相继增压柴油机文丘里管EGR系统设计与试验

针对柴油机高工况时废气再循环(Exhaust Gas Recirculation,EGR)废气回流困难的问题,采用在增压器出口安装文丘里管的方法来提高对EGR的引射能力。以某V型相继增压柴油机为研究对象,选取其额定工况为设计工况,由计算大致明确文丘里管的结构尺寸,并通过计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)软件对不同EGR率状态下文丘里管的流场作出三维模拟分析,验证所设计的文丘里管具有良好引射能力;在一台相继增压柴油机上进行高压废气再循环对柴油机燃烧和排放性能影响试验。研究结果表明:文丘里管可有效解决高工况EGR废气回流问题,满足相继增压柴油机EGR系统的试验要求。     

进气氧浓度和EGR对船用二冲程柴油机排放特性影响研究

以MAN 6S35 ME-B9型船用二冲程柴油机为研究对象,在GT-POWER软件中建立其工作过程一维模拟计算模型,通过改变EGR率和进气氧浓度,研究废气再循环和进气氧浓度对柴油机动力性、经济性和排放性能的影响。结果表明,提高EGR率会降低柴油机燃烧速率和燃烧温度,有效降低柴油机NOx生成及其排放,EGR率在28.89%～38.58%之间,NOx排放为3.04～1.34 g/kW·h,满足TierⅢ标准,但需要牺牲一部分经济性与动力性。贫氧进气条件下,燃烧温度和燃烧速率降低,输出功率降低,燃油消耗增加,NOx排放降低,碳烟排放较高;富氧进气条件下,柴油机燃烧趋于完善,能量利用率高,动力性和经济性好,Soot排放低,但NOx排放高。高EGR率条件下,在一定程度上提高进气氧浓度,可使柴油机NOx排放满足TierⅢ排放要求,并维持Soot排放在较低水平,同时减少动力性、经济性的损失。     

船用LNG发动机掺烧模拟废气-燃料重整气缸内燃烧过程仿真

为研究废气燃料重整再循环技术(REGR)对船用LNG发动机性能的影响,搭建试验台架,进行性能测试;运用AVL-fire软件建立发动机燃烧室仿真模型,并依据试验数据验证仿真模型的准确性。基于该模型进行各负荷下不同废气再循环系统(EGR)率及在确定的EGR率下掺烧不同比例模拟重整气的仿真计算,并以75%负荷下的工况为例进行详细分析。计算结果表明,随着EGR率的升高,缸内平均压力和平均温度的峰值下降,燃烧过程整体后移,燃烧持续期增加,发动机的指示功率和NO比排放下降,指示燃油消耗率增加;掺混重整气比例增加,缸内平均压力和温度峰值升高,燃烧持续期缩短,指示功率和NO比排放升高,在重整气掺混率升高到一定程度时,指示燃油消耗率明显下降。综合分析发现,使用REGR技术可在不牺牲发动机的动力性和经济性的前提下降低液化天然气(LNG)发动机的NO比排放。     

船舶柴油主机NOx减排废气再循环系统应用分析

分析最新首台符合IMO氮氧化物(NOx)排放标准Tier Ⅲ、装有废气循环技术的船用大型柴油机MAN B W 6S80ME-C9的EGR系统,并对EGR系统参数、EGR系统排放标准Tier Ⅲ认证试验、EGR系统洗涤器、 WTS水处理系统等进行研究,促进废气再循环技术在船的应用,以满足IMO关于 NOx的排放标准。     

柴油机米勒循环结合EGR的性能分析及优化

文章建立了增压柴油机米勒循环结合EGR(废气再循环)的热力学模型,利用模型分析了柴油机设计参数对其性能的影响,为米勒循环结合EGR的增压柴油机参数设计提供了理论依据。研究表明,要使WP7柴油机的热效率和平均有效压力同时提高,增压系统效率需大于0.7。同时,以柴油机转速为1 500 r/min外特性工况点的NO_X排放下降50%、最高爆发压力不超过原机为约束条件,对WP7柴油机参数进行了优化设计。优化结果表明,该方法将有效压缩比从18降低到15.5,再结合12%的EGR率,可以在保持柴油机经济性、动力性与原机基本一致的前提下,将NO_X排放下降50%以上。     

EGR技术对船用柴油机性能的影响

为降低柴油机污染物排放,满足最新IMO排放标准,通过GTK-power软件建立带有废气再循环(EGR)系统的某型柴油机仿真模型,研究EGR率对柴油机性能的影响规律。研究结果表明:在某型船用柴油机上安装EGR系统,需综合考虑柴油机排放性和经济性。最终确定在100%负荷工况时,EGR率控制在6.0%更加合理;75%负荷工况时,EGR率控制在8.0%更加合理;50%负荷工况时,EGR率控制在12.0%更加合理;25%负荷工况时,EGR率控制在18.0%更加合理。     

EGR及进气压力对双燃料发动机燃烧和排放的影响

为解决船舶柴油机排放的NOx、soot和CO等污染物过多的问题,以济南柴油机厂出产的4190ZLC-2型船用中速机为研究对象,运用AVLF FIRE软件构建双燃料燃烧室模型,并验证该模型的准确性.通过仿真试验研究甲醇掺混比为20％的情况下,不同EGR率和进气压力对柴油机燃烧、排放和动力特性的影响,保证在柴油机正常燃烧性能情况下得出最佳的EGR率和进气压力.研究结果表明:EGR引入并配合混合燃料能大幅降低NOx排放量,可满足国际海事组织TierⅢ排放标准;放热率曲线会随着EGR率的增大而后移,且峰值增加,同时柴油机的动力性有不同程度的下降.在EGR的基础上适当提高进气压力不仅能优化柴油机动力性,而且可进一步降低NOx、soot和CO排放.经分析,当掺混比为20％、EGR率为10％时,NO排放较原机排放降下76.9％,soot排放量降低40.7％,指示功率降为51.26 kW;当进气压力提高至0.213 MPa时,指示功率增大至52.88 kW,柴油机的动力性得到优化.     

废气再循环对柴油机性能及排放的影响

探讨废气再循环(Exhaust Gas Recirculation,简称EGR)的方法对单缸、四冲程、直喷式柴油发动机的性能和排放的影响。废气的再循环可以减少燃烧室内的进气量,降低进气温度,减低燃烧温度,减少氮氧化物的生成。实验过程中,分别选取0%,5%,10%,15%和20%EGR量,研究这五种情况下的柴油机排放特性。实验结果表明,通过增加EGR,可以有效的减少柴油机氮氧化物排放。     

掺烧生物柴油耦合EGR对柴油机性能的影响及优化

为探究掺烧生物柴油耦合废气再循环（EGR）技术对柴油机燃烧和排放性能的影响，基于TBD234V6型柴油机，运用AVL-fire软件建立仿真模型，对柴油机在75%中高负荷下运行时，0%、5%、10%和15%等4组不同EGR率与10%、20%、30%和40%等4组生物柴油掺混比进行仿真分析。仿真结果表明：在相同EGR率下，随着生物柴油掺混比增大，爆压、CO排放量和Soot排放量均呈下降趋势，NO排放量明显上升，当掺混比为40%时，柴油机各项性能值相比原机变化最为明显，爆压下降约16.3%,CO排放量下降约34.2%,Soot排放量下降约92.8%,NO排放量升高约35.7%；在相同掺混比下，随着EGR率的增大，爆压下降且滞后，NO排放量下降，当EGR率为15%时，相比掺混比为40%、EGR率为0的情况，爆压下降1.3%,NO排放量下降49.9%。通过增大喷油提前角对掺烧生物柴油耦合EGR技术进行优化，选取喷油提前角为29°CA、27°CA、25°CA、23°CA和21°CA进行研究。优化结果表明：增大喷油提前角有助于提升掺烧生物柴油耦合EGR技术的动力性，降低Soot和CO排放，当掺混比为...     

船用柴油机冷EGR+EGR率自控系统

为探究降低船用柴油机有害物排放的措施,设计1套自控EGR率和冷EGR的系统,并对其控制部分进行软件和硬件的设计。控制部分主要通过单片机控制水泵的转速和PWM信号来调节冷却水的循环量和EGR阀的开度,保证不同工况下EGR率和冷EGR的最佳效果,在船舶柴油YC4F100-C20上试验结果表明,与无EGR系统相比,该自控系统在保证CO和HC排放基本不变的情况下,可以有效降低NOx和烟度的排放量。     

船用柴油机EGR风机样机研制和试验验证

介绍船用柴油机采用废气再循环(Exhaust Gas Recirculation,EGR)机内措施的工作原理,强调EGR关键部件EGR风机的重要功能。对于EGR风机,国内首次在低速二冲程船用柴油机(6EX340EF,额定功率5520k W)上进行部件研制。阐述上海船用柴油机研究所开展第一代EGR风机试验样机的关键技术研究成果,包括主要组成部件的技术研究和模态及谐响应分析计算等。论述EGR风机平台性能试验的开展情况,结果表明:EGR风机样机的功率及扭矩满足匹配船用柴油机EGR系统的流量和压比要求,运行效率高(电机工作点效率≥90%,压气机工作点效率≥60%)。     

废气再循环(EGR)冷却器设计的现状与发展

作为降低汽车尾气排放中NOx的重要方法,废气再循环(EGR)技术的应用在满足高的排放标准策略中起着举足轻重的作用。本文重点介绍了冷却的EGR技术中各种EGR冷却器的结构和性能特点及其现状,指出了EGR冷却器设计的发展趋势。     

部分预混耦合EGR对天然气直喷发动机的影响

以一台四冲程高压直喷天然气发动机为研究对象,模拟研究了5种天然气预喷量耦合5种废气再循环（EGR）率对部分预喷天然气发动机的燃烧和排放特性的影响。结果表明,相比于高压直喷模式,部分预喷模式有着更高的缸内峰值压力、峰值热释放率和最大压力升高率。预喷比例的增加会提前发动机燃烧相位、缩短燃烧持续期,进而降低发动机的指示燃料消耗率,但是EGR的加入会削弱这种效果。较高的预喷量耦合中等比例EGR能够削弱NOx-soot的“trade-off”关系;30%EGR率耦合40%预喷量能够使发动机具有较低的指示燃油消耗率,产生较低的甲烷、未燃HC和CO排放,以及优于非预喷方案的NOx和soot排放特性。     

装有EGR系统的柴油机排放符合性验证方法

正废气再循环(EGR)是柴油机为满足NO_x排放要求而采取的一种机内减排技术。船舶柴油机为满足公约/法规排放标准而安装EGR系统,需验证其排放性能是否达到公约/法规的要求。本文依托科技部项目"自主船用低速柴油机开发验证平台研究及关键技术开发",以中船动力研究院有限公司改造加装EGR系统的6EX340EF柴油机为研究对象,分析和识别其与     

柴油机烟气排放状况及减排技术

基于国际海事组织对船舶柴油机烟气中NOx、SOx等有害成份的排放控制要求,文章对这些要求以及目前正在研发和应用的技术进行了归纳和分析。SCR和EGR是2种有效降低船用柴油机氮化物的手段,根据柴油机的功率大小来选取SCR或EGR能有效平衡投资金额和解决机舱的安装问题。船舶安装脱硫装置将受到低硫燃油价格的影响,从长远看,燃用低硫燃油和各种清洁燃料将是今后的发展趋势。     

掺烧乙醇/水对柴油机燃烧与排放性能的影响

针对TBD234V6型柴油机,采用AVL-fire软件对额定工况下,不同乙醇/水掺混比进行三维数值模拟研究,对比分析缸内压力、缸内温度、缸内温度场、燃烧放热率、NOx浓度、NOx浓度场、Soot浓度、Soot浓度场,并通过赋权法确定最优乙醇/水掺混比。结果表明：随着乙醇/水掺混比的增加,缸内压力逐渐升高,燃烧放热率滞后,燃油消耗率呈上升趋势,但在0E10W时,最高燃烧压力下降率约为3.7%;燃油消耗率下降0.38%;缸内高温分布区域缩小,NOx和Soot浓度下降。通过计算确定最优掺混比为20E10W,此时,最高燃烧压力提升5.6%,燃油消耗率上升2.41%,NOx排放下降率约为18.8%,Soot排放下降率约为29.6%。研究结果可为船用柴油机采用柴油/乙醇/水三燃料燃烧提供一定的指导依据。     

重油在线乳化装置在实船柴油机上的试验与分析

开发了一套基于在线乳化理论的重油乳化智能控制装置,该装置根据船舶柴油机运行参数,在不改变柴油机结构、不添加乳化剂的前提下,应用单片机技术,运用模糊控制理论,油水比例随船舶柴油机负荷变化实现掺水的优化控制,使船舶柴油机达到较佳的节能效果。同时采取加压防破乳技术,在重油高温状态下,实现了良好的重油乳化效果,且边乳化边稳定燃烧。在"宁大6号"船舶柴油机上进行推进特性、废气排放特性等试验。结果表明,常用工况节油率可达9.8%,NOx降低率为15.40%,烟度降低率为24.92%,具有较高的实用推广价值。     

基于正交-主元分析的柴油机燃烧参数匹配优化

为解决船用柴油机改造之后运行参数的组合问题,利用AVL-FIRE软件耦合CHEMKIN建立天然气-柴油双燃料发动机燃烧室高压循环模型,并采用原机进行验证。以指示功率和NOX生成量为优化目标,采用正交试验法对燃烧参数匹配进行仿真试验。采用主成分分析法对仿真结果进行优化分析,将优化结果与正交试验结果相对比,并最终代入模型中进行检验。通过正交-主成分分析得出:柴油机运行参数对低温燃烧影响的主次顺序与正交试验设计基本一致,且具有更高的可靠性和准确度。优化后的柴油机运行参数为:天然气替代率45%;进气压力0.224MPa;废气再循环(EGR)率12.5%;进气温度335.15 K;喷油提前角22.7°。对应的指示功率为37.83 kW,NOX生成质量分数比原机降低78.73%,比极差分析最优组合降低10.92%。该优化方案在保证动力性的前提下可有效降低NOX排放。     

论船用柴油机排放NOx的危害和限排措施

本文阐述了船用柴油机NOx排放物对人类健康和自然环境的危害及其国内外政府和权威组织对NOx排放的限制。在此基础上,从燃料技术、燃烧技术、喷油技术和电喷技术四大方面提出改善NOx排放的措施。而在燃烧技术方面又重点分析了内外循环技术及改进后的喷雾废气再循环技术。最后提出减少NOx污染物的排放对船用柴油机而言,要求将会越来越高,限制将会越来越严格。     

降低船用柴油机NOx排放率的研究

在"低温燃烧"的概念下,根据IMO<船用柴油发动机氮氧化物释放控制技术规则>推荐的试验程序,对一台4135G柴油机在推进工况下进行改变喷油正时和压缩比的试验研究.结果表明延后喷油正时和(或)减少压缩比可以实现柴油机的"低温燃烧",从而降低柴油机的NOx排放率,但柴油机的油耗率和烟度将受到影响;若采取喷油正时延后4°和压缩比提高5.5%的组合技术方案时,则可使柴油机在推进工况下的NOx平均排放率减少16.3%,柴油机的油耗率稍有降低,但烟度在高负荷时稍有增加而低负荷时稍减.