柴油机性能.ppt

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1. 性能发展史简要回顾
上世纪70年代，电子计算机技术开始进入 柴油机领域，主要体现在两个方面： 1）伴随计算机技术的高速发展，对柴油机性能、 工作过程与系统匹配的大型仿真计算分析程 序的出现与发展。目前已从单一的性能仿真 计算到虚拟设计与数字化样机。
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1. 性能发展史简要回顾
低速机（二冲程）
代表机型主要集中在3家： ➢ 德国的MAN-B&W公司的MC系列： ➢ K90MC，K80MC-C，L60MC，S60MC等 ➢ 芬 兰 的 Wartsila － Sulzer 的 RTA 系 列 ：
RTA96C，RT-flex60C ➢ 日本的UE系列（少量）。
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2.当前船用大中功率柴油机的主要性能指标
中速机（四冲程）
代表机型： ➢ MAN-B&W公司L21/31, L27/38, 48/60B, RK280等 ➢ Caterpillar AK系列：M25，M32，M43等 ➢ Wartsila公司: W26，W32，W38, W46 ➢ 日本 Niigada的V26FX，6L32FX, ➢ 韩国的HUNDAI H21/32, H25/33 ➢ 法国Pielstick的PC2－5及PA6 ➢ 德国MTU20V8000等
低速机（二冲程）
缸径：
500－980 mm
转速：
150－60 r/min
活塞平均速度： 8.0 m/s
平均有效压力： 1.7－1.8 MPa
气缸最大爆发压力：14－15.5MPa
单缸功率： 1200kW-6000kW
燃油消耗率: 170 g/kWh
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2.当前船用大中功率柴油机的主要性能指标
2）电子控制技术的应用，首先在燃油喷射系统 的应用（历经三代发展）： -位置控制（电子调速器） -时间控制（电控泵喷嘴） -压力与时间的柔性控制（电控共轨系统）。 在解决排放方面几乎起到不可取代的作用（欧 3标准以上）。目前已发展为整机电子管理系 统，并朝智能化方向发展。
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2.当前船用大中功率柴油机的主要性能指标
2.当前船用大中功率柴油机的主要性能指标
中速机（四冲程）
缸径：
210－480 mm
转速：
1150－500 r/min
活塞平均速度： 9.0 – 12 m/s
平均有效压力： 2.4－3.0 MPa
气缸最大爆发压力： 16－23 MPa
单缸功率：
200kW-1200kW
燃油消耗率: 175-195 g/kWh
机型 技术参数
MTU20V 956 系列 (02 型)
缸径(mm)
230
单缸功率(kW)
195
转速(r/min)
1500
燃油消耗率 (g/kW.h) 230
平均有效压力 Pe (MPa) 1.68
活塞平均速度 Cm (m/s) 11.5
强化指标 Pe·Cm
19.32
MTU16V* 396SE84
165 110 1800 231 1.6 11.1 12.21
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2.当前船用大中功率柴油机的主要性能指标
高速机（四冲程）
缸径：
160－210 mm
转速：
2100－1650 r/min
活塞平均速度： 11.5 – 13.3 m/s
平均有效压力： 2.3－3.0 MPa
气缸最大爆发压力：17－20 MPa
单缸功率： 120kW-250kW
燃油消耗率: 195-215 g/kWh
➢单级高增压＋二级中冷+ 特殊可控增压系统
目的：提高功率密度，改善低工况性能
➢高效等压燃烧技术
目的：控制气缸燃烧压力、提高燃烧效率、改善排放
➢电控电喷技术（另有专题介绍）
目的：柔性控制，全工况性能优化，降低排放
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3.船用柴油机主要性能技术的发展趋势
海水回路 淡水回路
高、 低 温 水 二 级 中 冷
代表机型：MTU16V4000M90，MTU20V595TE90, MAN-B&W 18VP185, DeutzTBD620V16, Wartsila 16V170,20V200, Niigata 16V20FX等。
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2.当前船用大中功率柴油机的主要性能指标
我国已引进的几种典型舰船柴油机的主要技术参数
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3.船用柴油机主要性能技术的发展趋势
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等压高效燃烧示意图
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3.船用柴油机主要性能技术的发展趋势
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气缸爆压的发展历程
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3.船用柴油机主要性能技术的发展趋势
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燃油耗与Nox排放的发展历程
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二、柴油机性能主要研究内容
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1927年，德国Bosch公司推出首批成熟的柴油喷油 泵，使柴油机以前所未有的速度在车用、船用及工 程机械领域获得广泛应用。
1905年，瑞士工程师A J Buch首先提出废气涡轮 增压概念，并于1911年在单缸机上试验成功。
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1. 性能发展史简要回顾
柴油机发展史上的里程碑事件 1925年，MAN公司等将废气涡轮增压首次应用于船 用柴油机，随后增压技术在船用机获得广泛应用。 中冷器的出现即中冷增压技术，使柴油机功率、性 能进一步提高。 上世纪70－80年代，是柴油机增压技术跨越式蓬 勃发展的年代，增压器的转换效率运行范围大幅提 高，同时推出各类改善提高柴油机性能的特殊增压021/2/21
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主要内容
一、柴油机性能发展回顾及现状 二、柴油机性能主要研究内容 三、性能研究主要方法、手段及流程 四、提高、改善性能的部分方法措施
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一、柴油机性能发展回 顾及现状
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1. 性能发展史简要回顾
柴油机发展史上的里程碑事件
1893年，德国人狄赛尔发明首台煤粉驱动的柴油 机（压燃式）。
12VPA6- TBD620V
280
16
280 295 1000 210 1.98 9.67 19.15
170 110 1500 191 1.99 9.75 19.4
我国船用机现状：低速机全部引进，高速机基本引进，自行 开发部分中速机，强化指标与与油耗均与国外存在较大差距。
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3.船用柴油机主要性能技术的发展趋势