摘 要

人与自然如何更好地和谐相处一直以来是人类面临的巨大难题，人类社会在追求经济发展的同时，不可避免地对大自然造成了一定的危害，因此寻找一个折衷的方案是十分重要的。随着国内船用柴油机的广泛使用以及日益严峻的船用柴油机排放法规要求，国内的排放控制技术研发迫在眉睫。为了达到排放法规要求，许多排放控制技术层出不穷，如废气再循环EGR技术，电控喷射技术和米勒循环技术。本文主要研究了米勒循环对于船用柴油机排气污染物的影响，研究结果显示，应用了米勒循环的柴油机与原机相比降低了NOx排放和CO2排放，但是与此同时却造成了碳氢化合物HC以及CO排放增多，由此可见单一使用米勒循环降低船用柴油机排放利弊参半。

关键词：米勒循环 船用柴油机 排放法规 减排

Abstract

How to live in harmony with nature has always been a huge problem for human beings. While pursuing economic development, human society inevitably does some harm to nature. Therefore, it is very important to find a compromise solution. With the widespread use of domestic Marine diesel engines and increasingly stringent Marine diesel emission regulations, domestic emission control technology research and development is imminent. In order to meet the emission regulations, many emission control technologies have emerged, such as EGR, electric injection technology and miller cycle technology. This paper mainly studies the influence of miller cycle on the exhaust pollutants of Marine diesel engines. The research results show that compared with the original engines, the diesel engines using miller cycle reduce NOx and CO2 emissions, but at the same time lead to the increase of HC and CO emissions of hydrocarbons. Thus it can be seen that the single use of miller cycle to reduce the emission of Marine diesel engines has both advantages and disadvantages

Keywords: Miller cycle ; marine diesel engine; emission legislation; emission reduction

目录

第1章 绪论 2

1.1 研究背景 2

1.2 研究目的及意义 2

1.3 目前国内外研究现状 2

第2章 船用柴油机排放及法规标准 3

2.1 船用柴油机排放污染物 3

2.1.1 船用柴油机排放污染物类型及生成机理 3

2.1.2 不同排放物的危害 4

2.2 船用柴油机排放法规 5

2.2.1 国内排放法规要求及限值 5

2.2.2 国外排放法规概述 8

2.2.3 国内与国外排放法规的比较和未来发展的期望 8

第3章 船用柴油机机内处理技术 9

3.1 废气再循环EGR技术 9

3.1.1 废气再循环技术的优点 9

3.1.2 废气再循环技术的缺点 10

第4章 船用柴油机米勒循环基本原理 10

4.1 可变气门正时技术VVT介绍 10

4.2 米勒循环的由来 11

4.3 米勒循环柴油机的工作原理 11

第5章 台架试验研究 12

5.1 台架试验主要对象与主要测量设备 12

5.1.1 NDIR分析仪工作原理 12

5.1.2 HCLD分析仪工作原理 12

5.1.3 HFID分析仪工作原理 13

5.2 试验数据计算 13

5.2.1 原始试验数据 13

5.2.2 废气中各污染物成分排放计算过程 15

第6章 结论 21

6.1 试验计算结果分析 21

6.2 米勒循环使用建议 21

参考文献 22

致谢 23

绪论

研究背景

保护环境，维护大自然生态和平是全人类应尽的义务，人们在使用任何机械和产品的同时要尽量减少其产生的污染排放。在我所学的专业中，船舶柴油机由于其污染排放多而杂且污染性危害性强的特性，在使用过程中受到了各种各样的限制以减少其排放。国际海事组织（International Maritime Organization,IMO）对于船用柴油机中的NOx,碳烟Soot以及HC等污染物排放日益严格，其中NOx的排放要求最为严格，Tier3的NOx排放限值比Tier1降低了近百分之80，这给船用柴油机科研人员和企业带来了巨大的压力，并且一定程度上引导了船用柴油机的发展方向。

研究目的及意义

由于严峻的形势，许多针对NOx的排放控制措施层出不穷，主要分为机内处理和机外后处理两种。机内处理包括进气加湿，推迟喷油正时，高压喷射，EGR废气再循环和米勒循环等；机外后处理主要是催化转化法。一般情况下，先采用机内处理，因为机外后处理需要添加设备，价格昂贵。我所研究的课题是关于米勒循环的，米勒循环在四冲程柴油机中通常可以分为提前关闭进气门（EIVC）^【1】和延迟关闭进气门（LIVC）两种，由于船用低速二冲程柴油机中扫气口是固定的，无法通过调整进气参数使得压缩比小于膨胀比，因此只能延迟柴油机的排气阀关闭，通过推迟排气阀关闭时刻延长了排气持续期使得更多的缸内气体通过排气阀排出，当排气阀关闭之后，封闭在缸内的气体减少，从而达到减小压缩比的效果。米勒循环降低NOx排放机理可以简单地理解为减少进气量（氧含量减少）和燃烧温度降低，抑制了NOx的生成条件，再加上使用米勒循环的成本较低以及对原机的影响不是很大的特点，很受国内外科研人员的欢迎。

目前国内外研究现状

虽然米勒循环一定程度上能够减少NOx排放，但是它由于牺牲了进气量，导致输出扭矩不够，柴油机功率降低，而且对碳烟Soot排放影响较大，油耗率也会上升，除此以外，单一的运用米勒循环很难达到Tier3的排放要求，因此目前国内外都是将米勒循环与机内处理措施相结合，在达到排放要求的同时，尽可能保持柴油机的经济性，可靠性和做功能力不变。比如将米勒循环和可调两级增压两种减排方式联合使用^【2】；对于船用的中速柴油机可以使用米勒循环与进气加湿相结合^【3】以及外部废气再循环和米勒循环结合^【4】等措施；对于大功率的中速柴油机，有科研人员研究出采用米勒正时，压缩比和喷油正时结合的方式降低NOx排放^【5】。

就目前国内外的研究来看，大多数研究人员都是应用米勒循环技术来解决船用中速柴油机的排放问题，对于船用低速柴油机的研究较少，这和国内外的船舶类型比例有一定的关系。