摘 要

为了达到日益严格的排放标准，满足国际海事组织最新排放要求，可以用船用中速双燃料发动机技术实现减排，并且通过优化系统参数，可以达到优化船用发动机性能的效果，提高发动机的整体性能。因此全球各地对船用双燃料发动机的关注度不断增加。通过开展配气相位对船用中速双燃料发动机整体性能的影响的研究可以为船用中速双燃料发动机的研发和性能的优化提供一定的技术支持。本文以某船用中速双燃料发动机为研究对象，采用等热值当量处理不同比例的混合燃料，对其进行了以下研究工作：

（1）收集船用中速双燃料发动机的基本参数，分析其的结构特点，掌握其工作原理，将发动机分解成若干个简单的子模型，利用AVL BOOST软件将各个子模型连接起来，完成发动机模型的搭建工作。

（2）发动机仿真模型初步搭建成功，双燃料发动机在100%负荷下的参数输入到相应的子模型中。通过AVL BOOST软件对模型进行仿真计算，得出一系列结果参数。将输出结果与第三方仿真参数相对比，完成模型的校验工作。

（3）利用校正后的发动机仿真模型对船用中速双燃料发动机的进行进气配气相位的优化，并分析配气相位对船用中速双燃料发动机的影响，得到最佳进气配气相位。

关键词：AVL BOOST；双燃料；微引燃

Abstract

In order to meet increasingly stringent emission standards and meet the latest emission requirements of the International Maritime Organization. Using marine medium-speed dual-fuel engine technology can reduce emissions, and by optimizing the system parameters can achieve optimizing the overall performance of the engine. So the attention all over the world for marine dual fuel engines is increasing. We can provide some technical support for the development through the researching the valve Timing of the medium-speed marine dual fuel engine .Taking a medium-speed marine dual fuel engines as the study, using the calorific value equivalent to deal with different proportions of mixed fuel, the following work was carried out.
(1) Collect basic parameters of marine medium-speed dual-fuel engine, analyze its structure characteristics, grasp it works. The engine is divided into several simple sub-models, Using AVL BOOST software link each sub-model and set up the engine model.
(2) After the initial success of establishing the engine simulation mode，we enter the corresponding parameters of the dual fuel engine at 100% load to the sub-model. Using the AVL BOOST software calculated a series of results of output parameters. Compared with the third output. Complete verification.

(3)Using the model corrected optimizate the intake phase of Marine medium-speed dual-fuel engine and gain the best valve.

Key words: AVL BOOST； Dual Fuel；Pilot-ignited

目 录

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2船用双燃料发动机国内外研究现况 2

1.3本文研究内容 3

1.4本章小结 4

第二章 船用双燃料发动机过程仿真理论基础 5

2.1船用中速双燃料发动机工作原理 5

2.2 AVL BOOST模型数值模拟过程中基本假设 6

2.3微分方程 6

2.3.1能量守恒方程 6

2.3.2质量守恒方程 7

2.4燃烧放热率 7

2.4.1单韦伯模型 8

2.4.2传热模型 8

2.5本章小结 9

第三章 船用中双燃料发动机的建模 10

3.1仿真软件 10

3.2船用中速发动机模型的组成 10

3.3船用中速双燃料发动机仿真模型的建立 11

3.3.1仿真模型的建立步骤 11

3.4参数设置 12

3.4.1全局变量的输入 12

3.4.2涡轮增压器参数设置 12

3.4.3中冷器参数设置 13

3.4.4燃气喷射阀参数设置 13

3.4.5气缸参数设置 13

3.4.6系统边界条件参数设置 14

3.4.7 进排气系统参数设置 14

3.5仿真模型基本参数 15

3.6仿真模型校验 15

3.7本章小结 16

第四章 模型优化 17

4.1配气相位优化 17

4.2本章小结 18

第五章 结论与展望 19

5.1总结 19

5.2展望 19

参考文献 20

致 谢 21

第一章 绪论

1.1研究背景

随着科技的发展，内燃机得到了广泛的使用。虽然内燃机的使用提高了人们的生活质量，但能源危机和环境污染也随之而来。一方面是由于内燃机的广泛使用导致了石油的过度开采，人们可利用的石化能源随之减少。另一个原因是由于内燃机靠燃烧石油为机械提供动力，但其燃烧所排放的废气加重了环境的污染。考虑到节能和环保问题的日益严重，海洋环境保护委员会在2013年5月17日第六十五次大会上讨论并通过了关于氮氧化物排放的修订草案——《防止船舶污染国际公约》附则五的有关内容。至此，世界各国也逐渐意识到了节能减排的重要性。从Tier I 到Tier II的标准来看，氮氧化合物的排放量仅在原基础上降低了15%--20%，但从Tier II到Tier III却是降低了80%之多（如图1.1）^[11]。修订草案的通过，一方面显示了国际海事组织治理氮氧化合物的决心，另一方面却又抛给船舶运输业一大难题。