王君萍，李 梅，李澤勝，牛其緒

（中國石油集團(tuán) 濟(jì)南柴油機(jī)股份有限公司，山東濟(jì)南250306）

當(dāng)今社會(huì)，柴油機(jī)行業(yè)迅猛發(fā)展，尤其是中高速大功率柴油機(jī)的市場(chǎng)需求量日益增長(zhǎng)。一種新研制的柴油機(jī)，要推向市場(chǎng)，它的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性及安全性得到用戶的認(rèn)可，從最初的性能試驗(yàn)開發(fā)階段就要進(jìn)行嚴(yán)格細(xì)致的試驗(yàn)，使柴油機(jī)的各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)。為進(jìn)一步滿足大功率柴油機(jī)發(fā)電電站、海洋鉆井平臺(tái)、機(jī)車、艦船主機(jī)動(dòng)力產(chǎn)品市場(chǎng)，滿足用戶要求，擴(kuò)大、完善190系列柴油機(jī)功率范圍，濟(jì)南柴油機(jī)股份有限公司新研制出一種中高速大功率柴油機(jī)－H16V190柴油機(jī)，它吸取了與AVL合作開發(fā)的H12V190柴油機(jī)的設(shè)計(jì)理念，采用德國BOSCH公司單體泵，瑞士ABB公司徑流式增壓器，額定功率時(shí)單缸功率高達(dá)150kW。表1列出設(shè)計(jì)任務(wù)書中H16V190柴油機(jī)各項(xiàng)結(jié)構(gòu)參數(shù)及性能指標(biāo)［1］。

表1 H16V190柴油機(jī)各項(xiàng)結(jié)構(gòu)參數(shù)及性能指標(biāo)

1 試驗(yàn)方案簡(jiǎn)述

在試驗(yàn)過程中僅圍繞增壓器與柴油機(jī)的合理匹配這一重點(diǎn)，通過對(duì)增壓器匹配兩種不同流通面積的噴嘴環(huán)：TA75噴嘴環(huán)（流通面積為75.38cm2）；TA70噴嘴環(huán)（流通面積為70.53cm2），保證柴油機(jī)具有良好的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性。圖1為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量框圖。

在進(jìn)行上述兩種不同試驗(yàn)方案時(shí)，測(cè)量其常規(guī)參數(shù)如油耗率、渦輪前排氣溫度、中冷前進(jìn)氣壓力等，利用620燃燒分析儀對(duì)其進(jìn)排氣壓力、爆發(fā)壓力、進(jìn)排氣閥升程等進(jìn)行測(cè)量。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量框圖

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

改變渦輪噴嘴環(huán)出口的流通面積可改變柴油機(jī)空氣體積流量特性曲線的位置。試驗(yàn)中噴嘴環(huán)從TA75減小到TA70，整個(gè)柴油機(jī)的排氣阻力增加，因此在壓氣機(jī)的特性場(chǎng)內(nèi)，柴油機(jī)的耗氣特性向小流量率方向移動(dòng)，這時(shí)同樣的平均有效壓力只能以更高的增壓壓力才能達(dá)到［2］。表2為兩種方案常規(guī)參數(shù)的對(duì)比，從試驗(yàn)數(shù)據(jù)中可知：使用TA70噴嘴環(huán)比使用TA75噴嘴環(huán)，柴油機(jī)的中冷前平均進(jìn)氣壓力在各個(gè)工況時(shí)均有所增加，額定工況時(shí)提高7.9kPa。

圖2、圖3為柴油機(jī)匹配兩種不同流通面積噴嘴環(huán)時(shí)的壓力曲線圖。從圖2中可以看出，在進(jìn)排氣門疊開的時(shí)候，排氣向氣缸內(nèi)倒灌，此時(shí)進(jìn)氣壓力與排氣壓力壓差小，不利于掃氣，氣缸內(nèi)廢氣無法迅速排出，表2中噴嘴環(huán)TA75比噴嘴環(huán)TA70渦輪前平均排氣溫度也證明了這一點(diǎn)。從圖3中的曲線可以看出，柴油機(jī)工作狀態(tài)非常好，在進(jìn)排氣門疊開的時(shí)候，通過新鮮空氣的大量充入，掃氣效果非常明顯。同樣，在進(jìn)氣充足的情況下，氣缸內(nèi)柴油與空氣混合均勻，燃燒充分，從而使油耗率降低，經(jīng)濟(jì)性好轉(zhuǎn)。

表2 兩種增壓器噴嘴環(huán)常規(guī)參數(shù)的對(duì)比

圖2 壓力曲線圖（TA75）

圖3 壓力曲線圖（TA70）

3 結(jié)束語

在試驗(yàn)過程中，通過改變不同流通面積噴嘴環(huán)，利用先進(jìn)的測(cè)試儀器對(duì)柴油機(jī)工作過程進(jìn)行測(cè)量分析，得出合理的增壓器匹配方案，使柴油機(jī)的燃燒、排氣狀況趨向良好。

［1］濟(jì)南柴油機(jī)股份有限公司.16V柴油機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)書［Z］.

［2］陸家祥.柴油機(jī)渦輪增壓技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.