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米勒循环对中速柴油机燃烧和排放影响的研究
| 论文题名： | 米勒循环对中速柴油机燃烧和排放影响的研究 |
| 关键词： | 船舶工程;中速柴油机;米勒循环;燃烧过程;氮氧化物;排放控制 |
| 摘要： | 面对即将实施的对船舶NOx排放要求更加苛刻的IMO TierⅢ排放法规，如何有效降低船用柴油机NOx排放成为当前研究的热点。米勒循环技术具有降低NOx排放的潜力，且对燃油经济性负面影响较小，在柴油机NOx排放控制技术领域具有较好的应用前景。论文以某船用中速6缸柴油机为研究对象，开展了米勒循环技术降低NOx排放的计算研究。 首先利用BOOST软件建立该中速柴油机的整机模型，并用柴油机的台架试验数据标定模型，分析多种米勒循环方案对柴油机性能的影响。结果发现:采用米勒循环技术后，喷油时刻缸内温度明显降低，燃油消耗率在进气门关闭时刻过早时才升高。其次应用FIRE软件分析采用米勒循环技术措施后，在新的燃烧边界条件下的缸内喷雾、燃烧过程和NOx生成特性。 计算结果表明:在E3测试循环下，适当提前进气门关闭角，柴油机各负荷工况下的缸内压力和温度下降，NOx排放降低。同时滞燃期增长，预混燃烧会加快。迸气门关闭提前角过早时，各工况下燃烧始点严重滞后，燃烧放热率急剧增长，缸内燃烧温度升高，NO生成量增多。不同负荷下都有最佳的进气门提前关闭角度，负荷越高，最佳提前角也越大。最佳方案下，100％负荷工况下，NOx排放降低了28％;75％负荷工况下，NOx排放降低了11％;50％负荷工况下，NOx排放降低了17.8％;25％负荷工况下，NOx排放降低了14.9％。 在米勒循环的基础上，分析了几何压缩比和喷油正时等参数对柴油机性能和缸内燃烧过程的影响，结果发现:增加几何压缩比，能使柴油机的功率增加且燃油消耗率下降，同时也可以有效缩短滞燃期。但是对于高负荷工况下缸内爆发压力过高，使柴油机零件的机械负荷增大。推迟喷油正时，可以使燃烧相位后移，缸内爆发压力和NOx生成量大幅降低。综合米勒循环、高几何压缩比、推迟喷油正时三种措施，NOx的排放和燃油消耗率同时得到改善。在IVC150、几何压缩比14、喷油时刻为-5°CA TDC方案下，加权后的燃油消耗率比原机低了1.2％;加权后NOx排放比原机低33％，比IMO TierⅡ排放法规要求低18％。 |
| 作者： | 刘鑫 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 姜哲;魏胜利 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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