船用EGR柴油机性能改善仿真研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文船用EGR柴油机性能改善仿真研究硕士研究生：李宗营指导教师：王银燕教授学科、专业：轮机工程论文主审人：李晓波教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文船用EGR柴油机性能改善仿真研究硕士研究生：李宗营指导教师：王银燕教授学位级别：工学硕士学科、专业：轮机工程所在单位：动力与能源工程学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngSimulationRese

2、archonPerformanceImprovementofMarineEGRDieselEngineCandidate:LiZongyingSupervisor:Prof.WangYinyanAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MarineEngineeringDateofSubmission:Jan,2018DateofOralExamination:Mar,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作

3、，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。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。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索

4、，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日摘要随着排放法规的日益严格，EGR技术作为一种行之有效的机内降低NOx排放的措施得到人们的广泛研究。在稳态工况下，通过闭环反馈控制EGR率，柴油机可以达到经济性与排放性的最佳折中；然而在瞬态过程，进气氧含量与柴油机NOx排放的线性

5、相关性较大（与EGR率相比），EGR率不再是瞬态过程唯一的反馈控制变量。氧含量传感器虽然能够对进气氧含量进行精确测量，但是其存在滞后性并且受工作环境温度影响较大，在瞬态过程很难对进气氧含量进行实时测量。EGR系统的引入使通过涡轮的排气流量减小，涡轮做功能力减弱，柴油机与压气机联合运行点向喘振边界移动，进而影响柴油机的整机性能；另外在非EGR模式当柴油机运行在高负荷时，柴油机爆压可能会超限，机械负荷增加。在EGR柴油机瞬态加载过程初期，由于涡轮增压器存在迟滞效应，柴油机进气量不足、空燃比下降，进而导致柴油机Soot排放严重。为了解决上述EGR柴油机出现的一系列问题，本文利用GT-

6、power软件建立了6EX340EF船用低速二冲程柴油机整机仿真模型，并通过试验数据验证了模型的准确性，然后在此基础上主要进行了如下仿真研究：（1）进气氧含量与柴油机NOx排放的相关性分析。（2）人工神经网络在进气氧含量预测中的可行性验证。（3）进排气旁通和高工况放气对EGR柴油机性能影响研究。（4）不同加载方案对EGR柴油机性能影响研究。（5）高压气源对EGR柴油机瞬态加载过程性能改善研究。（6）基于多目标优化算法对EGR柴油机整机性能进行优化。仿真计算结果表明：无论在稳态工况还是瞬态过程，进气氧含量与NOx排放的线性相关性比EGR率与NOx排放的线性相关性更大，进气氧含量可

7、以作为反馈控制变量用于EGR柴油机的稳态工况和瞬态过程的控制；与此同时在瞬态过程，通过试验验证了普通的氧含量传感器存在明显的滞后性，并且进气氧含量人工神经网络预测值能够很好地逼近进气氧含量实时仿真计算值。通过研究进排气旁通和高工况放气对EGR柴油机性能影响可以发现，合理的进排气旁通可以提高压气机的喘振裕度以及降低EGR柴油机的油耗，高工况放气可以使EGR柴油机在110%工况、-30℃以上环境中爆压不超限。在加载方案方面，增大线性加载时间可以很好地改善EGR柴油机的整机性能，在相同加载时间下通