[发明专利]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

说明书

本发明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0.2m³/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。通过本发明使排气背压65千帕工况下使用的柴油机的额定功率大幅提高。

技术领域

本发明属于柴油机技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明的技术方案如下：

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。

本发明所达到的有益效果：

本发明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发明作进一步详细说明。

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。

本发明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。