燃机辅助型内燃机高原功率恢复技术研究学习教案

1、会计学1燃机辅助燃机辅助(fzh)型内燃机高原功率恢复技型内燃机高原功率恢复技术研究术研究第一页，共16页。背景(bijng)总体方案与性能(xngnng)预测关键部件研究一一二二三三结语四四第1页/共16页第二页，共16页。一、研究一、研究(ynji)背景背景1、高原国土面积大。三分之一左右，其中大部分为2000-4500m，少数地区海拔高度5000m以上。2、内燃机在高原工作性能劣化。功率下降、排温升高、排放恶化-经济效益和社会效益大减。3、增压技术措施：单级涡轮增压系统可以2000m海拔范围内恢复内燃机的功率；2000米以上二级增压效果更好，但结构复杂且平原条件下冗余。4、新思路：外挂装

2、置-燃气轮机辅助(fzh)增压系统。平原摘除，高原附装，特别适用于车队，或者在用车辆。第2页/共16页第三页，共16页。提出了一种燃机辅助型内燃机高原动力性恢复提出了一种燃机辅助型内燃机高原动力性恢复(huf)技术方技术方案。案。二、总体方案与性能二、总体方案与性能(xngnng)预预测测1-辅助空滤器；辅助空滤器；2-双参数双参数(cnsh)输出压气机；输出压气机；3-辅助涡轮；辅助涡轮；4、21-执行器；执行器；5-喷油器；喷油器；6-燃烧室；燃烧室；7-点火器；点火器；8-控制系统；控制系统；9-切换阀；切换阀；10-主空滤器；主空滤器；11、14-主增压器；主增压器；12-中冷器，中冷

3、器，13-发动机发动机 ，15-辅助涡轮进气温度辅助涡轮进气温度/压力传感器，压力传感器，16、17、18-辅助压气机排气温度辅助压气机排气温度/压力传感器，压力传感器，19、20-旁通阀旁通阀第3页/共16页第四页，共16页。燃机型辅助增压燃机型辅助增压(zn y)系统装置的研制开发系统装置的研制开发二、总体方案与性能二、总体方案与性能(xngnng)预预测测500*300*450400*450*450第4页/共16页第五页，共16页。燃机型辅助增压系统与柴油机联合工作燃机型辅助增压系统与柴油机联合工作(gngzu)过程仿真过程仿真发动机型式 直列6缸四冲程水冷增压中冷直喷缸径冲程11214

4、5mm x mm排量8.6L二、总体方案与性能二、总体方案与性能(xngnng)预预测测15%16%17%18%19%20%21%22%23%24%25%8001000120014001600180020002200r/min外特性(txng)燃机油耗占比柴油机转速第5页/共16页第六页，共16页。180200220240260280300320340360500700900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2500g/(kw*h)r/min比油耗比油耗采用燃机辅助增压采用燃机辅助增压装置装置平原行驶高原行驶功率90%高原行驶功率80%燃机型辅助增压系统与

5、柴油机联合工作燃机型辅助增压系统与柴油机联合工作(gngzu)过程仿真过程仿真二、总体方案与性能二、总体方案与性能(xngnng)预测预测辅助装置(zhungzh)、4500m、100%负荷平原外特性平原90%负荷平原80%负荷平原70%负荷平原60%负荷第6页/共16页第七页，共16页。双参数输出离心压气机的设计双参数输出离心压气机的设计(shj)及特性研究及特性研究 产生两种不同压比的离心(lxn)压气机，如图所示，包括压气机前壳、压气机后壳、环形分流板和阶梯型离心(lxn)压气机叶轮。1压气机前壳2压气机后壳3环形分流(fn li)板4阶梯型叶轮三、关键部件三、关键部件-双参数输出双参数

6、输出压气机压气机第7页/共16页第八页，共16页。 采用商业软件NUMECA对所设计的离心压气机进行了数值模拟(mn)。下表给出了三维数值模拟(mn)结果与设计要求的对比，从中可以看出，该离心压气机设计点指标基本达到要求。设计要求设计要求CFD模拟结果模拟结果低压流量（低压流量（kg/s）0.250.25低压压比低压压比1.81.7高压流量（高压流量（kg/s）0.10.1高压压比高压压比3.53.4三、关键部件三、关键部件-双参数双参数(cnsh)输出输出压气机压气机第8页/共16页第九页，共16页。三、关键部件三、关键部件-双参数双参数(cnsh)输出输出压气机压气机低压端低压端效率效率特

7、性特性低压端低压端压压比特性比特性高压端高压端效率效率特性特性 高压端高压端压压比特性比特性第9页/共16页第十页，共16页。三、关键部件三、关键部件-小型小型(xioxng)滚滚流燃烧室研究流燃烧室研究研究目的：减小总压损失研究目的：减小总压损失基本原理：减少气流基本原理：减少气流(qli)折返折返第10页/共16页第十一页，共16页。冷态模拟计算及结果冷态模拟计算及结果(ji gu)分析分析 由结果可见在燃烧室的头部区回流作用明显。在燃烧室的中部流线受掺混空气的影响，同时燃烧室上侧流线有混合掺混迹。在燃烧室出口部分，流线趋于稳定平滑。以上的模拟结果显示了该结构可以形成(xngchng)稳定

8、的回流区，因此可以在冷态稳定流场的基础上进行进一步的雾化模拟以及燃烧模拟。三、关键部件三、关键部件-小型小型(xioxng)滚滚流燃烧室研究流燃烧室研究第11页/共16页第十二页，共16页。冷态模拟计算及结果冷态模拟计算及结果(ji gu)分析分析 总压恢复系数明显提高总压恢复系数明显提高三、关键部件三、关键部件-小型小型(xioxng)滚流燃滚流燃烧室研究烧室研究两种燃烧室的总压恢复系数第12页/共16页第十三页，共16页。热态模拟热态模拟(mn)结果及分析结果及分析中心温度速度分布云布图出口温度分布云图 燃烧室出口截面温度分布云图中可以看出温度较高区域位于出口截面中心偏向(pinxing)右半部分，温度范围在970-1038K左右；温度较低区域位于中心偏左部分，温度范围为830-920K左右。经计算，出口截面的平均温度为955.1K。燃烧室出口温度分布较为合理，可满足涡轮做功的需要。三、关键部件三、关键部件-小型小型(xioxng)滚滚流燃烧室研究流燃烧室研究第13页/共16页第十四页，共16页。1、燃气涡轮辅助、燃气涡轮辅助(fzh)增压系统方案可在增压系统方案可在4500m高原恢高原恢复柴油机功率到复柴油机功率到90 %甚至更高；甚至更高；2、在恢复功率的同时考虑到辅助、在恢复功率的同时考虑到辅助(fzh)燃机