喷油特性对发动机性能和排放的影响研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

一、 研究目的及意义

1、 研究背景

从内燃机问世至今的一百多年以来，其兴衰与能源问题、环境问题紧密相连，同时由于内燃机应用范围广，产销大，使得该行业成为节能减排的战场之一。

随着经济全球化趋势的增强，船用运输业不断发展，而由于船用柴油机高热效率和低油耗率的特点，使其成为船用运输业最主要的动力来源。据过去几年的报道，国际航运业所带来的废气污染排放量占全球氮氧化物(nox)排放量的13％，占全球温室气体排放量的2.1％。由于船用柴油机的燃烧特点，其最主要排放物是nox和碳烟。国际海洋组织 imo(inter[1]nationalmaritime organization)推出了船用柴油机的排放法规。2016 年 1 月 1日开始实施的 tier Ⅲ法规在排放控制区 eca(emission control area)相较于tierⅡ对 nox 排放的限制下降了大约 75% [3]，这使得相应的关于船机降排的技术快速发展,而通过合理地组织缸内燃烧来降低 nox 和碳烟排放是简洁有效且成本可控的方法。

越来越严格的排放法规不断促进柴油机节能减排技术的发展，为了降低柴油机主要污染物nox以及pm的排放，国内外发动机厂商或研究机构都采取机内和机外两种措施，根据所用技术不同，可分为两种技术路线。一是使用以废气再循环 egr 为主的缸内减排技术降低 nox排放，再依赖微粒捕集器 dpf 等技术降低 pm 排放。二是通过优化缸内燃烧降低 pm 排放，并辅之以选择性催化还原法 scr 等技术降低 nox排放。无论是上述哪种路线，都严重依赖后处理技术。柴油机缸内油气混合情况、燃烧情况很大程度决定其经济性和排放性。如今，柴油机高压共轨技术等相关技术的发展，使燃油喷射压力提高，柴油缸内雾化效果不断提升。在此基础之上合理组织油气混合，使用先进燃烧方式，开发出高热效率，低排放的燃烧系统，不仅可以提高发动机的综合性能，使其满足用户及排放法规的需求，还能降低发动机前、后处理措施的技术要求，有效降低生产和制造成本。

2. 研究的基本内容与方案

1、研究的基本内容及目标

研究内容：内燃机的多维模型能够研究缸内的气体运动，质量、动量、能量的传递和转化，燃油的喷射、雾化、蒸发，混合气的着火、燃烧，以及燃烧的排放等过程。与准维模型相比，多维模型能够有效的模拟燃油的喷雾、缸内的气体流动过程，以及各种组分在缸内的空间和时间分布，能够有效的观测缸内燃烧过程。应用avl－fiＲe软件中ese diesel模块，以某160船用中低速柴油机为研究对象，研究其缸内三维燃烧仿真模型建立方法，并用缸压等试验数据进行验证。分析研究不同喷油规律和喷油正时下柴油机指示功率、有效油耗、缸内压力、燃烧放热率、缸内温度和排放物的变化规律。

研究目标：以160船用中低速柴油机为研究对象，通过研究其缸内三维燃烧仿真模型建立，掌握avl fire软件中ese diesel模块的使用方法，改变喷油规律和喷油正时，获取柴油机指示功率、缸内压力、温度、排放物的变化规律，实现发动机最佳动力性能和最优排放。

3. 研究计划与安排

第1～3周：英译汉，阅读文献，设计调查。

第4周：完成译文、文献综述报告和开题报告，进行方案论证。

第5～10周：学习和掌握avl fire软件的建模方法及验证，得出仿真结果。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]阴晴,谢予.2017 年全球船舶市场形势与未来展望[j].世界海运,2018(04):9-16.

[2]蔡玉洁,赵昌普,王科.进气加湿耦合涡流比对船用柴油机燃烧和排放的影响[j].燃烧科学与技术,2020,26(01):60-68.

[3]南薏媛. 170船用柴油机燃烧系统优化模拟研究[d].大连理工大学,2019.