柴油喷射策略对船用双燃料发动机燃烧和排放特性的影响
发布时间：2022-02-13 19:03
全球化石能源的枯竭、排放法规的日益严格以及公众环保意识的增强推动了船用柴油/天然气双燃料发动机的应用和推广。虽然天然气/柴油双燃料发动机能够在降低NOx和PM的同时,在大部分工况下保持与原机相当的热效率,然而相对于传统柴油机,双燃料发动机在中低负荷时存在着热效率低、THC和CO排放高、燃烧稳定性差等问题,因此如何改善双燃料发动机在中低负荷燃烧和排放特性成为国内外科研机构的研究热点。尽管国内外大量研究表明采用适当提前引燃柴油喷射正时、增大引燃柴油量、提高进气温度、提高柴油喷射压力、降低替代率等手段可以有效的提高发动机在低负荷时的热效率,降低THC、CO排放,但是这些手段的应用都具有一定的局限性,因此,国内外研究学者开始提出并研究不同的柴油喷射策略对双燃料发动机燃烧和排放的影响,尤其是带有预喷的柴油喷射策略。虽然大量的研究表明对于提高双燃料发动机在中低负荷时燃烧和排放特性,带有预喷的柴油喷射策略是一种更加富有潜力的燃油喷射策略,但是对于预喷柴油喷射参数对燃烧和排放的影响以及如何优化预喷柴油喷射参数的研究较少,因此本文的目的在于探究不同柴油喷射策略以及不同燃油喷射参数对...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省211工程院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
雾霾天气船舶对大气的污染主要是来自于柴油机废气排放中的一氧化碳(CO)、二氧化碳
在进气冲程的过程中通过缸外进气总管或者进气歧管喷射进入的空气提前混合，形成可燃混合气；柴油作为高活性的燃料，在压缩行程末喷的方式喷入缸内，进而在缸内形成众多着火源，当到达柴油的着火点后，燃可燃混合气。这种燃烧模式下，天然气与空气提前混合形成的均匀混合气在缸内形成众多的着火源、缸内较高的压缩比、天然气混合气的清洁燃烧都然气发动机具有高效、多点、均质、清洁的燃烧优势。因此柴油/天然气双燃能够在同时降低 NOx和 PM 的同时，保持与原有柴油机相当地热效率甚至略柴油/天然气双燃料发动机按照天然气进气方式的不同可以分为缸内直喷式的气双燃料发动机和缸外进气总管或进气岐管式的柴油/天然气双燃料发动机，构原理图如下图 1.2 和 1.3 所示。其中，缸内直喷式的柴油/天然气双燃料发是装配了 HPDI 喷嘴，它可以独立控制柴油、天然气的喷射，满足两种燃料需求。
哈尔滨工程大学硕士学位论文6图 1.3 配有缸内高压直喷天然气系统柴油/天然气发动机结构图1.3 柴油/天然气双燃料发动机的国内外发展和研究现状柴油/天然气双燃料发动机因拥有较高的有效热效率、更低的燃油消耗率和排放等的优势逐而渐成为天然气发动机中最具发展潜力的发动机类型。近年来，柴油/天然气双燃料发动机的研究热点是高压直喷技术、柴油微引燃、多点电控喷射、燃烧及排放特性等[11]。1.3.1 国外研究现状目前，柴油/天然气双燃料发动机绝大部分是在原柴油机的基础上加装天然气供给系统、喷射装置和电控系统而成的[12]，其中最有具代表性的就是美国 Clean Air Power 公司研发的配有缸外进气总管燃气喷射系统的高压共轨双燃料发动机和加拿大 WestPort公司研发的缸内直喷式的双燃料发动机。这两款发动机最大的差异就是在于天然气供给系统的不同，特别需要说的是，加拿大 WestPort 公司研发的缸内高压直喷式的柴油/天然气双燃料发动机，其配有天然气高压直喷系统(HPDI)，柴油的替代率能够达到 95%，发动机热效率显著提高。此外，瓦锡兰公司开发具有柴油微引燃系统的的型号为 W31DF 双燃料发动机
【参考文献】：
期刊论文
[1]国内外双燃料发动机发展现状[J]. 黄超伟,聂志斌,秦炳甲,葛坚. 内燃机与配件. 2018(17)
[2]我国船舶尾气污染物排放现状与对策[J]. 卢志刚,洪文俊,郑静珍. 绿色科技. 2018(02)
[3]船用天然气发动机技术发展综述[J]. 赵国锋,姚崇,孙军. 柴油机. 2017(04)
[4]船用柴油机排放控制技术[J]. 陈峰. 航海. 2016(04)
[5]船用双燃料发动机关键技术分析[J]. 雷伟,甘少炜,周国强. 船海工程. 2016(03)
[6]高压共轨喷油系统多次喷射喷油量的波动[J]. 范立云,白云,敬思,刘洋,马修真. 哈尔滨工程大学学报. 2016(08)
[7]上海港船舶排放控制区的SWOT分析[J]. 张凌赟,钱灵艳. 中国海事. 2016(02)
[8]引燃柴油量和当量比对双燃料发动机低负荷燃烧的影响[J]. 李伟峰,刘忠长,王忠恕,窦慧莉. 内燃机学报. 2015(06)
[9]柴油喷射压力对柴油/甲醇二元燃料发动机燃烧和排放影响的试验研究[J]. 王斌,姚安仁,姚春德,郭磊,翁中正,裴卡斯. 内燃机工程. 2017(03)
[10]引燃柴油喷油正时对LNG-柴油双燃料发动机燃烧特性的影响[J]. 张春化,李刚,宋建桐,李阳阳. 内燃机工程. 2016(05)
博士论文
[1]柴油机高压共轨喷油系统动态特性研究[D]. 田丙奇.哈尔滨工程大学 2014
硕士论文
[1]替代率和喷油时刻对双燃料发动机低负荷性能的影响[D]. 付本奇.吉林大学 2017
[2]柴油机双机热备份电子调速器设计与开发研究[D]. 赵楠.哈尔滨工程大学 2017
[3]某型天然气发动机工作过程仿真及性能优化[D]. 徐亮.江苏科技大学 2016
[4]天然气发动机引燃柴油喷射策略仿真研究[D]. 赵静.重庆交通大学 2016
[5]生物质气/柴油双燃料在压燃式发动机上的应用研究[D]. 朱利锋.上海交通大学 2016
[6]柴油引燃天然气发动机燃烧过程三维仿真研究[D]. 赵江雄.重庆交通大学 2015
[7]柴油/天然气双燃料发动机的燃烧及排放特性研究[D]. 刘振.山东大学 2015
[8]基于共轨系统的柴油引燃式天然气发动机控制与优化研究[D]. 穆林.清华大学 2013
本文编号：3623746
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省211工程院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
雾霾天气船舶对大气的污染主要是来自于柴油机废气排放中的一氧化碳(CO)、二氧化碳
在进气冲程的过程中通过缸外进气总管或者进气歧管喷射进入的空气提前混合，形成可燃混合气；柴油作为高活性的燃料，在压缩行程末喷的方式喷入缸内，进而在缸内形成众多着火源，当到达柴油的着火点后，燃可燃混合气。这种燃烧模式下，天然气与空气提前混合形成的均匀混合气在缸内形成众多的着火源、缸内较高的压缩比、天然气混合气的清洁燃烧都然气发动机具有高效、多点、均质、清洁的燃烧优势。因此柴油/天然气双燃能够在同时降低 NOx和 PM 的同时，保持与原有柴油机相当地热效率甚至略柴油/天然气双燃料发动机按照天然气进气方式的不同可以分为缸内直喷式的气双燃料发动机和缸外进气总管或进气岐管式的柴油/天然气双燃料发动机，构原理图如下图 1.2 和 1.3 所示。其中，缸内直喷式的柴油/天然气双燃料发是装配了 HPDI 喷嘴，它可以独立控制柴油、天然气的喷射，满足两种燃料需求。
哈尔滨工程大学硕士学位论文6图 1.3 配有缸内高压直喷天然气系统柴油/天然气发动机结构图1.3 柴油/天然气双燃料发动机的国内外发展和研究现状柴油/天然气双燃料发动机因拥有较高的有效热效率、更低的燃油消耗率和排放等的优势逐而渐成为天然气发动机中最具发展潜力的发动机类型。近年来，柴油/天然气双燃料发动机的研究热点是高压直喷技术、柴油微引燃、多点电控喷射、燃烧及排放特性等[11]。1.3.1 国外研究现状目前，柴油/天然气双燃料发动机绝大部分是在原柴油机的基础上加装天然气供给系统、喷射装置和电控系统而成的[12]，其中最有具代表性的就是美国 Clean Air Power 公司研发的配有缸外进气总管燃气喷射系统的高压共轨双燃料发动机和加拿大 WestPort公司研发的缸内直喷式的双燃料发动机。这两款发动机最大的差异就是在于天然气供给系统的不同，特别需要说的是，加拿大 WestPort 公司研发的缸内高压直喷式的柴油/天然气双燃料发动机，其配有天然气高压直喷系统(HPDI)，柴油的替代率能够达到 95%，发动机热效率显著提高。此外，瓦锡兰公司开发具有柴油微引燃系统的的型号为 W31DF 双燃料发动机
【参考文献】：
期刊论文
[1]国内外双燃料发动机发展现状[J]. 黄超伟,聂志斌,秦炳甲,葛坚. 内燃机与配件. 2018(17)
[2]我国船舶尾气污染物排放现状与对策[J]. 卢志刚,洪文俊,郑静珍. 绿色科技. 2018(02)
[3]船用天然气发动机技术发展综述[J]. 赵国锋,姚崇,孙军. 柴油机. 2017(04)
[4]船用柴油机排放控制技术[J]. 陈峰. 航海. 2016(04)
[5]船用双燃料发动机关键技术分析[J]. 雷伟,甘少炜,周国强. 船海工程. 2016(03)
[6]高压共轨喷油系统多次喷射喷油量的波动[J]. 范立云,白云,敬思,刘洋,马修真. 哈尔滨工程大学学报. 2016(08)
[7]上海港船舶排放控制区的SWOT分析[J]. 张凌赟,钱灵艳. 中国海事. 2016(02)
[8]引燃柴油量和当量比对双燃料发动机低负荷燃烧的影响[J]. 李伟峰,刘忠长,王忠恕,窦慧莉. 内燃机学报. 2015(06)
[9]柴油喷射压力对柴油/甲醇二元燃料发动机燃烧和排放影响的试验研究[J]. 王斌,姚安仁,姚春德,郭磊,翁中正,裴卡斯. 内燃机工程. 2017(03)
[10]引燃柴油喷油正时对LNG-柴油双燃料发动机燃烧特性的影响[J]. 张春化,李刚,宋建桐,李阳阳. 内燃机工程. 2016(05)
博士论文
[1]柴油机高压共轨喷油系统动态特性研究[D]. 田丙奇.哈尔滨工程大学 2014
硕士论文
[1]替代率和喷油时刻对双燃料发动机低负荷性能的影响[D]. 付本奇.吉林大学 2017
[2]柴油机双机热备份电子调速器设计与开发研究[D]. 赵楠.哈尔滨工程大学 2017
[3]某型天然气发动机工作过程仿真及性能优化[D]. 徐亮.江苏科技大学 2016
[4]天然气发动机引燃柴油喷射策略仿真研究[D]. 赵静.重庆交通大学 2016
[5]生物质气/柴油双燃料在压燃式发动机上的应用研究[D]. 朱利锋.上海交通大学 2016
[6]柴油引燃天然气发动机燃烧过程三维仿真研究[D]. 赵江雄.重庆交通大学 2015
[7]柴油/天然气双燃料发动机的燃烧及排放特性研究[D]. 刘振.山东大学 2015
[8]基于共轨系统的柴油引燃式天然气发动机控制与优化研究[D]. 穆林.清华大学 2013
本文编号：3623746
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