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原文传递废气再循环对船舶低速柴油机性能及排放影响的研究

论文题名：	废气再循环对船舶低速柴油机性能及排放影响的研究
关键词：	船舶二冲程柴油机;高压EGR系统;进气旁通技术;废气再循环
摘要：	2016年，国际海事组织(IMO)将强制实施更加严格的氮氧化物(NOX)排放标准，废气再循环(EGR)技术是实现IMO Tier III标准的有效途径。但是，目前在国内，还鲜有文章对船舶二冲程柴油机的EGR技术做出分析。本文选取6S50ME-C8.2型船舶二冲程柴油机为研究对象，针对其工作特点，在燃用低硫油的基础上，模拟建立高压 EGR系统和低压EGR系统，深入分析了EGR率和EGR冷却温度对柴油机性能及排放的影响；探究了Miller循环联合EGR系统对高压EGR柴油机的影响；本文同时利用模糊综合评估模型对高压 EGR系统和低压 EGR系统方案进行了评价，以期为船舶二冲程柴油机EGR系统的设计提供理论参考；本文对高压EGR系统采用进气旁通技术，优化了压气机的运行点。本文主要工作及结论有：　　1)建立了6S50ME-C8.2型柴油机高压 EGR系统和低压 EGR系统，分析了 EGR率和EGR冷却温度对柴油机性能和排放的影响，发现：EGR率越高，柴油机动力性、经济性越差，但与此同时NOX排放值越低；EGR冷却温度越低，柴油机NOX排放值越低，但柴油机功率下降，最高爆发压力和最高燃烧温度降低，油耗增多；　　2)对比建立的高低压EGR系统，得到：低压EGR系统EGR率的扩展范围大于高压EGR系统，且在低压EGR系统中，EGR冷却温度对柴油机性能的影响比高压EGR系统小；　　3)通过 Miller循环对柴油机性能和排放进行分析，将排气阀关闭时间延迟后，柴油机25％、50%、75%和100%工况的燃油消耗率有着明显的上升，与此同时，NOX排放值得到了有效控制；当Miller循环与EGR联合应用后，将100%工况的排气阀调整至302°CA，NOx排放值相比未联合 Miller循环时有了明显降低，但柴油机燃油消耗率也上升明显；　　4)本文建立了模糊综合评估模型，根据最大隶属度准则，分别对高低压EGR系统方案进行了评价，发现：当两种 EGR系统均在各自的最大 EGR率运行时，低压 EGR柴油机的整体性能更好；　　5)本文采用了进气旁通的技术，对柴油机高压EGR系统进行了优化设计，优化了加入高压 EGR系统后压气机的运行点，使其远离喘振线，并在高效率区运行；与此同时，加入进气旁通后，柴油机的功率和油耗相比之前得到了改善，NOx排放相比高压EGR系统下降幅度较小；与此同时，高压EGR-旁通系统能够满足IMO Tier III关于氮氧化物的排放要求，各工况的NOx排放值均可以控制在3.4g/(kW·h)以下。据此，本文得出结论：当船舶二冲程柴油机在低EGR率(20%以下)运行时，可以关闭进气旁通，以保证相对较低的NOx排放值；当船舶在高EGR率(20%~40%)下运行时，要开启进气旁通，以保证压气机运行点远离喘振线并在高效率区运行，同时NOx排放满足IMO Tier III要求。　　本文所得研究成果可为船舶二冲程柴油机采用EGR技术降低NOX排放和提高燃油经济性提供参考。
作者：	王占广
专业：	动力工程
导师：	周松
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文