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柴油机热工故障仿真研究

赵同宾  
【摘要】: 柴油机是一种量大面广的往复式动力机械,作为船舶、车辆、内燃机车等动力系统的核心,其工作状态直接关系到整个动力装置的安全性和可靠性。由于其结构复杂、工作条件复杂多变,发生故障的可能性很大。柴油机热工参数蕴涵着大量的故障信息,具有外界干扰小,信息质量好、诊断范围广、可用性强的特点,具有很大的诊断应用价值。但故障与热工参数之间常常不存在简单的对应规律,而且,目前人们对柴油机热工参数与故障之间的关系的认识主要来源于试验和经验的积累,怎样经济地获得准确的诊断知识成为柴油机智能故障诊断的难题,随着计算机应用技术和柴油机工作过程数值模拟计算方法的不断发展,故障仿真计算是解决这一难题的有效途径。 首先,综合分析了国内外关于内燃机故障仿真及诊断方面的研究现状,指出了存在的问题,明确了本研究课题的意义,为展开工作做了铺垫。 其次,根据柴油机的功能模型和结构模型,对柴油机热工故障作了较深入的分析,把柴油机系统划分为进气管、气缸、排气管、涡轮增压器等零维子系统,建立了一个较通用的柴油机热工故障的零维仿真模型。 第三,根据建立的仿真模型,利用面向对象的方法,以Visum C++作为工具,开发了柴油机热工故障仿真软件和仿真数据库。该软件可以仿真泄漏、阻塞、时序或相位错误等典型的柴油机热工故障,并具有友好的仿真界面,通过热工故障仿真数据库和热工参数仿真曲线,可以明显看出故障状态下柴油机各热工参数的异常变化。 第四,采用柴油机热工故障仿真软件,对不同热工故障在不同故障严重程度下进行仿真计算,对仿真结果进行了分析,确定各热工故障下敏感热工参数的变化规律,揭示了柴油机热工故障与热工参数之间的内在联系,为柴油机热工故障诊断提供了较准确的参考依据。 最后,在朝柴6102BQ柴油机台架上进行了试验,对不同供油提前角下柴油机的热工参数进行实机测试,对试验结果进行了处理、分析,研究了供油提前角的改变对放热规律的影响,为建立该故障下的燃烧放热模型提供参考。


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