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船用中速高压共轨电控喷油柴油机性能预测研究
| 论文题名： | 船用中速高压共轨电控喷油柴油机性能预测研究 |
| 关键词： | 船用中速柴油机;高压共轨;电控喷油器;控制策略;匹配设计 |
| 摘要： | 喷油器的结构参数和喷油系统控制策略是高压共轨燃油喷射系统与柴油机匹配设计的关键，直接决定了共轨燃油喷射性能、柴油机的经济性、动力性和排放指标。开展相关技术研究，对我国高压共轨燃油喷射系统的自主研发具有重要的应用参考价值。 本文以自主设计的6L16/24-CR型船用中速柴油机高压共轨燃油喷射系统喷油器结构参数及控制策略优化为目标，在建立机械泵喷油式柴油机（原型机）准维模型并试验验证的基础上，获取了建立6L16/24CR型柴油机多维模型的边界条件，通过多维模型研究缸内喷雾、混合气形成、缸内流场和燃烧过程，仿真分析共轨燃油喷射系统不同结构参数和不同控制策略对高压共轨柴油机综合性能的影响，并对喷油器结构参数和控制策略进行综合优化，为高压共轨系统的装机试验奠定基础。论文的主要研究内容如下： （1）对MAN6L16/24型船用中速柴油机的原型机进行了准维建模，仿真结果与原型机实际吻合，仿真模型能够较好的模拟柴油机缸内的工作过程，获得了进气阀关闭时刻缸内的温度，气阀开启和关闭时刻缸内压力、缸内气体质量、废气残余量以及柴油机泵气功等数据，为柴油机的多维建模提供了边界条件。 （2）根据准维模型提供的边界条件建立了原型机的多维模型，在此基础上通过改变燃油喷射条件建立了高压共轨柴油机多维模型。研究了高压共轨喷油器的喷孔直径、喷雾锥角、喷嘴凸出高度，共轨轨压和喷油提前角等参数对柴油机燃烧过程和性能的影响，研究发现喷孔直径、轨压影响喷雾贯穿距和混合气的形成速度；喷嘴凸出高度、喷雾锥角和喷射相位影响喷雾在燃烧室中位置和混合气的空间分布。当喷孔直径为0.24mm，喷雾锥角为143°，喷嘴凸出高度为1.0mm，50％负荷下的最优轨压为120MPa，喷油提前角为10°CA时，柴油机整体性能最优。 （3）在获得优化的共轨喷油系统结构参数和控制参数的基础上，分析了共轨燃油喷射系统的喷油策略对柴油机燃烧和性能的影响。研究了多次喷射对柴油机NOx和soot排放、油耗的影响，研究发现预喷主要作用于预混燃烧，后喷主要作用于后燃期燃烧速度，后喷量与喷射相位对soot的生成影响较大；当预喷量和后喷量均占循环喷油量的10%，预喷、后喷与主喷相位间隔均为5°CA时，柴油机的整体经济效益最好；对先缓后急喷油策略中的斜坡喷射和靴型喷射进行了探索研究，研究发现与传统共轨矩形喷射策略相比，斜坡喷射和靴型喷射具有基本不提高油耗下降低NOx和soot排放的潜力，特别是soot的排放量，比单次共轨喷射降低了90%。 |
| 作者： | 韩冬 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 余永华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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