礦用防爆柴油機(jī)瞬態(tài)工況特性及參數(shù)優(yōu)化

魏肖， 鮑久圣， 譚飛， 袁曉明， 陰妍， 張磊

(1.中國礦業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院， 江蘇 徐州 221116； 2.中國煤炭科工集團(tuán)太原研究院有限公司， 山西 太原 030006)

0 引言

防爆柴油機(jī)以功率大、適用性強(qiáng)、機(jī)動性強(qiáng)、運(yùn)輸效率高等優(yōu)點(diǎn)[1]，成為目前應(yīng)用廣泛的井下輔助運(yùn)輸設(shè)備動力裝置之一[2]。與穩(wěn)態(tài)工況相比，瞬態(tài)工況下防爆柴油機(jī)性能會出現(xiàn)明顯的劣化[3-7]，防爆柴油機(jī)的油耗、煙度及CO排放急劇升高，并伴隨轉(zhuǎn)矩遲滯等現(xiàn)象，而造成防爆柴油機(jī)瞬態(tài)工況性能劣變的主要原因是供氣量延遲導(dǎo)致缸內(nèi)燃燒惡化、油耗和排放增加[8]?，F(xiàn)有防爆柴油機(jī)是在地面柴油機(jī)的基礎(chǔ)上，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[9]進(jìn)行進(jìn)排氣防爆改造研制而成，進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)加裝防爆阻火器是改造的關(guān)鍵。相較于地面道路，煤礦井下工況更加復(fù)雜，防爆柴油機(jī)經(jīng)常處于啟停、加減速等瞬態(tài)工況，而防爆阻火器的加裝導(dǎo)致柴油機(jī)進(jìn)排氣嚴(yán)重受阻[10-12]，瞬態(tài)工況下進(jìn)排氣系統(tǒng)遲滯加重，瞬態(tài)工況特性惡化嚴(yán)重。因此，深入研究防爆柴油機(jī)瞬態(tài)工況特性對解決防爆柴油機(jī)性能惡化問題具有積極意義。本文通過建立礦用防爆柴油機(jī)穩(wěn)態(tài)仿真模型和瞬態(tài)仿真模型，對礦用防爆柴油機(jī)在恒轉(zhuǎn)矩變轉(zhuǎn)速和恒轉(zhuǎn)速變轉(zhuǎn)矩2種典型瞬態(tài)工況下的動力和排放性能進(jìn)行仿真分析，并對噴油提前角和防爆阻火器柵欄數(shù)量進(jìn)行優(yōu)化。

1 防爆柴油機(jī)穩(wěn)態(tài)仿真模型

1.1 模型建立

本文以YCD4J22T-100型4缸自吸柴油機(jī)(基本技術(shù)參數(shù)見表1)為樣機(jī)進(jìn)行防爆改造?！?br>