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喷油参数和进气条件对船机燃烧和排放影响的数值模拟研究
| 论文题名： | 喷油参数和进气条件对船机燃烧和排放影响的数值模拟研究 |
| 关键词： | 船用柴油机;数值模拟;喷雾包角;预喷策略;后喷策略;涡流比 |
| 摘要： | 随着船用柴油机的广泛应用和日益严格的排放法规的实施，降低船用柴油机的污染排放物正引起人们越来越广泛的关注。进气系统参数、喷油系统参数和燃烧系统参数是影响发动机缸内燃烧过程和排放特性三个主要因素。本文通过数值模拟方法在一台六缸四冲程增压中冷船用柴油机上研究多次喷油策略下的喷油系统参数（预喷正时、喷雾包角、后喷比例和后喷持续角）和进气系统参数（涡流比和EGR率）对燃烧过程和排放特性的影响。 预喷通过少量放热提前加热燃烧室，进而影响燃烧和排放。提前预喷正时，早期主喷燃油产生的瞬时放热率曲线前移，滞燃期缩短，燃烧重心提前。145o喷雾包角下提前预喷正时，燃烧前期的Soot生成增多但促进燃烧后期的Soot氧化，Soot最终排放先升高后降低。喷雾包角通过改变油束在燃烧室内的落点位置影响油气混合过程。喷雾包角增大，缸内压力和主燃烧瞬时放热率的峰值升高，燃烧重心前移，Soot排放显著降低，指示燃油消耗率减少。在150o喷雾包角时，缸内局部高温区域最少，NOx排放最低。 后喷可以促进燃烧后期的湍流混合和燃烧。后喷比例增大，主燃烧的瞬时放热率峰值降低，后喷燃油燃烧产生的瞬时放热率峰值升高，缸内压力峰值和平均温度降低，燃烧持续期延长，NOx排放降低。在使用小后喷持续角时耦合大后喷比例，或在大后喷持续角时耦合小后喷比例，都有利于降低Soot排放。后喷持续角增大，后喷燃油燃烧更平缓，缸内的局部高温区减少，NOx排放降低。但由于更多的后喷燃油在低温缺氧环境中燃烧，抑制Soot氧化，Soot排放升高。在4℃A或6℃A后喷持续角下增加后喷比例可同时降低NOx和Soot排放。 EGR的稀释效应使缸内混合气中的氧含量降低，EGR的热效应使混合气的吸热能力加强。增大EGR率，燃烧速率减慢，局部高温区域减少，滞燃期延长，燃烧重心推迟，NOx排放显著降低，而Soot排放增加。增大涡流比可有效促进初期燃油蒸发及与空气的混合，加快燃烧速率，滞燃期缩短，但涡流比过大会对中后期燃烧带来不利影响，燃烧持续期延长。在一定范围内减小涡流比，可同时降低NOx和Soot排放，且该范围受EGR率的影响。 |
| 作者： | 孔史茹 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 赵昌普;杨俊伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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