燃燒室結(jié)構(gòu)和進(jìn)氣條件對(duì)船用柴油機(jī)燃燒和排放影響的數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著能源危機(jī)和環(huán)境惡化的加劇，船用柴油機(jī)的排放法規(guī)也愈加嚴(yán)格，尤其體現(xiàn)在MARPO L公約對(duì)氮氧化物排放量的限制方面，因此在不損害發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出的情況下，如何降低柴油機(jī)的 NOx排放成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。柴油機(jī)燃燒室結(jié)構(gòu)對(duì)于缸內(nèi)的氣流運(yùn)動(dòng)和混合氣形成有著顯著影響，關(guān)系到柴油機(jī)的高效燃燒和清潔排放，因此缸內(nèi)燃燒優(yōu)化是決定 NOx排放的根本因素。本文利用模擬手段進(jìn)行了燃燒室結(jié)構(gòu)和進(jìn)氣條件對(duì)缸內(nèi)燃燒和排放的優(yōu)化研究。
　　以一款六缸增壓中冷

2、船用柴油機(jī)為原型，利用CONVERGE軟件建立三維實(shí)體和網(wǎng)格模型，以此來探索燃燒室結(jié)構(gòu)、進(jìn)氣增壓、EGR和進(jìn)氣門關(guān)閉正時(shí)（IVCT）對(duì)船用柴油機(jī)燃燒、性能和排放的影響。設(shè)計(jì)了五種燃燒室結(jié)構(gòu)，其中三種縮口結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)探究縮口結(jié)構(gòu)在中等缸徑船用柴油機(jī)上的適用性。
　　研究結(jié)果表明，縮口結(jié)構(gòu)和燃油油束動(dòng)能的雙重效應(yīng)能夠強(qiáng)化缸內(nèi)紊流，促進(jìn)油氣混合，提高預(yù)混燃燒比例和擴(kuò)散燃燒速率，實(shí)現(xiàn)快速燃燒?？s口結(jié)構(gòu)燃燒室的 CA50較小，燃燒等容度較高，

3、其中徑深比和縮口率越小，缸壓峰值越大，指示功率和 NOx排放量越高，而 soot排放越低。隨著進(jìn)氣增壓度的增加，缸壓峰值顯著增加，縮口結(jié)構(gòu)燃燒室的缸壓峰值相位提前，原機(jī)缸壓峰值相位推遲；原機(jī)的 NOx和 soot排放分別呈現(xiàn)先降低后增加和先增加后降低的變化趨勢(shì)，在進(jìn)氣壓力為3.91 bar時(shí)，縮口率和徑深比最小的燃燒室（G5）的NOx和soot排放略高于原機(jī)。通過性能和排放的對(duì)比結(jié)果可知，采用恰當(dāng)?shù)目s口結(jié)構(gòu)燃燒室能夠?qū)崿F(xiàn)高性能和低排放的

4、目標(biāo)。
　　隨著IVCT推遲和EGR率增加，燃油滯燃期延長，缸內(nèi)最高燃燒壓力和NOx排放不斷降低。推遲10° CA的IVCT策略對(duì)降低缸內(nèi)最高燃燒壓力的效應(yīng)優(yōu)于20％的EGR率策略，而IVC T推遲對(duì)NOx排放降低的效應(yīng)則不如增加EGR率顯著。隨著EGR率增加，由于燃燒室結(jié)構(gòu)對(duì)滯燃期、渦流和擠流的影響，原機(jī)和燃燒室G5的缸內(nèi)soot瞬時(shí)含量峰值呈現(xiàn)相反的變化趨勢(shì)。耦合進(jìn)氣增壓、EGR和IVC T后，燃燒室G5能夠在保持最高燃燒壓力