中速柴油机燃用重油排放研究

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1、杭州电子科技大学硕士学位论文中速柴油机燃用重油排放研究研究生：唐龙鑫指导教师：刘忠民副教授2014年12月万方数据DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterResearchonheavyoilemissionusedformediumspeeddieselengineCandidate:LongxinTangSupervisor:AssoProf.LiuZhongminDecember,2014万方数据杭州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所

2、呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权说明本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文

3、；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密论文在解密后遵守此规定）论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文摘要随着全球一体化进程越来越快，各国之间贸易交流逐渐频繁，航运业出现了迅猛的增长期，货船的保有量不断增加，使得以重油或柴油为主要原料的柴油机的排放问题日益严峻。同时我国由于轻质燃油存贮量少导致原料紧张，而重油资源较为丰富，开发重油不仅能对经济发展做出贡献，而且可以减少能源进口，提高国家能源安全。然而最近几年大气质量越来越差，雾霾越来越严重，环境问题正被越来越多的人关注和

4、重视。各国政府和组织都制定了严格的排放法规，来遏制尾气排放对环境影响，这种大背景下，研究降低燃油重油的排放已经到了刻不容缓的时刻。本论文以宁波中策动力机电集团的柴油机DN8340为研究对象，来优化柴油机改烧重油后，降低NOx和碳烟排放的问题。大体思路是通过AVL-BOOST建立发动机零维燃烧模型，并于试验台上采集到的发动机数据进行对比，来验证零维燃烧模型的正确性，为后面AVL-Fire仿真所需要的数据的建立提供支持。通过AVL-Fire的ESE-Diesel模块建立发动机的燃烧室并进行网格的划分，由于AVL-Fire燃烧模型需要设定边界条件，而有些数据通过实验的方法

5、难以测量或测量得到的误差比较大，但是通过AVL-BOOST可以仿真出Fire所需要的初始数据。一般船用柴油机为了节省燃油，大多数行驶在最大扭矩点附近，而DN8340最大扭矩点在75%负荷附近，为了接近实际情况，本论文中结果都是在额定转速650r/min、75%的负荷下仿真得到的。分别通过仿真不同的EGR及喷油提前角对柴油机污染物排放的影响。研究表明当重油刚开始喷入时，NOx几乎没有生成，当缸内温度达到1800K时，就开始有NOx的生成；当超过2200K时，NOx大量的生成，但是如果缸内氧气不足，即使温度很高，NOx也会很少生成。通过研究不同的EGR可知，当EGR减小

6、时NOx生成角提前，反应速率加快，生成量越多，但是最后恒定在一个值，它的质量分数并不会随着燃烧室做功阶段的膨胀而减小。而碳烟在重油喷入气缸时就开始大量的生成，并且生成的速率很快就达到了最大，随后反应速率降低并由开始的正值转变成负值，产生这个的原因是燃料喷入气缸后，开始处于一个缺氧的不均匀燃烧，这就导致了碳烟的大量生成，但是柴油机从整体而言是一个富氧的燃烧过程，所以随着反应的进行，碳烟小颗粒与氧气反应燃烧，是碳烟的排放减小的原因。研究不同的喷油提前角可知，当喷油提前角的减小时，重油喷入时燃烧室内温度越高，这样重油喷入燃烧室的时候，温度已接近压燃点，这样导致油气混合不是

7、很均匀，导致了重油燃烧的不完全，对燃油的经济性、动力性有一定的影响，但是能使重油着火起始点后移，减小气缸压力，降低气缸内温度，破环NOx大量生成所需要的高温条件从而降低NOx的生成量。I万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文研究了DN8340燃烧柴油和重油进行了对比，发现燃烧重油时NOx排放比柴油高，而气缸内的温度比柴油低。综上所述可以知道通过适当的增加EGR，减小喷油提前角来降低发动机NOx的排放。最后调节EGR为0.3，喷油提前角为8°CA，其他参数不变，比较原型机与优化后的机子的表现可知，NOx的排放优化后比原机大幅降低，NOx的排放由原来的9.68g/kW