摘 要

本文对MAN 6K90MC-C型主机进行故障仿真，通过AVL_BOOST软件对柴油机工作过程进行模拟计算。利用柴油机工作过程计算和AVL_BOOST软件计算，建立柴油机模型。将所建模型在额定工况进行模拟计算，将选定的热工参数的实验数据和模拟数据进行对比。结果表明，所建立的模型与实际柴油机的运行工况的数据误差在百分之五内，从而证明了模型的正确性。

本文对废气涡轮增压器的喘振故障进行仿真。通过改变增压器效率和中冷器进口流量系数模拟该故障，并根据故障的严重程度将其分为一般故障和严重故障。针对不同工况下压气机出口气体压力曲线和热工参数进行对比分析，总结故障发生时的变化规律，并对故障的排除提出建议。通过对MAN 6K90MC-C的废气涡轮增压器的故障仿真，收集的数据为以后的故障诊断和排除提供帮助，具有一定的意义，达到了研究目的。

关键词：柴油机； 仿真； 废气涡轮增压器； 喘振； AVL_BOOST

Abstract

In this paper,the main engine of MAN 6K90MC-C is used for fault simulation, through the AVL_BOOST software on the diesel engine work process simulation. Using diesel engine working process calculation and AVL_BOOST software calculation, the establishment of diesel engine model. The model is simulated in the rated working condition, and the experimental data of the selected thermal parameters are compared with the simulated data. The results show that the established model and the actual diesel engine operating conditions of the data error in the five percent, thus proving the correctness of the model.

 In this paper, the surge failure of turbocharger is simulated. The fault is simulated by changing the efficiency of the supercharger and the inlet flow coefficient of the intercooler and divided into normal and serious faults according to the severity of the fault. The gas pressure curve and the thermal parameters of the compressor at different working conditions are compared and analyzed, and the variation rule of the fault is summarized and the troubleshooting of the fault is put forward. Through the fault simulation of the 6C90MC-C exhaust turbocharger, the collected data provides data support for the establishment of large fault data, which has certain significance and achieves the research purpose.

Key Words：Diesel engine；simulation；turbocharger；surge；AVL_BOOST

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1选题的背景和意义 1

1.1.1选题背景 1

1.1.2选题意义 1

1.2国内外研究现状 2

1.2.1柴油机工作过程仿真研究现状 2

1.2.2 船用柴油机故障仿真研究现状 2

1.2.3 废气涡轮增压器研究发展现状 3

1.3 研究的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施 3

1.3.1.研究内容 3

1.3.2.研究方法和技术路线 3

1.3.3. 研究目标 3

第二章 柴油机工作过程模拟计算理论研究 4

2.1 MAN 6K90MC-C型柴油机基本情况 4

2.2热力过程分析与计算 5

2.2.1 工作介质特性计算 5

2.2.2 缸内热力过程分析计算 6

2.2.3放热规律计算 8

2.2.4 传热计算 8

2.2.5 工作容积计算 9

2.2.6 进排气系统流动计算 9

第三章 基于AVL_BOOST软件的模型建立与验证 12

3.1 AVL-BOOST 软件的介绍 12

3.2 柴油机的主要设计参数 12

3.3 模型的建立 13

3.3.1 建模步骤 13

3.3.2 工作过程模拟 16

3.3.3 原始数据的输入 17

3.4 模型的正确性验证 22

第四章 6K90MC-C柴油机废气涡轮增压器故障仿真 24

4.1废气涡轮增压器 24

4.1.1 废气涡轮增压器结构及工作原理 24

4.1.2 压气机特性参数计算 25

4.1.3 涡轮特性参数计算 25

4.2故障的仿真 26

4.2.1 故障仿真原理 26

4.2.2 喘振的原理及现象 26

4.3喘振故障仿真 27

4.3.1废气涡轮增压器效率下降 28

4.3.2 中冷器气道污阻 31

4.4 故障原因分析及排除 34

4.4.1 增压器效率下降 34

4.4.2 气道污阻 35

第五章 总结与展望 36

5.1 总结 36

5.2 未来工作和展望 36

参考文献 37

致 谢 39

第一章 绪论

1.1选题的背景和意义

1.1.1选题背景

内燃机自从问世以来，已经有一百多年的历史了。内燃机以其热效率高、热负荷小、原料易获得、结构紧凑等优点在船舶、汽车、工程机械等方面得到广泛应用。在可预见的未来，内燃机仍然是大部分动力机械的核心设备。因此柴油机的正常运行对动力设备的可靠运转具有重要意义。对于用于远洋运输船舶的大功率低转速的大型二冲程柴油机来说，船舶主机是船上人员和货物安全的重要依靠。因此，维持柴油机的正常运行更加的重要。柴油机故障是指柴油机部分或者完全丧失工作能力^[24]。由于其结构复杂，工作环境恶劣，在其长期的高负荷运行中，由于机械部件的磨损，机械振动导致的配合精度、几何形状的改变，机械的使用性能和技术状态不断下降，最终发生故障^[10]

伴随科技的发展，柴油机已经不是单独的动力机械设备，包含了机电一体化控制系统，这虽然很大程度上减少日常工作量，方便了柴油机的运行管理。但是由于结构复杂，在维修与维护时需要更多的知识储备，这增加了轮机员对柴油机诊断和维修的难度。由于不能及时的发现故障，很多前期小的故障往往只在演变为大的故障时才能发现，这对柴油机的正常运行，船舶的安全都是不利的，还会造成很大的经济损失。