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中速船用柴油机的仿真及低NOx排放优化设计

李海鹰  
【摘要】: 本文对某中速船用柴油机的性能进行研究,利用AVL Boost对柴油机工作过程进行模拟计算,并对模拟结果进行了分析。研究内容主要包括: (1)根据柴油机工作过程计算的规律,建立了该柴油机的工作过程模型。利用该模型对柴油机推进特性进行了模拟计算,并与相应工况的试验数据进行对比,结果表明,模拟数据与试验数据做到较好的吻合,从而验证了该机工作过程模型的正确性。 (2)模拟了安装可实现靴型喷射的调压孔式喷油泵的柴油机模型。通过同原机对比,可知采用喷油规律Boot1可以获得比原机更好的经济性,而Boot2规律可以有效降低NOx排放。 (3)对喷油正时分析其对性能的影响,结果表明:采用推迟喷油正时的手段,可在油耗升高小于3%的条件下,显著改善Boot1的NOx排放。接着通过分析推迟喷油正时对柴油机油耗及NOx的trade-off关系,结合优化模型,选取了三种规律下的最佳喷油正时。 (4)建立利用进排气管压力波动效应的外部EGR系统。通过分析主要参数如背压阀开度,EGR阀开度及EGR温度,可知调节背压阀可以获得高EGR率,从而显著降低NOx,如果在此基础上降低EGR温度,使得NOx进一步降低;同时由于进气温度降低,有效降低了由于EGR引起的动力性和经济性损失,为今后EGR系统的设计指明了方向。


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