變工況條件對船用二沖程低速柴油機掃氣過程的影響

崔 磊，張小玉，王懷印

(1.中船動力研究院有限公司，上海 201206；2.天津大學機械工程學院，天津 300072)

隨著國際航運業的快速發展，船舶逐漸向高功率、高集成和大型化發展，而船用低速機由于功率大、可靠性高及經濟性優良等優點，已被作為主機廣泛應用于大型船舶中[1].但是，目前大部分船用低速機燃料均以低質重油為主，其中含有大量雜質，在燃燒過程中會向大氣排出大量有害物質.為了應對環境污染問題，國際海事組織(IMO)制定的Tier III 排放標準對NOx和SOx排放做出了嚴格限制[2]，因此開發滿足Tier III 排放標準的船用低速機是目前船用柴油機研發機構的重要工作方向.

船用低速柴油機的掃氣過程具有排出廢氣、為缸內提供新鮮空氣、形成渦流保證均勻油氣混合以及冷卻機械部件的作用.因此，良好的掃氣過程可為提高發動機功率、降低燃油消耗率與排放、減小發動機循環變動和增強發動機可靠性提供有力保障[3-4].

本文基于前期研究中搭建的掃氣流動試驗臺[5]，通過三維激光粒子測速系統對不同工況下的缸內穩態掃氣過程進行光學試驗，主要分析缸內流場的形態結構、演變規律、流量系數、渦流比及掃氣均勻性等.

1 實驗裝置

1.1 掃氣流動試驗臺

本研究中掃氣流動試驗臺基于6EX340EF 柴油機單缸結構，同時借鑒已有研究中的試驗臺[6-9]進行改良搭建，其整體結構如圖1 所示.掃氣流動試驗臺中的光學測試缸套采用聚甲基丙烯酸甲酯制造，內徑D＝340 mm；氣缸底端缸壁周圍均勻分布了24 個環形掃氣口，其結構尺寸與原機相同，掃氣口高度108 mm；……