相继增压技术是改善发动机低负荷性能的有效措施。相继增压系统控制阀门是实现相继增压技术的关键部件,控制阀门性能的优劣直接决定了相继增压技术的成效。目前国内所设计的相继增压系统主要采用工业通用的对夹式气动蝶阀为控制阀门,由于该阀门单独设计,选配时未经过与增压器和进排气管路一体化设计,这样就使得相继增压系统尺寸较大,结构不紧凑。因此,有必要进行相继增压系统控制阀的设计与增压器及管路系统的集成,以优化结构,减少安装空间,提高了系统的可靠性。本文以船用TBD234V12柴油机为对象,为其设计了一套相继增压燃气控制阀,此阀门采用金属双偏心硬密封蝶阀,摒弃了工业通用的气动执行器,设计了双作用气缸驱动的四连杆结构作为执行器,与工业上常用的同口径的阀门相比,其重量大大减轻,长度减小。运用CFD软件,对所设计的燃气控制阀进行了三维流场稳态与瞬态仿真计算。稳态计算结果表明,在蝶阀开启角度较小时,蝶板对气体流动的扰动较大,阀板后涡流现象明显,随着开启角度的增大,涡流运动减弱,阀后气体流动比较平稳,压力损失减小。瞬态计算结果表明,蝶阀开启响应时间越短,气体流经蝶阀后,流动越平稳,蝶板对气体的扰动较小,反之,蝶阀开启响应时间越长,气体在蝶板开启区域滞留的时间越长,流动充分扩散,涡流现象剧烈。所以,从气体流动平稳,能量耗散少为出发点,蝶阀的开启响应时间越短越好。为研究相继增压控制阀启闭响应时间对柴油机瞬态切换过程的影响规律,以TBD234V12柴油机为研究对象,建立了相继增压柴油机工作过程的瞬态仿真模型.仿真结果说明,受控增压器切入过程中,燃气阀开启响应时间越短,空气阀开启响应时间越长,柴油机转速波动越大,所以相继增压柴油机切换过程中,燃气阀应缓慢开启,空气阀应该快速开启,以使得切换平稳,颗粒生成物减少。对比分析可知,合理的控制阀开启响应时间为:燃气阀为1.2s,空气阀为0.2s。调节执行器的气源压力,以控制控制阀的启闭响应时间,进行了不同气源压力下相继增压柴油机瞬态切换过程的试验研究。试验结果表明,1TC —2TC切换过程中,燃气阀缓慢开启,控制阀快速开启,可是使柴油机切换平稳,烟度减小,且合理的阀门开启响应时间为燃气阀1.01s,空气阀为0.25s, 2TC — 1TC切换过程中,燃气阀缓慢关闭,空气阀快速关闭,能使柴油机转速波动减小,对于TBD234柴油机,燃气阀最佳的关闭响应时间为0.62s,空气阀为0.25s。实验结果与仿真结果基本吻合,说明了仿真模型及仿真结果的准确性。