米勒循環(huán)對中速柴油機(jī)燃燒和排放影響的研究.pdf

1、面對即將實(shí)施的對船舶NOx排放要求更加苛刻的IMO TierⅢ排放法規(guī)，如何有效降低船用柴油機(jī)NOx排放成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。米勒循環(huán)技術(shù)具有降低NOx排放的潛力，且對燃油經(jīng)濟(jì)性負(fù)面影響較小，在柴油機(jī)NOx排放控制技術(shù)領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。論文以某船用中速6缸柴油機(jī)為研究對象，開展了米勒循環(huán)技術(shù)降低NOx排放的計(jì)算研究。
　　首先利用BOOST軟件建立該中速柴油機(jī)的整機(jī)模型，并用柴油機(jī)的臺架試驗(yàn)數(shù)據(jù)標(biāo)定模型，分析多種米勒循環(huán)方案對

2、柴油機(jī)性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn):采用米勒循環(huán)技術(shù)后，噴油時刻缸內(nèi)溫度明顯降低，燃油消耗率在進(jìn)氣門關(guān)閉時刻過早時才升高。其次應(yīng)用FIRE軟件分析采用米勒循環(huán)技術(shù)措施后，在新的燃燒邊界條件下的缸內(nèi)噴霧、燃燒過程和NOx生成特性。
　　計(jì)算結(jié)果表明:在E3測試循環(huán)下，適當(dāng)提前進(jìn)氣門關(guān)閉角，柴油機(jī)各負(fù)荷工況下的缸內(nèi)壓力和溫度下降，NOx排放降低。同時滯燃期增長，預(yù)混燃燒會加快。迸氣門關(guān)閉提前角過早時，各工況下燃燒始點(diǎn)嚴(yán)重滯后，燃燒放熱率急劇增

3、長，缸內(nèi)燃燒溫度升高，NO生成量增多。不同負(fù)荷下都有最佳的進(jìn)氣門提前關(guān)閉角度，負(fù)荷越高，最佳提前角也越大。最佳方案下，100％負(fù)荷工況下，NOx排放降低了28％;75％負(fù)荷工況下，NOx排放降低了11％;50％負(fù)荷工況下，NOx排放降低了17.8％;25％負(fù)荷工況下，NOx排放降低了14.9％。
　　在米勒循環(huán)的基礎(chǔ)上，分析了幾何壓縮比和噴油正時等參數(shù)對柴油機(jī)性能和缸內(nèi)燃燒過程的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn):增加幾何壓縮比，能使柴油機(jī)的功率增加

4、且燃油消耗率下降，同時也可以有效縮短滯燃期。但是對于高負(fù)荷工況下缸內(nèi)爆發(fā)壓力過高，使柴油機(jī)零件的機(jī)械負(fù)荷增大。推遲噴油正時，可以使燃燒相位后移，缸內(nèi)爆發(fā)壓力和NOx生成量大幅降低。綜合米勒循環(huán)、高幾何壓縮比、推遲噴油正時三種措施，NOx的排放和燃油消耗率同時得到改善。在IVC150、幾何壓縮比14、噴油時刻為-5°CA TDC方案下，加權(quán)后的燃油消耗率比原機(jī)低了1.2％;加權(quán)后NOx排放比原機(jī)低33％，比IMO TierⅡ排放法規(guī)要求低