本文關(guān)鍵詞：船用雙燃料發(fā)動機性能與排放的仿真與優(yōu)化

  更多相關(guān)文章： 雙燃料 柴油機 過量空氣系數(shù) 廢氣再循環(huán) 米勒循環(huán)

【摘要】：柴油/天然氣雙燃料發(fā)動機相對于純柴油發(fā)動機的燃料經(jīng)濟性和排放都得到了改善,但是,純柴油發(fā)動機的部分結(jié)構(gòu)參數(shù)并不能很好的匹配雙燃料燃燒模式,使得燃料經(jīng)濟性和排放特性未能達到預期的效果,針對此問題本文對雙燃料發(fā)動機進行了性能仿真研究,提出相關(guān)的優(yōu)化改進措施。雙燃料的燃燒包含柴油的擴散燃燒、天然氣的預混合燃燒以及柴油和天然氣的混合燃燒,燃燒過程十分復雜。目前現(xiàn)有的性能仿真軟件都沒有完善的雙燃料燃燒模型,而本文以GT-POWER 7.3多燃料預測燃燒模型“DIJet”為基礎(chǔ),并經(jīng)過大量實驗數(shù)據(jù)修正,建立R6160雙燃料發(fā)動機整機模型,經(jīng)過標定的各項性能參數(shù)均在5%的仿真誤差限內(nèi),證明了整機模型的可靠性�；跇硕ê玫哪Ｐ�,研究了天然氣替代率、噴油正時以及過量空氣系數(shù)對雙燃料發(fā)動機性能與排放的影響。研究表明:運行在高的天然氣替代率下,可以改善整機燃油經(jīng)濟性和NOx排放特性;推遲噴油3度曲軸轉(zhuǎn)角,可以使雙燃料燃燒模式發(fā)動機NOx排放得到優(yōu)化;過量空氣系數(shù)對雙燃料發(fā)動機影響比較大,尤其在低負荷工況下,需要較低的過量空氣系數(shù)來改善發(fā)動機燃燒,使綜合燃油消耗率下降。為了進一步改善雙燃料發(fā)動機NOx排放,本文對廢氣再循環(huán)(Exhaust Gas Recirculation)和米勒循環(huán)(Miller cycle)進行了仿真研究。研究表明:在中高負荷工況下,使用較低的EGR率可以降低NOx排放;在低負荷工況下,使用高的EGR率來改善NOx排放,但燃油消耗率上升;進氣提前關(guān)米勒循環(huán)相對于進氣推遲關(guān)能夠獲得更好的效果,提前關(guān)閉42度曲軸轉(zhuǎn)角可以獲得最佳效果。
【關(guān)鍵詞】：雙燃料 柴油機 過量空氣系數(shù) 廢氣再循環(huán) 米勒循環(huán)
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U664.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-26
• 1.1 引言12
• 1.2 柴油/天然氣雙燃料發(fā)動機研究背景12-21
• 1.2.1 天然氣發(fā)動機的分類13-15
• 1.2.2 排放法規(guī)15-16
• 1.2.3 氣體燃料供給系統(tǒng)16-19
• 1.2.4 雙燃料燃燒特性研究19-21
• 1.3 廢氣再循環(huán)技術(shù)21-22
• 1.4 米勒循環(huán)技術(shù)22-23
• 1.5 主要研究內(nèi)容與意義23-26
• 第二章 R6160發(fā)動機仿真模型的建立與標定26-49
• 2.1 發(fā)動機燃燒模型26-29
• 2.2 R6160渦輪增壓發(fā)動機結(jié)構(gòu)參數(shù)29-33
• 2.2.1 一般結(jié)構(gòu)參數(shù)30
• 2.2.2 進排氣系統(tǒng)數(shù)據(jù)30-31
• 2.2.3 渦輪增壓系統(tǒng)數(shù)據(jù)31-33
• 2.3 發(fā)動機仿真模型的建立與標定33-48
• 2.3.1 環(huán)境模塊33-34
• 2.3.2 管路模塊34
• 2.3.3 噴油器模塊34
• 2.3.4 氣缸模塊34-46
• 2.3.5 R6160渦輪增壓雙燃料發(fā)動機的模型標定46-48
• 2.4 本章小結(jié)48-49
• 第三章 雙燃料發(fā)動機性能與排放優(yōu)化分析49-71
• 3.1 雙燃料替代率對發(fā)動機性能及排放的影響49-58
• 3.1.1 替代率對發(fā)動機滯燃期的影響49-51
• 3.1.2 天然氣替代率對發(fā)動機缸壓和放熱率的影響51-52
• 3.1.3 天然氣替代率對發(fā)動機燃燒持續(xù)期的影響52-53
• 3.1.4 天然氣替代率對發(fā)動機NOx和Soot排放的影響53-54
• 3.1.5 天然氣替代率對發(fā)動機綜合燃油消耗率的影響54-58
• 3.2 噴油正時對發(fā)動機性能及排放的優(yōu)化58-63
• 3.2.1 噴油正時對發(fā)動機缸壓和放熱率的影響59
• 3.2.2 噴油正時對發(fā)動機NOx和Soot排放的影響59-60
• 3.2.3 噴油正時對發(fā)動機綜合燃油消耗率的影響60-61
• 3.2.4 噴油正時對發(fā)動機最大壓升率和燃燒持續(xù)期的影響61-63
• 3.2.5 噴油正時對發(fā)動機渦前排溫的影響63
• 3.3 過量空氣系數(shù)對雙燃料發(fā)動機性能及排放的影響63-67
• 3.3.1 過量空氣系數(shù)對發(fā)動機氣缸壓力和放熱率的影響63-64
• 3.3.2 過量空氣系數(shù)對發(fā)動機NOx和Soot排放的影響64-65
• 3.3.3 過量空氣系數(shù)對雙燃料發(fā)動機燃油消耗率的影響65-66
• 3.3.4 過量空氣系數(shù)對雙燃料發(fā)動機最大壓升率的影響66
• 3.3.5 過量空氣系數(shù)對雙燃料發(fā)動機氣缸燃燒溫度的影響66-67
• 3.3.6 過量空氣系數(shù)對雙燃料發(fā)動機渦前排溫的影響67
• 3.4 船用雙燃料發(fā)動機的動態(tài)仿真67-69
• 3.4.1 動態(tài)仿真模型建立67-68
• 3.4.2 純柴油和雙燃料模式切換動態(tài)仿真68-69
• 3.5 本章小結(jié)69-71
• 第四章 廢氣再循環(huán)和米勒循環(huán)技術(shù)的仿真與優(yōu)化71-85
• 4.1 EGR對發(fā)動機性能及排放的影響71-76
• 4.1.1 EGR對發(fā)動機氣缸壓力和放熱率的影響72-73
• 4.1.2 EGR對發(fā)動機NOx排放的影響73-74
• 4.1.3 EGR對發(fā)動機綜合燃油消耗率的影響74
• 4.1.4 EGR對發(fā)動機滯燃期的影響74-75
• 4.1.5 EGR對發(fā)動機最大壓升率的影響75-76
• 4.2 米勒循環(huán)對雙燃料發(fā)動機性能及排放的影響76-84
• 4.2.1 米勒循環(huán)對發(fā)動機燃燒過程的影響79-80
• 4.2.2 米勒循環(huán)對發(fā)動機NOx和Soot排放的影響80-81
• 4.2.3 米勒循環(huán)對發(fā)動機綜合燃油消耗率的影響81-83
• 4.2.4 米勒循環(huán)對發(fā)動機氣缸燃燒溫度的影響83-84
• 4.3 本章小結(jié)84-85
• 第五章 全文總結(jié)與展望85-87
• 5.1 全文總結(jié)85-86
• 5.2 工作展望86-87
• 參考文獻87-91
• 致謝91-92
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文92

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