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随着航运业的快速发展,全球营运船舶数量持续增加,船舶柴油机排气中的NO_X等污染物对大气环境造成的危害愈加严重。从2005年5月19日起国际海事组织(IMO)的MARPOL73/78公约附则Ⅵ《防止船舶造成空气污染规则》已经正式开始实施。为了满足日益严格的排放法规,寻找高效清洁新的燃烧方式已是刻不容缓的工作。均质压燃(Homogeneous Charge Compression Ignition,HCCI)结合了传统火花点火内燃机和压燃式柴油机的优点,具有效率高、低NO_X排放的潜质,已成为研究的热点。本文首先在传统的单区模型基础上建立了正庚烷HCCI燃烧模型,其特点是将正庚烷的详细化学反应动力学机理和NO_X生成机理运用到模型中,更加接近HCCI燃烧的真实过程;然后利用化学动力学计算软件包CHEMKIN对正庚烷HCCI船舶柴油机的燃烧过程进行数值模拟研究。对燃烧过程的模拟发现正庚烷HCCI燃烧过程由低温反应区、中温反应区和高温反应区三个阶段构成。在此基础上,对压缩比、进气温度、进气压力、过量空气系数和转速等参数变化对燃烧过程的影响做了进一步的探讨。本文同时结合NO_X生成三因素—缸内温度、氧气浓度及氧气和氮气在高温下的滞留时间,对正庚烷HCCI船舶柴油机的NO_X的生成和排放过程进行了较为深入的研究,也在此基础上探讨了进气温度、进气压力、压缩比、过量空气系数和转速等参数变化对NO_X生成过程及排放量的影响,并尝试分析了这些运行参数的改变对NO_X生成三因素的影响。最后本文以所用的柴油机NO_X排放的实际运行数据为基础,模拟计算了在同等工况下正庚烷HCCI柴油机的NO_X排放数据,在理论上证明了HCCI燃烧方式优良的低NO_X排放特性。