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1、天津大學(xué)碩士學(xué)位論文船用低速二沖程柴油機(jī)性能仿真研究SimulationonPerformanceofMarineLow-speedTwo-strokeDieselEngine學(xué)科專業(yè)：動(dòng)力機(jī)械及工程研究生：安世佳指導(dǎo)教師：陳銳教授天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院2017年12月摘要隨著世界范圍內(nèi)對(duì)船舶需求的增加，船舶發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染問(wèn)題日趨嚴(yán)重，國(guó)際海事組織制定了更加嚴(yán)格的NOx排放法規(guī)。由于船用低速二沖程柴油機(jī)試驗(yàn)成本昂貴，本文通過(guò)一維和三維仿真軟件開展了發(fā)動(dòng)機(jī)主要參數(shù)、EGR和噴油策略對(duì)排放的影響研究，探索滿足TierⅢ排放法規(guī)的技術(shù)路線。基于GT-Power搭建了一維仿真模型，研究了發(fā)動(dòng)機(jī)掃
2、氣參數(shù)（包括增壓壓力、掃氣口面積、排氣門關(guān)閉定時(shí)）、噴油定時(shí)和進(jìn)氣成分對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)NOx排放、燃油消耗及動(dòng)力輸出的影響。結(jié)果顯示：提高增壓壓力可以改善輸出功率，降低燃油消耗，但是會(huì)使NOx排放升高；減小掃氣口面積或者推遲排氣門關(guān)閉定時(shí)能夠降低NOx排放，但是均不能達(dá)到IMO排放法規(guī)限值。提前噴油正時(shí)不能降低NOx排放，但可以改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗；而推遲噴油正時(shí)能夠降低一定的NOx排放，但不能滿足法規(guī)限值且燃油消耗和動(dòng)力輸出惡化。EGR是本文研究范圍內(nèi)唯一可以直接實(shí)現(xiàn)降低NOx排放至TierⅢ排放法規(guī)限制的措施，但是存在燃油消耗率增加較多的問(wèn)題，其中25%EGR率在滿足TierⅢ排放限值基礎(chǔ)
3、上油耗增加最少。為了獲得更加準(zhǔn)確的模擬結(jié)果，基于Converge軟件建立三維仿真模型，開展了25%EGR率條件下不同噴油策略（預(yù)噴射、后噴射和順序噴射）和噴油器參數(shù)（噴油定時(shí)、噴油器位置）對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)NOx排放及燃油消耗的影響研究。結(jié)果顯示：預(yù)主噴間隔為5°CA且預(yù)噴燃油比例為15%、主后噴間隔為5°CA且后噴燃油比例為10%、一次預(yù)噴和一次后噴組合、順序噴射間隔為2°CA、噴油器朝向向上調(diào)整5°等措施均可以滿足TierⅢ排放法規(guī)，且相比僅采用25%EGR率策略燃油消耗降低，其中預(yù)主噴間隔為5°CA且預(yù)噴燃油比例為15%，可以使原機(jī)燃油消耗升高最少，僅升高3.56g·(kW·h)-1。綜上
4、所述，采用25%EGR率可使發(fā)動(dòng)機(jī)NOx排放滿足TierⅢ標(biāo)準(zhǔn)，但是燃油消耗升高較多，約為4%~5%。進(jìn)一步結(jié)合預(yù)噴油策略，可使發(fā)動(dòng)機(jī)排放滿足TierⅢ的基礎(chǔ)上，燃油消耗得到優(yōu)化，使油耗升高下降至2.0%。關(guān)鍵詞：二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)模擬，掃氣過(guò)程，EGR，噴油策略，噴油器參數(shù)IABSTRACTWiththedemandofshiparoundtheworldincreasing,pollutionfrommarineenginebecomingmoreandmoreserious,IMOhasformulatedstringentNOxemissionregulations.Duetothe
5、hightestcostoflargemarineengines,thispaperstudiestheimpactofmainengineparameters,EGRandinjectionstrategiesonemissionsthroughone-dimensionalandthree-dimensionalsimulationsoftware,andexploresthetechnicalroutetomeetTierⅢemissionregulations.BasedonGT-Power,aone-dimensionalsimulationmodelwasbuilttost
6、udytheeffectsofenginescavengingparameters(includingsuperchargingpressure,scavengingportareaandexhaustvalveclosingtiming),fuelinjectiontimingandintakecompositiononengineNOxemissions,fuelconsumptionandoutputpower.Theresultsshowthatincreasingtheboostpressurecanimprovetheoutputpowerandreducethefuelc
7、onsumptionbutincreasetheNOxemission.ReducingthescavengingportareaordelayingtheexhaustvalveclosingtimingcanreducetheNOxemission,buttheycannotmeetIMOemissionregulations.EarlyinjectiontimingdoesnotreduceNOxemissionsbutworseneng
