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大型船用柴油-天然气发动机微量柴油引燃特性研究
| 论文题名： | 大型船用柴油-天然气发动机微量柴油引燃特性研究 |
| 关键词： | 船用发动机;微喷柴油;天然气;喷射策略;引燃特性 |
| 摘要： | 全球针对船用发动机的排放要求日渐严格，高效低排放成为该行业的主要发展方向。天然气因其价格低廉、环保的特点，成为主流替代燃料。又因天然气不易着火而柴油易被压燃的原因，以柴油仅作为引燃燃料的发动机受到人们关注。本文探究了微喷柴油引燃天然气发动机在不同参数影响下的缸内燃烧及排放情况。 首先，利用PRO/E建立了燃烧室模型，并导入到FIRE软件中对其划分网格，然后确定了计算子模型，最后将模拟缸压曲线同实际缸压曲线相比较，验证了模型的准确性；通过模拟，计算了初始条件和喷射策略对燃烧以及排放过程的影响；此外，还以NO质量分数为评价指标，通过正交试验设计获得了一组最优匹配方案。研究结果如下， （1）随着引燃柴油量的增加，峰值压力分别为12.90MPa、13.48MPa、13.99MPa、14.48MPa、15.02MPa，出现在732.2℃A、730.2℃A、729℃A、728.2℃A、727℃A时刻；与引燃柴油量R=5%相比，缸内峰值温度分别提高了3%、5.6%、7.2%、8.5%。 （2）初始压力为0.16MPa时放热率峰值最大，与该值相比，其他四种条件下的峰值分别下降了5.49%、12.33%、20.86%及29.47%；与初始压力为0.16MPa相比，其他条件下的CO质量分数分别下降了12%、22%、28%和36%。 （3）过量空气系数为1.2时，缸压和CO质量分数峰值最大值分别为16.97MPa和9.2×10-4，取过量空气系数为1.6时，峰值最小值分别为11.37MPa和1.9×10-4。 （4）当喷油提前角为14℃A时，缸压峰值为16.21MPa，而在该参数为6℃A时峰值仅为12.50MPa；与喷油提前角为14℃A时相比，其余四种喷油条件下的温度峰值分别下降了1.7%、3.4%、5.3%和6.6%，峰值相位分别滞后了2℃A、5℃A、7℃A和8℃A。 （5）相比于喷油持续期为4℃A条件下的缸压和峰值相位，其余四种条件下的缸压峰值分别下降了11.5%、16.1%、23.3%、27.5%，峰值相位分别滞后了4℃A、6℃A、8℃A和10℃A；喷油持续期为4℃A时，缸内温度在730.2℃A时刻取得最大值2713K，相较于此，其他四种持续期下的缸内最高温度分别下降了1.3%、1.8%、2.9%、3.8%。 （6）正交试验设计获得的最佳匹配方案为A2B4C4D1E4，该方案下的NO质量分数为9.6×10-5。 本文经过对微喷柴油引燃天然气发动机的模拟分析，获得了其在不同变量参数影响下的变化规律，且该规律符合实际，研究结果对于该类型发动机的后续研发具有一定的参考价值。 |
| 作者： | 何孝镇 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 刘永启;辛强之 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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