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相继增压结合EGR对某游艇发动机性能影响研究

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  • 【题名】:相继增压结合EGR对某游艇发动机性能影响研究
  • 【年份】:2019
  • 【作者】:曹合力
  • 【关键词】:游艇发动机  相继增压  EGR  灰色决策  性能优化
  • 【摘要】:随着石油资源的日趋枯竭和排放限制法规的日益严格,对游艇发动机工作性能和排放的要求越来越高。为有效提升游艇发动机低负荷时较差的工作性能以及降低游艇发动机污染气体的排放,本文以TBD234V6型柴油机为基础,选用相继增压技术与EGR技术,研究了相继增压结合EGR对游艇发动机性能的影响。(1)基于发动机结构参数与试验初始边界条件,采用GT-power软件建立TBD234V6型柴油机仿真模型,通过将功率、扭矩、最高爆发压力、燃油消耗率的仿真计算值与试验数据进行对比,验证了仿真模型的准确性。(2)将TBD234V6型柴油机的原增压系统改造为相继增压系统并加装带文丘里管的外部高压EGR系统,在改造完成后的试验平台上进行推进特性试验,通过将试验数据与原机数据进行对比分析,研究了相继增压结合不同EGR率对游艇发动机各负荷性能的影响。结果表明:不引入废气时,EGR率为0,相继增压系统单独工作,相比原机,发动机低负荷下的动力性与经济性得到优化,NOX与碳烟排放减少;发动机中、高负荷性能略有下降。引入废气后,发动机NOX排放随EGR率上升而减少,但缸内最高燃烧压力随之下降,燃油消耗率上升,发动机动力性与经济性恶化。(3)建立基于灰色理论的多目标优化决策模型,经过对决策目标的合理赋权,计算不同EGR率对应的综合优化效果值,确定相继增压结合EGR发动机各负荷下的最佳EGR率。结果表明:25%负荷时,最佳EGR率为0.03,相比原机,此时缸内最高燃烧压力增大0.73MPa,燃油消耗率下降6.9g/kW·h,NOX排放减少2 49ppm,烟度下降0.061m-1,游艇发动机低负荷下较差的工作性能得到优化;而50%、75%和100%负荷的最佳EGR率分别为0.09、0.12、0.12,此时,发动机以动力性与经济性的小幅下降为代价,NOx排放相比原机分别减少了26.9%、34.7%和38.2%。(4)将建好的原机仿真模型改造为相继增压结合EGR发动机仿真计算模型并验证其准确性。以25%负荷,EGR率0.03;50%负荷,EGR率0.09;75%负荷,EGR率0.12为研究工况点,通过在仿真模型中调整压缩比,研究压缩比对游艇发动机性能的影响并确定最佳压缩比。在最佳压缩比的基础上,进一步研究喷油提前角对发动机性能的影响并确定最佳喷油提前角。结果表明:25%、50%、75%负荷对应工况点的最佳压缩比均为15.5,在最佳压缩比的基础上,各选定工况下的最佳喷油提前角分别为25°CA、26°CA、27°CA。通过优化相继增压结合EGR发动机的压缩比与喷油提前角,其综合性能得到进一步提升。
  • 【会议名称】:硕士
  • 【类别名称】:高占斌
  • 【载体】:集美大学
  • 【会议地点】:2019
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