船艇柴油机膜法富氧燃烧技术的研究

摘要

随着人们对能源紧张与环境污染的日益关注，降低发动机的能耗和排放引起越来越多学者的关注。柴油机富氧燃烧不仅可以显著降低碳烟的排放，而且还能够提高燃烧热效率、增加发动机的功率密度。为此，国内外研究者对以膜法富氧技术为核心的燃烧技术进行了积极的探索。本文采取模拟计算和实船试验相结合的研究方法对膜法富氧燃烧技术在船艇柴油机上的应用进行了研究。
　　首先，本文介绍了膜法富氧技术和富氧燃烧技术理论。
　　其次，本文通过GT-POWER软件，以6L20/27型柴油机为模拟样机，模拟了柴油机缸内燃烧情况，对柴油机富氧燃烧时的动力性、经济性和排放性能进行了研究，并在此基础上为试验选定较佳的进气富氧率。结果表明，当进气氧浓度为23％时，6L20/27型柴油机具有比较好的性能。
　　最后，基于上述理论和模拟研究，在船艇上搭建了柴油机膜法富氧燃烧试验系统。采用系泊试验和航行试验的研究方法，考察了船艇柴油机膜法富氧燃烧时的燃烧过程、动力性、经济性和排放性能。结果表明：柴油机进气氧浓度由21％变为23％时，缩短了滞燃期，加速了燃烧过程，提高了燃烧热效率，增大了循环功，增加了有效功率，降低了燃油消耗率，显著减少了碳烟、CO和HC排放，但是明显增加了NOx的生成。