中速柴油機燃用重油排放研究.pdf

1、隨著全球一體化進程越來越快，各國之間貿易交流逐漸頻繁，航運業(yè)出現了迅猛的增長期，貨船的保有量不斷增加，使得以重油或柴油為主要原料的柴油機的排放問題日益嚴峻。同時我國由于輕質燃油存貯量少導致原料緊張，而重油資源較為豐富，開發(fā)重油不僅能對經濟發(fā)展做出貢獻，而且可以減少能源進口，提高國家能源安全。
　　然而最近幾年大氣質量越來越差，霧霾越來越嚴重，環(huán)境問題正被越來越多的人關注和重視。各國政府和組織都制定了嚴格的排放法規(guī)，來遏制尾氣排放對

2、環(huán)境影響，這種大背景下，研究降低燃油重油的排放已經到了刻不容緩的時刻。
　　本論文以寧波中策動力機電集團的柴油機DN8340為研究對象，來優(yōu)化柴油機改燒重油后，降低NOx和碳煙排放的問題。大體思路是通過AVL-BOOST建立發(fā)動機零維燃燒模型，并于試驗臺上采集到的發(fā)動機數據進行對比，來驗證零維燃燒模型的正確性，為后面AVL-Fire仿真所需要的數據的建立提供支持。
　　通過AVL-Fire的ESE-Diesel模塊建立發(fā)動機

3、的燃燒室并進行網格的劃分，由于AVL-Fire燃燒模型需要設定邊界條件，而有些數據通過實驗的方法難以測量或測量得到的誤差比較大，但是通過AVL-BOOST可以仿真出Fire所需要的初始數據。一般船用柴油機為了節(jié)省燃油，大多數行駛在最大扭矩點附近，而DN8340最大扭矩點在75％負荷附近，為了接近實際情況，本論文中結果都是在額定轉速650r/min、75%的負荷下仿真得到的。分別通過仿真不同的EGR及噴油提前角對柴油機污染物排放的影響。<

4、br>　　研究表明當重油剛開始噴入時，NOx幾乎沒有生成，當缸內溫度達到1800K時，就開始有NOx的生成；當超過2200K時，NOx大量的生成，但是如果缸內氧氣不足，即使溫度很高，NOx也會很少生成。通過研究不同的EGR可知，當EGR減小時NOx生成角提前，反應速率加快，生成量越多，但是最后恒定在一個值，它的質量分數并不會隨著燃燒室做功階段的膨脹而減小。而碳煙在重油噴入氣缸時就開始大量的生成，并且生成的速率很快就達到了最大，隨后反應速

5、率降低并由開始的正值轉變成負值，產生這個的原因是燃料噴入氣缸后，開始處于一個缺氧的不均勻燃燒，這就導致了碳煙的大量生成，但是柴油機從整體而言是一個富氧的燃燒過程，所以隨著反應的進行，碳煙小顆粒與氧氣反應燃燒，是碳煙的排放減小的原因。
　　研究不同的噴油提前角可知，當噴油提前角的減小時，重油噴入時燃燒室內溫度越高，這樣重油噴入燃燒室的時候，溫度已接近壓燃點，這樣導致油氣混合不是很均勻，導致了重油燃燒的不完全，對燃油的經濟性、動力性有

6、一定的影響，但是能使重油著火起始點后移，減小氣缸壓力，降低氣缸內溫度，破環(huán)NOx大量生成所需要的高溫條件從而降低NOx的生成量。
　　研究了DN8340燃燒柴油和重油進行了對比，發(fā)現燃燒重油時NOx排放比柴油高，而氣缸內的溫度比柴油低。
　　綜上所述可以知道通過適當的增加EGR，減小噴油提前角來降低發(fā)動機NOx的排放。最后調節(jié)EGR為0.3，噴油提前角為8℃A，其他參數不變，比較原型機與優(yōu)化后的機子的表現可知，NOx的排放優(yōu)