进气加湿结合废气再循环技术对高压直喷双燃料低速机燃烧及排放的影响

基于CONVERGE软件建立了高压直喷双燃料船用发动机三维仿真模型,研究了空气加湿技术和废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)对发动机燃烧过程及排放的影响,并通过耦合进气加湿、EGR和天然气喷射策略等技术,最终得到满足TierⅢ排放法规的可行性技术路线。结果表明,进气加湿降低NOx排放潜力较大(约55%),且对燃料经济性恶化程度较小(约1.6%);单独采用进气加湿技术难以满足TierⅢ排放标准,60%进气加湿程度结合较低程度EGR率(20%)可进一步提高降低NOx排放的潜力(78%);为降低进气加湿和EGR带来的功率损失,在20%EGR率耦合60%进气加湿氛围下,提前2°曲轴转角喷射天然气可使天然气消耗率可降低约1g/(kW·h),同时NOx排放满足TierⅢ排放法规要求。     

富氧燃烧与EGR对船用柴油机NO-碳烟排放和燃烧特性的影响

针对一台满足TierⅡ排放标准的船用柴油机,采用富氧燃烧与EGR相结合实现NO-碳烟排放同时降低并保证发动机功率没有损失,并探讨了实现TierⅢ排放标准的技术路线.AVLFire软件被用于建立仿真模型.研究表明,当单独使用富氧燃烧时,观察到较短的燃烧持续期、较高的缸内温度和指示功率,碳烟排放减少而NO排放恶化,而单独使用EGR时出现相反的趋势.研究发现,当发动机运行在1 350 r/min,75%负荷工况下,进气氧浓度为21%～24%,EGR率为0～25%时,上述范围内的4种组合可以实现低NO-碳烟排放且指示功率与原机基本持平.正如预期,通过富氧燃烧与EGR优化组合,可得到同时降低NO-碳烟排放低于原机的最佳优化区域.同时也发现,当超过15%的EGR率与较低的氧浓度结合时,可将NO排放降低至TierⅢ标准.     

WinGD双燃料低速发动机动态燃烧控制技术研究

针对双燃料低速发动机在燃气模式下采用奥托循环和稀薄燃烧技术导致最高燃烧压力比预期增高的问题,Win GD引入动态燃烧控制技术。结合试验数据介绍了动态燃烧控制技术的控制策略以及实施过程;对动态燃烧控制技术对油耗和排放等性能的影响进行了分析。分析表明:动态燃烧控制技术可消除该型发动机因热态环境或低甲烷值燃料引起的恶劣燃烧现象,确保发动机在燃气模式下满足TierⅢ排放限值,且总油耗在保证点以内。     

米勒循环协同废气再循环对高压直喷天然气船机的影响研究

基于CONVERGE建立了高压直喷(high-pressure direct injection,HPDI)天然气低速船机三维仿真模型,并基于该模型研究了米勒循环和废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)对发动机燃烧特性及污染物排放的影响规律,探究了米勒循环耦合EGR路线满足TierⅢ排放法规的可行性。研究结果表明,单独使用30%EGR率可满足TierⅢ排放标准,但指示油耗和碳烟排放增加显著;应用米勒循环降低NOx排放的潜力低于EGR;过大的排气门晚关角度会增大压气机工作负荷,且降低等量NO_x排放情况下油耗牺牲较大;采用25%EGR率耦合小程度米勒循环(排气门关闭时刻推迟5°曲轴转角)并适当提前天然气喷射正时(提前2°曲轴转角),可在指示油耗仅增加1.58%的前提下降低77%的NO_x排放,是满足TierⅢ排放法规可行的技术路线。     

进气加湿与富氧对船用柴油机NOx-Soot排放的影响

通过一台满足TierⅡ排放标准的四冲程增压中冷船用柴油机,模拟研究了富氧燃烧结合进气加湿改善NOx-soot折衷关系的潜力,并探讨了实现TierⅢ排放标准的技术路线.本研究使用AVLFire软件建立仿真模型.结果表明:单独使用富氧燃烧时,缸内温度较高,燃烧持续期较短,soot排放减少,NOx排放恶化,而单独使用进气加湿时呈相反的趋势.当发动机运行在转速为1350 r/min、75%负荷工况下,进气氧体积分数为21%~23%、加湿率为0~100%时,可实现NOx-soot排放同时降低且低于原机.氧体积分数为21%和加湿率为100%匹配,可以实现TierⅢ排放法规.两种措施的优化组合可以获得NOx-soot排放的最佳优化区域.     

船用天然气发动机技术发展综述

综述了国内外主要发动机公司的柴油/天然气双燃料发动机和纯天然气气体燃料发动机的发展概况和主要技术特点,以及各公司应对IMO TierⅢ和EPA TierⅣ排放法规的主要技术策略;综合分析了天然气发动机面临的主要技术问题和研究方向以及未来的发展趋势。     

16RK270型柴油机TierⅡ排放水平下的功率提升

16RK270型柴油机功率提升要求为:功率提升10%;排放满足IMO TierⅡ排放法规要求;最大燃烧压力限制在16 MPa以下;且保证尽量低的燃油消耗率。对此,从可变气门定时、匹配增压器、EGR、米勒循环、可变喷嘴环等技术入手,应用GT-power、AVL-excite软件建立仿真计算模型,对上述几种技术进行分析比较。结合柴油机的结构改变和投入产出比,最终确定:相对较优的技术方案为Miller循环与VTG技术结合并匹配高压比增压器。     

满足Tier Ⅱ排放要求的N330柴油机开发设计

针对IMO TierⅡ排放限值要求,对原N330柴油机进行了开发设计,通过采用Miller循环,选用高压比增压器、冷却面积更大的空冷器,优化设计喷油器,延迟供油等措施使柴油机的NO_x排放值达到TierⅡ排放要求,且柴油机的燃油消耗率、最高燃烧压力、烟度、排温、增压压力等各项性能指标都有所提高。     

采用EGR技术降低低速机排放的三维仿真研究

采用三维计算软件AVL-FIRE模拟仿真了某国产低速二冲程柴油机的燃烧与排放,分析了废气再循环(EGR)对低速机燃烧与排放的影响。研究结果表明:EGR对低速机滞燃期影响不大,且使用EGR技术能够有效降低低速机NOx排放,低EGR率时能够满足TierⅡ排放要求,并且油耗升高不明显;高EGR率时能够满足TierⅢ排放法规要求。     

船舶柴油机IMO Tier III减排技术趋势研究

在简单介绍IMO Tier Ⅱ减排技术的基础上,着重阐述了应对IMO Tier Ⅲ的减排技术,包括SCR、EGR和LNG发动机等,分析了这些技术的减排性能与存在的关键问题,以把握IMO规范下减排技术发展动态与趋势,为应对日益严苛的排放法规寻求良策.     

满足TierⅡ排放要求的N330柴油机开发设计

针对IMO TierⅡ排放限值要求,对原N330柴油机进行了开发设计,通过采用Miller循环,选用高压比增压器、冷却面积更大的空冷器,优化设计喷油器,延迟供油等措施使柴油机的NO_x排放值达到TierⅡ排放要求,且柴油机的燃油消耗率、最高燃烧压力、烟度、排温、增压压力等各项性能指标都有所提高。     

Tenneco(天纳克)开发出适用于大型发动机的无空气辅助模块化SCR系统

正在全球范围内,法律对内燃机排放的管控正在变得越发严格。随着船用及固定式发动机领域最新排放标准的出台,例如IMOⅢ和EPA Tier 4。大型发动机(即输出560 kW以上的发动机)排气后处理系统的市场需求也在不断地增长。大型发动机的后处理系统应该具备在各种使     

船用低速柴油机高压SCR系统台架试验研究

通过在高压SCR系统上增加控制逻辑,调整部分设备的运行过程,设计了可稳定SCR运行的吹灰、换气稳压子系统,从而解决了柴油机从TierⅢ切换至TierⅡ模式运行时,高压排气进入SCR系统,对设备造成腐蚀的问题。台架试验表明:E3循环下加权NOx排放降至2.49 g/(kW·h),低于IMO TierⅢ限值3.4 g/(kW·h);氨泄漏量小于1 mg/m3。吹灰、换气稳压系统达到预期设计目标。     

基于EGR的二冲程柴油机排放模式切换瞬态过程研究

针对船用低速二冲程柴油机为满足TierⅢ排放法规要求,采用EGR技术导致压气机运行点接近喘振线的问题,引入进排气旁通技术。建立了带EGR与进排气旁通的瞬态仿真系统,模拟分析TierⅢ和TierⅡ模式切换过程。分析结果表明:合理选择切换顺序及延迟时间可避免切换过程中发生气体倒流,维持增压压力稳定。并得到了不同负荷下阀门的最佳切换控制策略。     

电控共轨柴油机应用柴油/乙醇组合燃烧的气体排放及燃料经济性

采用柴油/掺水乙醇组合燃烧(DECC)方式对一台电控高压共轨的增压中冷发动机开展了气体排放特性的研究.结果表明,采用DECC方式能大幅度减少共轨发动机的NOx排放.排气系统加装氧化催化转换器(DOC)可以消除随之增加的HC和CO排放,使其排放值甚至比燃用纯柴油的原机还低,排气烟度也得到了改善.对甲醛和乙醛等非常规气体的...     

大型船用柴油机高压SCR系统研究

概要介绍了国内外SCR技术的研究现状以及SCR系统的原理和大型船用柴油机SCR装置组成。详细介绍了所研发的高压SCR系统的工作模式及试验情况，实际应用表明:所研发的高压SCR系统可以使所匹配的大型船用柴油主机满足Tier Ⅲ排放法规的要求。     

Cat2007的排放目标

Cat公司2007年的重卡发动机排放战略仍基于ACERT技术。 ACERT技术已被业内人士所熟知。该技术包括系列涡轮增压器、可变式阀门控制装置、高压多重喷油系统、Cat电控系统和柴油氧化催化装置。为了满足EPA2007的排放规定，Cat为ACERT发动机添加了新的技术。     

LD29FZL型柴油机达到EPA Tier 4标准的优化研究

阐述了LD29FZL型柴油机满足高排放限值要求的优化方法,对发动机的燃油系统(泵端压力、喷油提前角、喷油嘴参数和喷油器总成开启压力),进气系统和燃烧系统进行了优化匹配,研究结果表明,CO,NOx+HC和颗粒(PM)值得到了有效降低,使该型发动机满足了EPA Tier 4排放限值要求。     

船用柴油机应对IMO Tier Ⅲ排放法规的技术措施

介绍了国外知名船用柴油机生产商及技术咨询公司应对IMO Tier Ⅲ排放法规将要采取的技术措施。针对废气再循环结合中等强度Miller循环技术进行了仿真分析,分析结果表明：该技术是满足Tier Ⅲ排放的有效途径。     

废气重整再循环船用LNG发动机闭环系统模拟研究

基于GT-Power软件搭建液化天然气（LNG）发动机与重整器闭环运行仿真模型,探究废气重整再循环率（REGR率）及重整器内CH₄与O₂体积分数比n对重整器与发动机性能的影响.结果表明:重整产物中H₂体积分数随REGR率增大而降低,且随着n增加而增大;随着REGR率增大,缸压峰值降低,火焰发展期与燃烧持续期增加,NO_x排放降低,且在10%REGR率左右达IMO TierⅢ排放限值标准;与废气再循环（EGR）模式相比,REGR模式下缸压峰值增加,火焰发展期与燃烧持续期缩短,热效率增加,燃油消耗率（BSFC）下降,HC排放降低.该研究结果可为发动机与重整器匹配运行以实现船用LNG发动机污染物排放控制提供参考.