20V1163 型柴油机上,通过采用相继增压系统和在低负荷时对海水进行加热等技术措施,确保了该型柴油机在3%负荷状态下正常运行。