进气系统耦合燃烧室形状对船用柴油机燃烧和排放的影响

以AVL程序为计算平台,采用Boost和Fire软件分别建立柴油机一维和三维仿真模型进行模拟计算,利用Miller循环和EGR技术来降低缸内燃烧温度,并通过燃烧室和涡流比的合理匹配来改善缸内的油气混合,从而减少排放物生成,满足越来越严格的排放法规.结果表明,随进气门关闭正时的提前,缸内温度逐渐降低,NO_x排放减小,但进气门关闭过早会增加NO_x排放;燃烧室结构的优化并匹配合理的初始涡流比能够改善缸内流动,进一步减少排放,增加指示功率;EGR策略可以弱化缸内高温分布,减少NO_x排放,但碳烟排放有所增加.采用改进的燃烧室和涡流比并匹配Miller循环和EGR技术可使NO_x排放降低96.5%,,同时使功率输出略有增加.     

船用柴油机燃烧室结构分析

为探索不同燃烧室结构对大缸径船用柴油机燃烧和排放的影响,基于原机燃烧室,新设计了6种不同形状的燃烧室,采用AVL Fire软件建立燃烧室仿真模型,并结合涡流数和均匀系数来对缸内流动、混合和燃烧过程进行数值模拟分析。结果表明：燃烧室直径和凹坑深度等参数会对缸内流动产生很大影响,凹坑深度较大的缩口燃烧室能产生较强的涡流从而改善燃烧,而浅坑的开口燃烧室的缸内燃烧状况较差。同时发现,只有在缸内涡流和湍动能都较大的情况下才能使燃烧更充分。从发动机性能和排放结果来看,缩口燃烧室G1的功率输出增加4.6%,排放与原机基本持平;直口燃烧室G4在略低于原机的功率输出下,NOx排放降低43.3%;开口燃烧室的做功能力较差。