提高排气背压65千帕工况下使用的柴油机额定功率的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高排气背压65千帕工况下使用的柴油机额定功率的方法，包括：混流式涡轮设有流通截面喷嘴环；径流式压气机的增压比大于4.5，体积流量范围在0.2m

Method of Increasing Rated Power of Diesel Engine under 65 kPa Exhaust Back Pressure

The invention discloses a method for increasing rated power of diesel engine under 65 kPa exhaust back pressure. The method includes: a mixed-flow turbine is provided with a nozzle ring with a flow cross-section; a turbocharging ratio of a runoff compressor is greater than 4.5, and a volume flow range of 0.2m.

【技术实现步骤摘要】
提高排气背压65千帕工况下使用的柴油机额定功率的方法
本专利技术属于柴油机
，涉及一种提高排气背压65千帕工况下使用的柴油机功率的方法。
技术介绍
涡轮的做功能力主要由膨胀比和相似流量决定，膨胀比和相似流量越高，涡轮的做功能力越大。某特殊用途柴油机需要在高排气背压、高进气真空度的工况下正常运行。柴油机随排气背压的逐渐升高，导致涡轮膨胀比和相似流量都逐渐降低，最终导致涡轮的做功能力逐渐降低，同时涡轮前排气温度逐渐升高，柴油机的燃油消耗率逐渐升高。涡轮做功能力的降低导致压气机转速和压比的降低，并最终导致空气流量的降低。排气背压变化影响废气对涡轮做功能力，排气背压越大，做功能力越弱；涡轮传给压气机的能量较低，从而导致压气机压比流量降低。某型柴油机在高背压、高真空度的特殊环境条件下使用会造成增压系统涡轮做功能力不足、增压空气压力下降，影响正常换气，近而导致气缸内残余废气增加、进气阻力增大、吸气不足、燃烧恶化、柴油机热负荷高的问题，已制约其功率无法实现提高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种提高高排气背压65千帕工况下使用的柴油机额定功率的方法。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种提高排气背压65千帕工况下使用的柴油机额定功率的方法，包括：混流式涡轮设有流通截面喷嘴环；径流式压气机的增压比大于4.5，体积流量范围在0.2m3/s至1.8m3/s之间；燃烧室的几何压缩比为12.3；燃油喷射系统的泵端压力最大达到85兆帕；喷油器设计有5个喷孔，每个喷孔直径为0.53毫米，喷油器开启压力为29至30兆帕。本专利技术所达到的有益效果：本专利技术解决特殊环境造成的柴油机增压系统涡轮做功能力不足、增压空气压力下降，影响正常换气，近而导致气缸内残余废气增加、进气阻力增大、吸气不足、燃烧恶化、柴油机热负荷高的问题，确保热负荷保持在原型机额定功率时的水平；同时，确保柴油机机械负荷在设计范围之内；随着柴油机功率的大幅提高，可使用户在使用过程中，有效节约成本、减少机组配置、节约布置空间。另一方面，如果将提高功率后的柴油机低调功率使用，将大幅提高柴油机的可靠性。具体实施方式下面通过具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。为使排气背压65千帕工况下使用的柴油机在保证柴油机可靠性的前提下，大幅提高柴油机额定功率，可供选择的最优技术策略为优化燃烧过程，提高平均有效压力。但随着柴油机平均有效压力的提高，将引发柴油机零部件过高的机械应力。因此在设计柴油机增压过程的同时，不仅要注意得到较高的循环热效率，而且还要考虑发动机零件材料所能承受的程度。本专利技术从三个方面进行研究：一是设计开发了多方案流通截面喷嘴环的混流式涡轮，提高了高背压低膨胀比排气条件下高效做功的能力；二是设计开发了高增压比、宽体积流量范围的径流式压气机，以满足特殊使用环境下柴油机对高进气真空度、高排气背压及背压波动条件下有效增压的需求，最终提高增压空气压力；三是对燃烧室进行重新了设计，降低了燃烧室的几何压缩比，完成了燃油供油系统的喷油泵和喷油器的优化改进，降低了柴油机的爆发压力水平优化燃烧过程。本专利技术提供的提高排气背压65千帕工况下使用的柴油机额定功率的方法，包括：混流式涡轮、径流式压气机和油-气-室系统；所述的混流式涡轮上设有流通截面喷嘴环；所述径流式压气机的增压比大于4.5，体积流量范围在0.2m3/s至1.8m3/s；所述燃烧室的几何压缩比从15.5调整至12.3；燃油喷射系统的泵端压力最大达到85兆帕；喷油器设有5个喷孔，每个喷孔直径为0.53毫米；喷油器开启压力为29到30兆帕。以额定功率1000kW特殊用途柴油机为基础，在保持整机外形、结构配置及各对外接口安装尺寸基本不变的前提下，通过高效增压系统匹配满足高排气背压、高进气真空度、背压波动等条件运行，高排气背压起动等特殊需求，使柴油机在背压增加的情况下，其增压器转速跌落、压比下降及压气机流量损失过程延缓，有效控制排气温度，使其不超过原标准柴油机的涡前排温水平，从而满足整机的热负荷保持原型机水平，保证柴油机在规定排气背压下运行时，柴油机的涡轮前排气温度及燃油消耗率仍处于正常指标范围；通过重新优化设计油-气-室缸内燃烧匹配，有效控制缸内最大爆发压力，使其与原基础柴油机的爆压水平相当，从而满足整机的机械负荷保持原型机水平。通过上述技术方法，使该特殊用途柴油机的额定功率由原机的1000kW分别提高到了1250kW和1500kW，同时能够保持原标准机相当的机械负荷和热负荷水平，燃油消耗率、爆发压力水平及涡前排气温度也在设计范围内。本专利技术的优点在于：本专利技术能够大幅提高某种特殊用途柴油机的额定功率，解决特殊环境造成的柴油机增压系统涡轮做功能力不足、增压空气压力下降，影响正常换气，近而导致气缸内残余废气增加、进气阻力增大、吸气不足、燃烧恶化、柴油机热负荷高的问题，确保热负荷保持在原型机额定功率时的水平；同时，确保柴油机机械负荷在设计范围之内；随着柴油机功率的大幅提高，可使用户在使用过程中，有效节约成本、减少机组配置、节约布置空间。另一方面，如果将提高功率后的柴油机低调功率使用，将大幅提高柴油机的可靠性。以上所述仅是本专利技术的优选实例方案，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应该视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高排气背压65千帕工况下使用的柴油机额定功率的方法，其特征在于，包括：混流式涡轮设有流通截面喷嘴环；径流式压气机的增压比大于4.5，体积流量范围在0.2m

【技术特征摘要】
1.一种提高排气背压65千帕工况下使用的柴油机额定功率的方法，其特征在于，包括：混流式涡轮设有流通截面喷嘴环；径流式压气机的增压比大于4.5，体积流量范围在0.2m3/s至...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭俊宝，郑智锋，刘超，高志雄，刘继林，
申请(专利权)人：国营第六一六厂，
类型：发明
国别省市：山西,14