【摘 要】
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目前排放法规日趋严格,如果某机型柴油机不能满足TierⅢ法规要求,在2016年后将无法继续生产。废气再循环技术是降低NOx排放的有效措施之一,具有很大的应用潜力。本文主要是针
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目前排放法规日趋严格,如果某机型柴油机不能满足TierⅢ法规要求,在2016年后将无法继续生产。废气再循环技术是降低NOx排放的有效措施之一,具有很大的应用潜力。本文主要是针对某低速二冲程船用柴油机添加EGR系统,来进行降低NOx排放的模拟研究。主要采用模拟仿真的方法,利用仿真计算软件GT-Power构建一维仿真模型来模拟柴油机在不同EGR率下的运行状况。其中燃烧模型选取的是以雾束中油滴蒸发为基础的油滴蒸发准维燃烧模型,模型中会对每个已燃子区域中的NOx和Soot单独进行计算,同时考虑温度和空燃比的影响。采用一维流动理论来计算模型中气体的流动状态。并且通过台架实验数据校准模型,提高模拟的准确性。找出该机型柴油机在负荷为100%、转速为108;负荷为75%、转速为98.1;负荷为50%、转速为85.7;负荷为25%、转速为68四个工况下既能大幅降低NOx排放,同时不对动力性、经济性造成较大影响的EGR率。模拟结果表明随着EGR率的增加,NOx排量迅速降低,中高负荷时可以降低70%左右,小负荷时也能降低50%左右。但是EGR率不能一直增大,当EGR率达到一定值时,便会出现燃料不完全的情况。通过对计算结果的分析,当NOx排量满足Tier Ⅲ标准时,上述四个工况下的最佳EGR率分别为18.9%、18.3%、19.3%、14.1%。但是付出的代价是燃油消耗率增加3.56%,炭烟排量增长至7.75g/KW·h。此外,还进行了以天然气为燃料的模拟试验。对比发现,以天然气为燃料时更容易通过EGR技术使NOx排放达到Tier Ⅲ标准,同时所付出的代价为有效功率降低1.69%,燃料消耗率增加1.81%,远小于烧柴油时。模拟试验表明可以对该机型船用柴油机添加EGR系统来降低NOx排量,以便满足Tier Ⅲ法规要求。
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