基于响应面法的船用柴油机燃油消耗率与排放性能分析*

（西安航空职业技术学院 西安 710089）

1 引言

根据我国地理环境资料统计数据可知，海拔高度达到1000 m以上的区域面积在国内的总面积占比为56%，其中有32%面积属于海拔达到2000 m以上的高原地区。在这些高海拔地区运行着许多由内燃机提供动力的商用船、乘用船、农业工程设备等。由于高原地区普遍存在大气环境压力偏低的现象，这对柴油机的正常运行造成较大危害，具体表现为动力不足、污染物气体含量上升、运行状态恶化、稳定性变差等［1～5］。为克服上述问题，我国针对在高源地区使用的内燃机制定了相应的国家标准［6］，明确规定了普通增压、自然吸气与高原动力机械各自合理的的海拔高度范围，同时设定了各个海拔条件下动力机械保持正常运行状态的下限参数。对柴油机的排放指标进行控制的最关键部分是要实现颗粒物（PM）与氮氧化物（NOx）含量的同时降低，为克服上述难点，可以采用排气再循环（EGR）方法以及可变截面涡轮增压工艺进行改善。考虑到EGR系统是利用EGR回路来实现进气管和排气管的连通，同时在可变喷嘴涡轮增压器（VNT）和进排气歧管之间也通过物理结构进行连接，而且排气再循环流量以及涡轮叶片都通过排气能量进行驱动，这二个系统间具有明显的耦合作用［9］。所以，必须深入探讨以上三种情况对柴油机的运行成本、动力性与排放性造成的影响，从而显著改善高原地区的柴油机运行性能，同时也可以为各海拔条件下匹配EGR和VNT系统的柴油机提供控制参考标准。……