船用中速柴油/天然气双燃料发动机燃烧性能试验研究

【摘要】：近年来,由于船舶运输业的飞速发展,船用发动机的需求量也在不断增加,带来了能源需求量的增加和环境污染问题的不断加剧,因此寻求一种可替代能源已经迫在眉睫。而天然气以其来源广,热值高,污染小等优点越来越受到人们的重视。本课题是在对6210ZLDS柴油机进行柴油天然气双燃料发动机改造后,针对试验过程中遇到的在双燃料模式下高负荷高替代率时,双燃料发动机缸内最大爆发压力过高这一问题进行了一系列的试验研究。在研究过程中,采用了两种方案来降低双燃料发动机的缸内最大爆发压力,第一种方案为采用EGR系统,延长滞燃期,降低燃烧速度来降低缸内最大爆发压力。由于EGR系统在船用发动机中应用较少,所以此方案首先通过参考车用发动机EGR冷却器的设计,然后针对试验需求重新计算设计了一款船用EGR冷却器。并对设计的EGR冷却器进行了冷却能力试验、流量调节试验和配机试验,通过试验验证EGR冷却器的冷却能力、流量调节能力以及对双燃料发动机性能的影响。第二种方案为对船用发动机喷油泵柱塞进行改进,通过在低负荷供油段添加上螺旋槽的方式,使双燃料发动机在双燃料模式下,随着替代率的增加推迟供油提前角,以此来降低双燃料模式下缸内最大爆发压力过高的问题。第一种方案,按理论计算的冷却面积对EGR冷却器的设计提供了较准确的理论指导,加工完成的EGR冷却器冷却能力足够,能够很好地满足试验需求。而且通过试验表明,EGR系统对降低双燃料发动机缸内最大爆发压力效果明显；第二种方案,在纯柴油模式下,通过试验研究验证,中低负荷时的供油提前角随着喷油量的减少,提前角逐渐推迟,同时在双燃料模式下,改进后的喷油泵对降低双燃料模式下的缸内最大爆发压力效果显著。 【关键词】：双燃料发动机 EGR冷却器 喷油泵 爆压
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U664.121.2
【目录】：

• 摘要10-11
• ABSTRACT11-13
• 符号说明13-14
• 第一章 绪论14-24
• 1.1 研究背景及意义14-16
• 1.2 天然气特性分析16-17
• 1.3 柴油天然气双燃料发动机燃烧过程研究进展17-20
• 1.3.1 柴油天然气双燃料发动机燃烧理论研究17-19
• 1.3.2 柴油天然气双燃料发动机燃烧试验研究19-20
• 1.4 船用双燃料发动机技术分析20-22
• 1.5 本文主要研究内容22
• 1.6 本章小结22-24
• 第二章 6210ZLDSEGR冷却器的开发设计24-42
• 2.1 EGR冷却器选型及设计计算流程25-26
• 2.1.1 EGR冷却器的分类25
• 2.1.2 EGR冷却器设计计算流程25-26
• 2.2 EGR冷却器流量计算26-30
• 2.2.1 设计工况点确定26-29
• 2.2.2 发动机排气量计算29-30
• 2.3 换热面积计算30-35
• 2.3.1 EGR出口温度确定30-32
• 2.3.2 冷却液出口温度确定32
• 2.3.3 平均对数温差计算32-34
• 2.3.4 散热面积计算34-35
• 2.4 总换热系数计算35-40
• 2.4.1 管程换热系数计算35-36
• 2.4.2 壳程换热系数计算36-38
• 2.4.3 总传热系数K计算38
• 2.4.4 校正后冷却器尺寸38-40
• 2.5 本章小结40-42
• 第三章 EGR冷却器的试验研究42-62
• 3.1 试验方案介绍42-44
• 3.2 测试试验结果及数据分析44-48
• 3.2.1 EGR冷却器冷却能力模拟试验结果及数据分析44-46
• 3.2.2 EGR冷却器流量调节能力试验46-48
• 3.3 EGR系统在双燃料发动机中的布置方式48-51
• 3.3.1 低压EGR系统48-49
• 3.3.2 高压EGR系统49-50
• 3.3.3 高低压混合式EGR系统50-51
• 3.4 EGR冷却器配机试验51-59
• 3.4.1 试验台架51-53
• 3.4.2 EGR对纯柴油工况性能的影响53-57
• 3.4.3 EGR对双燃料性能的影响57-59
• 3.5 本章小结59-62
• 第四章 喷油提前角对爆发压力的影响62-72
• 4.1 喷油泵简介62-64
• 4.2 喷油泵柱塞改进方案64-65
• 4.3 626#柱塞喷油录的试验分析65-71
• 4.3.1 626#柱塞的供油提前角特性测试65-68
• 4.3.2 626#柱塞喷油累对最大爆发压力的影响68-69
• 4.3.3 不同替代率下626#柱塞喷油累对最大爆发压力的影响69-71
• 4.4 本章总结71-72
• 第五章 总结展望72-74
• 5.1 课题总结72-73
• 5.2 课题展望73-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-80
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录80-81
• 学位论文评阅及答辩情况表81

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