Влияние параметров впрыска топлива на рабочие характеристики и образование выбросов в судовом дизельном двигателе с большим диаметром цилиндра

Снижения выбросов оксидов азота (NOx) и сажи из судовых дизельных двигателей можно добиться за счёт применения стратегий многократного впрыска, аналогичных используемым в автомобильных двигателях. В настоящем вычислительном исследовании изучается возможность улучшения работы крупного двухтактного судового дизельного двигателя при полной нагрузке за счёт реализации соответствующего пилотного впрыска. Используется вычислительный гидродинамический код на основе KIVA-3 в сочетании с эволюционным алгоритмом. Многокритериальная оптимизация двигателя выполняется посредством параметризации профилей впрыска топлива четырьмя проектными переменными, которые полностью определяют пилотный и основной впрыски. Определены две целевые функции: конечная концентрация NOx и удельный расход топочного топлива (SFOC), нормированные на соответствующие значения для базового случая непрерывного впрыска. Рассмотрены три постановки задачи: во-первых, задача без ограничений; во-вторых, задача с ограничением по максимальному давлению в цилиндре; в-третьих, задача с ограничениями по максимальному давлению и минимальной работе за рабочий цикл двигателя. Установлено, что как в задаче без ограничений, так и в задаче с одним ограничением оптимальные решения характеризуются существенным снижением выбросов NOx — примерно на 15–20% — и SFOC — примерно на 2%. При наложении обоих ограничений улучшения выражены слабее. Представлен подробный анализ чувствительности к влиянию каждой из проектных переменных. © Авторы, 2011.