喷嘴环对柴油机性能的影响

王君萍，李 梅，李泽胜，牛其绪

（中国石油集团 济南柴油机股份有限公司，山东济南250306）

当今社会，柴油机行业迅猛发展，尤其是中高速大功率柴油机的市场需求量日益增长。一种新研制的柴油机，要推向市场，它的动力性、经济性、可靠性及安全性得到用户的认可，从最初的性能试验开发阶段就要进行严格细致的试验，使柴油机的各项性能指标达到最优。为进一步满足大功率柴油机发电电站、海洋钻井平台、机车、舰船主机动力产品市场，满足用户要求，扩大、完善190系列柴油机功率范围，济南柴油机股份有限公司新研制出一种中高速大功率柴油机－H16V190柴油机，它吸取了与AVL合作开发的H12V190柴油机的设计理念，采用德国BOSCH公司单体泵，瑞士ABB公司径流式增压器，额定功率时单缸功率高达150kW。表1列出设计任务书中H16V190柴油机各项结构参数及性能指标［1］。

表1 H16V190柴油机各项结构参数及性能指标

1 试验方案简述

在试验过程中仅围绕增压器与柴油机的合理匹配这一重点，通过对增压器匹配两种不同流通面积的喷嘴环：TA75喷嘴环（流通面积为75.38cm2）；TA70喷嘴环（流通面积为70.53cm2），保证柴油机具有良好的经济性、动力性。图1为现场测量框图。

在进行上述两种不同试验方案时，测量其常规参数如油耗率、涡轮前排气温度、中冷前进气压力等，利用620燃烧分析仪对其进排气压力、爆发压力、进排气阀升程等进行测量。

图1 现场测量框图

2 试验结果分析

改变涡轮喷嘴环出口的流通面积可改变柴油机空气体积流量特性曲线的位置。试验中喷嘴环从TA75减小到TA70，整个柴油机的排气阻力增加，因此在压气机的特性场内，柴油机的耗气特性向小流量率方向移动，这时同样的平均有效压力只能以更高的增压压力才能达到［2］。表2为两种方案常规参数的对比，从试验数据中可知：使用TA70喷嘴环比使用TA75喷嘴环，柴油机的中冷前平均进气压力在各个工况时均有所增加，额定工况时提高7.9kPa。

图2、图3为柴油机匹配两种不同流通面积喷嘴环时的压力曲线图。从图2中可以看出，在进排气门叠开的时候，排气向气缸内倒灌，此时进气压力与排气压力压差小，不利于扫气，气缸内废气无法迅速排出，表2中喷嘴环TA75比喷嘴环TA70涡轮前平均排气温度也证明了这一点。从图3中的曲线可以看出，柴油机工作状态非常好，在进排气门叠开的时候，通过新鲜空气的大量充入，扫气效果非常明显。同样，在进气充足的情况下，气缸内柴油与空气混合均匀，燃烧充分，从而使油耗率降低，经济性好转。

表2 两种增压器喷嘴环常规参数的对比

图2 压力曲线图（TA75）

图3 压力曲线图（TA70）

3 结束语

在试验过程中，通过改变不同流通面积喷嘴环，利用先进的测试仪器对柴油机工作过程进行测量分析，得出合理的增压器匹配方案，使柴油机的燃烧、排气状况趋向良好。

［1］济南柴油机股份有限公司.16V柴油机设计任务书［Z］.

［2］陆家祥.柴油机涡轮增压技术［M］.北京：机械工业出版社，2004.