柴油_天然气RCCI发动机燃烧与排放的仿真研究

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1、学校编码１０３９０分类号Ｕ６６４．１２：ｌ１学号２０１５１１８２４０１５密级硕士学位论文柴油／天然气ＲＣＣＩ发动机燃烧与排放的仿真研究：朱钰教授指导教师作者姓名：杨城申请学位级别：硕士学科专业：船舶与海洋工程研究方向：轮机工程论文提交日期：２０１８年４月９日论文答辩日期：２０１８年６月４日学位授予单位：集美大学学位授予日期：２０１８年６月答辩委员会主席：戴乐阳教授硕士学位论文柴油/天然气RCCI发动机燃烧与排放的仿真研究TheSimulat

2、ionStudyonCombustionandEmissionofDiesel/NaturalgasReactivityControlledCompressionIgnition(RCCI)Engine学科门类：工学作者姓名：杨城指导教师：朱钰教授专业名称：船舶与海洋工程研究方向：轮机工程学位授予单位：集美大学论文答辩日期：2018年6月4日学术诚信声明兹呈交的学位论文，是本人在导师指导下独立进行的研究工作及取得的研究成果。除文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他个人或集体

3、己经发表或撰写过的研究成果。本人依法享有和承担由此论文产生的权利和责任。＇声明人（签名）：一时间：＾ｖ／保护知识产权声明、，即本人完全了解集美大学有关保留使用学位论文的规定：学校，有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意集美大学可以用不同方式在不同媒体上发表。、传播学位论文的全部或部分内容作者：（签名）导师（签名）时间：矽柴油/天然气RCCI发动机燃烧与排放的仿真研究摘要41

4、90ZLC-2柴油机电控化改造后，通过负荷特性试验，在满足经济性的前提下，NOx排放量有了较大幅度下降，但仍超出TierⅡ的排放要求，更无法达到TierⅢ的排放要求，显然单纯的电控化改造是无法满足未来更严苛的要求。在此基础上，利用仿真软件AVL_Fire，本文针对4190ZLC-2柴油机开展柴油/天然气双燃料发动机反应可控压缩燃烧（简称RCCI）过程的仿真研究，通过控制燃烧相位来控制缸内反应，使该机在保证经济性和功率的同时，实现超低NOx的排放。研究结果如下：首先，柴油采用两次等值喷射定时，研究

5、不同天然气替代率对该发动机性能的影响。结果发现：随着替代率的增加，滞燃期逐渐增加，燃烧始点后推，功率增加，缸压、温度、NOx排放降低；但替代率为93%时，出现不着火现象。其次，在替代率为86%的工况下，分别研究第一次和第二次喷射始点对该发动机性能的影响。结果发现：推迟第一次喷射始点，燃烧始点逐渐提前，功率、缸压、温度、NOx排放量逐渐增加，折合燃料消耗率逐渐下降，未燃HC化合物先降低再升高，再急剧下降，表明第一次喷射始点提前有利于实现低温燃烧。推迟第二次喷射始点，功率、压力、温度等参数并非线性变

6、化，喷射始点在15°CABTDC出现峰值；之前，随着第二次喷射始点推迟，燃烧始点逐渐提前，功率、缸压、NOx等参数逐渐增加；而之后，燃烧始点开始推迟，各参数开始下降；折合燃料消耗率则先下降后升高，喷射始点在15°CABTDC时最低。第三，研究两次喷射油量比例对该发动机性能的影响。结果发现：随着第一次喷射油量比例增加，燃烧相位向后延迟，功率、爆压、缸内最高燃烧温度等参数逐渐减小，变化幅度较大，NOx逐渐降低，但折合燃料消耗率增加。因此，在保证经济性和环保性时，动力性受两次喷射油量比例的影响很大。第

7、四，针对替代率为93%时出现的不着火现象开展深入的研究。结果发现：当第二次喷射始点推迟到25°CABTDC时，开始着火，如果继续推迟，燃烧始点提前，各参数变化规律与前期研究的改变第二次喷油始点的规律一致。最后，针对双燃料RCCI发动机的负荷特性各工况进行仿真研究，并与电控化改造后的发动机负荷特性试验数据进行对比，结果发现：双燃料发动机在全负荷范围内，NOx的排放非常低，中高负荷时，折合燃料消耗率低于原机，但低负荷时，未燃HC化合物排放较高；通过计算，双燃料RCCI发动机NOx加权比排放大大低于T

8、ierⅢ的排放要求。通过改变两次喷射定时和比例可以达到燃烧相位控制的目的，从而实现发动机性能的控制，本文研究为4190ZLC-2柴油机改造成柴油/天然气RCCI发动机提供理论依据。关键词：柴油机；双燃料；反应可控压缩燃烧；仿真ITheSimulationStudyonCombustionandEmissionofDiesel/NaturalgasReactivityControlledCompressionIgnition(RCCI)EngineAbstractAfterthe4190ZLC-2