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EGR系统及喷油参数对船用柴油机性能影响的分析与研究
| 论文题名： | EGR系统及喷油参数对船用柴油机性能影响的分析与研究 |
| 关键词： | EGR系统;喷油参数;燃烧排放;仿真模拟;船用柴油机 |
| 摘要： | 柴油机已在船舶、机械等众多领域获得广泛应用。而柴油机的污染物排放量一直较高。漂浮在空气中的污染物已严重威胁到我们的身体健康和社会发展。因此，改善柴油机的排放性变得刻不容缓。 目前,废气再循环技术和电喷技术都是降低柴油机排放行之有效的手段。本文首先应用软件GT-power建立了一种带有EGR系统的某型柴油机仿真模型。然后将柴油机实验台架的试验值和软件仿真模型的模拟值进行对比，验证柴油机物理模型的可行性。使用仿真模型研究EGR率、EGR冷却温度、喷油压力和喷油提前角对柴油机性能的影响规律。目标是保持油耗基本不变的基础上，尽可能降低NOx和Soot排放，满足2016年的IMO排放标准。由数据分析得出以下结论： （1）通过对燃烧过程的仿真发现，NOx的生成主要集中在缸内油束的两侧区域，Soot的生成主要集中在缸内油束的中心区域。 （2）在只增大EGR率的情况下，缸内压力、热效率和缸内温度峰值随之变小。增大EGR率可以有效地降低NOx的生成量，但EGR率过高会导致Soot生成量和油耗的有所增加。综合考虑柴油机排放性选取最优EGR率。最终确定在100％负荷工况时，EGR率控制在6.0%更加合理。75%负荷工况时，EGR率控制在8.0%更加合理。在50%负荷工况时，EGR率控制在12.0%更加合理。在25%负荷时，EGR率控制在18.0%更加合理。 （3）在只增大EGR冷却温度的情况下，缸内压力和放热率峰值随之变高，而缸内温度峰值降低；适当的降低EGR冷却温度可以降低NOx和Soot的生成量，同时可以改善燃油消耗率。 （4）在只增加喷油压力的情况下，缸内压力，缸内温度和放热率峰值随之增大；适当的喷油压力可以降低NOx和Soot的生成量,同时可以改善燃油消耗率。 （5）在只增加喷油提前角的情况下，缸内压力，缸内温度和放热率峰值随之增大;NOx的生成量随之增大，Soot的生成量随之降低;存在一个最优喷油提前角使燃油消耗率最低；在100%负荷工况时，喷油提前角在10.1°CA油耗最低。75%负荷工况时，喷油提前角在11.1°CA油耗最低。在50%负荷工况时，喷油提前角在12.1° CA油耗最低。在25%负荷时，喷油提前角在12.6°CA油耗最低。 （6）综合考虑柴油机的经济性和排放性，找出四种工况点最优的EGR率、EGR冷却温度、喷油压力和喷油提前角。最终使得在四种工况下燃油消耗率有所降低，同时NOx排放量降低大约60%，接近IMO Tier III2016排放标准。 |
| 作者： | 薛光远 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 马哲树 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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