苏石川[1]2003年在《影响增压柴油机性能与排放主要因素的理论与试验研究》文中研究指明论文的主要特点和创新： 本文的主要特点是利用先进的手段和设备，对CC490ZQ增压柴油机进行了进气、喷雾和燃烧的研究，为增压柴油机运行和结构参数的选择和优化提供了依据。 1．目前叁维螺旋进气道的数值研究绝大部分是在自然吸气状态下，即在相同的进气压力下，研究不同气门升程时的流动状态，从中找出内在的因果关系。而增压条件下的研究至今见，特别是研究不同的进气压力下，不同的气门升程的流动状态。 2．在气道稳态试验时，当进气压力增加到大于20.4Kpa后，真空泵就不能正常的工作而使得吸气压力达不到试验的要求。而对于增压柴油机在正常工况下的进气压力均在20.4Kpa以上，故在这种情况下利用叁维数值计算值来代替试验，作为试验的一种补充，为进一步研究变工况的进气过程提供依据。 3．国内首次完成了多缸直喷式柴油机实机状态下的缸内视频试验。根据所掌握的资料，国外只是在涡流室式柴油机上进行过试验。 4．针对直喷式柴油机的特点，在国内首次完成了利用改进的Curl碰撞—离散模型，并结合湍流模型建立了直喷式柴油机喷雾和燃烧的随机模型，并利用Monte Carlo法进行数值求解。结果表明该模型能比较好地拟缸内燃油的浓度分布、压力及NO的排放。为进一步从随机的角度研究直喷式柴油机的燃烧与排放开辟了新的途径。
夏言[2]2016年在《车用柴油机性能的共性规律研究及瞬态工况测评》文中指出柴油机相较于汽油机,具有有效热效率更高、扭矩特性更好、二氧化碳排放更低的优势,因此,乘用车柴油化是实现汽车节能减排最有效的技术路线之一。概念设计的结果决定了新品柴油机的开发方向与未来的市场竞争力。由于车用柴油机引入的技术日趋复杂,影响其性能的设计以及运行参数从而也在不断增多,且各参数对于柴油机动力性、经济性、排放性的影响方式和程度不尽相同,部分参数之间还互为关联、相互影响、有些甚至互相矛盾,因此在新品柴油机的开发过程中,待优化变量的维度巨大,参数的优化将耗费大量的人力物力。另外,作为移动式内燃动力之一,车用柴油机的性能开发与运行参数的优化标定,通常是在稳态试验台上完成的,而其实际使用工况又大部分是瞬变工况,瞬变工况性能决定了移动式内燃动力的实际使用性能。因此,对车用柴油机实际使用工况下的燃烧过程的状态辨识及其影响参数的提炼、影响方式的共性规律总结及相应智能控制及纠偏技术的应用,也是新品柴油动力车辆开发过程中为达到节能减排目标所急需解决的难点问题之一。本论文致力于攻克以上几个方面的关键科学问题。主要研究内容和研究结果总结如下:(1)采用先进的AVL发动机台架测试系统,对四款先进的车用柴油机开展了详细的试验研究,获得了较为全面的柴油机运行参数和性能参数MAP。通过对试验数据的二次开发,分析、总结得到了不同类型柴油机性能参数的变化规律和关键影响因素。根据柴油机的实际工作情况,修正了IMEP的计算式,提出了进气参数K和缸内稀释参数L的概念,破解了稳态工况下柴油机动力性(IMEP)、排放性(NOx及PM)、燃烧性能参数(燃烧效率、燃烧持续期、燃烧品质参数)等随转速、负荷、过量空气系数、EGR等变化的共性规律。(2)分析了影响柴油机热功转换过程的关键参数,并导出了柴油机燃烧效率随过量空气系数变化的共性规律。将本研究团队提出的有效膨胀效率的概念拓展到柴油机缸内热功转换效率的量化方程上,并在四台先进柴油机上进行了验证。结果表明:该量化方程计算得到的柴油机指示热效率与试验值匹配程度很高,四台柴油机的偏差均在5%以内。通过建立柴油机的指示热效率与过量空气系数、燃烧效率、绝热效率及有效膨胀效率之间的量化关系,进一步细化了柴油机动力性及经济性的控制方程,拓展了同类、不同排量的柴油机之间进行参数移植的范围。(3)采用“瞬时实测信号+稳态插值仿真”的方法,解决了瞬变工况下柴油机扭矩及瞬时油耗率由于传感器的安装困难导致的难以在线、精准检测的问题,并与实测结果进行了对比验证,实现了对柴油机瞬变过程多参数的同步、连续、精准测量,为柴油机变工况下性能的检测、评价与分析提供了一种简便但精准的方法。(4)运用以上开发的柴油机瞬变工况下运行及性能参数的连续检测方法,针对一台车用2.8T增压柴油机,系统地开展了稳态工况下的万有特性试验,以及瞬变负荷试验研究。通过实测信号与软件耦合仿真相结合,展示了相同工况下,稳态与瞬态过程性能表现的异同点,找出了导致两者产生性能差异的关键影响参数,并基于以上总结的柴油机性能与设计及运行参数之间内在联系的共性规律及量化方程,评价了柴油机变工况下缸内燃烧及热功转换过程的优劣,为标定参数的纠偏提供了方向。
陈勇[3]2016年在《高原环境下自然吸气小型柴油机性能及排放量化分析》文中研究表明随着环保要求的愈加严格,内燃机在高原环境下工作时的排放性能受到人们的关注,美国已颁布了高原环境下非道路用柴油机的排放法规,而国内现有研究多以柴油机的高原适应性为主,因此开展高原环境下非道路用柴油机燃烧及排放变化规律的研究具有重要的学术价值和实用意义。本文以186F柴油机为研究对象,采用试验研究与模拟计算相结合的方法对叁个不同海拔高度下非道路用自然吸气柴油机的性能、燃烧、排放的变化规律和机理进行研究。样机试验表明:海拔高度从10m升高到1670m时,柴油机在相同最大输出功率工作时,燃油消耗率增大了5.3%,烟度从1.4BSU增加到2.6BSU。高原环境下,柴油机整机比排放HC、PM明显增大,HC、PM分别增大约43.4%和51.4%,CO和NOX排放的变化较小。柴油机示功图的分析结果是:海拔高度增加,柴油机缸内最高燃烧压力下降,燃烧始点推迟,燃烧品质变差。并且海拔高度越高,燃烧持续期越长,缸内最高平均燃烧温度越高。应用工程软件计算分析了不同海拔高度下标定工况时柴油机缸内燃烧过程的变化,结合试验结果得出:海拔高度增加,柴油机缸内喷射油束贯穿距变长,油束破碎和蒸发过程减缓,使得油气混合均匀性变差,燃烧室近壁面处易形成油气堆积,造成燃烧效率下降。从10m到1000m和1000m到1670m,燃烧效率分别下降了0.9%和2.1%。柴油机的理论循环分析得出:高海拔地区缸内压力升高比减小,初始膨胀比增大,工质的等熵指数减小等,使理论循环热效率随海拔高度增加而下降。而且缸内燃烧温度和排气温度的升高也会造成不可逆损失增大。标定工况时排气污染物的模拟结果得出:虽然高海拔时缸内氧含量下降,但此时燃烧室内高温区域扩大,活塞顶隙的未燃区域又提供了必要的氧气,使得NOX生成速率曲线的“第二峰”峰值要比平原地区大,造成标定工况时NOX排放略有增加。按等功率、等烟度和等过量空气系数的方法研究柴油机标定功率的标定,得出机械控制喷油的自然吸气柴油机,在高海拔地区运行时,为减少环境污染可根据使用地的海拔高度通过限油装置调整标定工况的喷油量,适当减少最大输出功率运行,能满足美国非道路柴油机排放法规的要求。对186F及同类型的柴油机而言,海拔高度每升高1000m,标定功率减小约8%较为适宜。
隋菱歌[4]2012年在《增压柴油机瞬态工况性能仿真及优化》文中指出增压柴油机瞬态工况下燃烧与排放问题在日益严苛的排放法规之下已成为不可回避的焦点问题。为缓解瞬态工况试验研究资金投入量大、试验难度大、试验周期长等难点问题，以CA6DL2-35E3型高压共轨增压中冷柴油机为研究对象，在获取的大量试验数据基础上，构建了基于Matlab/Simulink、GT-Power、STAR-CD和人工神经网络技术的多软件耦合的增压柴油机瞬态工况全程仿真平台。采用台架试验和仿真模拟互为印证、互为补充的研究方法，进行了增压柴油机瞬态性能优化研究，并通过试验，验证了所提出的控制策略的可行性和有效性。主要研究内容及结论总结如下：1.建立了车用柴油机瞬态工况测控平台。该测控平台以CA6DL2-35E3型高压共轨增压中冷柴油机为被测对象，基于瞬态测控设备构建起能够实现毫秒级A/D采集，可完成采样控制、EGR控制、瞬态工况控制和标定系统参数调整的增压柴油机瞬态工况测控平台。整个测控系统满足增压柴油机典型瞬态工况的测控要求。2.基于Matlab/Simulink、GT-Power的耦合技术，建立了增压柴油机瞬态工况仿真平台，通过模拟与试验对比，验证了仿真平台瞬态工况模拟的准确性。在此基础上，以优化空燃比瞬态响应性为目标，对3种不同的喷油控制策略进行了仿真验证。相对于原机―线性‖喷油控制策略，―下凹‖型喷油控制策略喷油量变化率前低后高，虽然整个喷油过程中空燃比基本呈线性趋势下降，但后期大比例喷油加重了油气比例不均衡性，排放恶化，瞬态响应时间过长，不利于瞬态控制。―上抛‖型喷油量控制策略，喷油量变化率前高后低，在瞬变过程的前半段，空燃比虽然下降得比较快，但并没有低于目标工况的稳态值，同时，又能够相对缩短瞬态响应时间，从空燃比的稳定性和操纵性而言均较好。通过仿真控制策略与试验控制策略的效果对比，进一步证实增压柴油机瞬态工况仿真平台实施瞬态优化控制的可行性。3.基于传统燃烧模式和HCCI等新型燃烧模式切换对EGR率阶跃的需求，研究了影响EGR阶跃工况响应性的因素，并提出了EGR阶跃响应性与转矩波动性双目标控制策略。在达到相同的目标EGR阀开度的条件下，开阀速率越大，EGR流量和转矩等参数的瞬态响应性越好；在相同的EGR阀开度、相同的EGR开阀速率条件下，―上抛‖、―线性‖、―下凹‖和―综合‖这4种EGR开阀特性控制策略中―综合型‖控制策略在提高EGR瞬态响应性和降低转矩波动性方面均具有优势。在此定性分析的基础上，利用试验设计DOE的方法进一步对各种―综合型‖控制策略曲线进行了定量分析，并最终确定了EGR阶跃瞬态响应性与转矩波动性双目标优化控制策略：在开阀前1/4时段，EGR阀迅速开阀达3/4开度，在中间的1/2时段内，EGR阀开度保持不变，在后1/4时段，EGR阀完成后1/4的开度行程，并针对于不同工况对于EGR率的不同需要，给出了该控制策略不同EGR率下的分段函数表达。在耦合STAR-CD软件建立的增压柴油机瞬态工况全参数仿真平台基础上，分析了EGR阶跃工况优化控制策略对增压柴油机瞬态性能的影响：与原机―线性型‖控制策略相比，该策略可以缩短EGR响应时间25%～40%左右；与―上抛型‖相比，可以降低10%～18%左右转矩波动。比―线性型‖NOx排放低6％，响应时间短19%；比―上抛型‖Soot排放低11％，生成时间延后17%。4.针对耦合CFD软件进行瞬态排放模拟的局限性，进行了基于神经网络技术的瞬态排放仿真研究。在分析ETC瞬态测试循环的特点基础上，提出了ETC典型工况建模思想；并在瞬态排放神经网络模型的构建上，将转矩瞬变率和空燃比瞬变率线性复合作为瞬态排放神经网络模型的输入层参数；形成了基于Matlab/Simulink、GT-Power、神经网络技术的多软件耦合的增压柴油机瞬态工况全程仿真平台。通过对不同EGR率下十叁工况排放和不同瞬变率工况排放的模拟，验证了该仿真平台的准确性和泛化能力：稳态、瞬态排放验证性模拟差异率分别低于3%和4%，对于瞬态排放的泛化模拟趋势相同，峰值差异率在8%以内。综上，该平台可适用于以控制策略开发为目的ETC典型工况的瞬态模拟。5.针对于瞬态工况下NOx和碳烟控制的矛盾，提出了以烟度不超过一定限值，兼顾NOx排放的基于EGR阀开度反馈的相邻档位调控策略。在对本研究范畴内不同瞬变工况间排放规律和同一瞬变过程内不同瞬变阶段排放规律的分析基础上，从控制策略适用性的角度归纳整合了高、低转矩瞬变率的概念。解决了快速烟度计算、烟度预先估算等建模难点后，最终形成增压柴油机瞬态排放NOx和碳烟综合优化的基于EGR阀开度反馈的相邻档位调控策略。以烟度控制目标为无量纲23%为例，对控制策略的综合优化效果进行了定量分析。一方面，控制策略烟度与EGR阀1档（EGR阀全关）烟度相比，上升约9.5%，但仍比限值低9%，满足控制要求。与EGR阀5档（本试验最大EGR阀开度）相比，明显达到了削除烟度尖锋的目的。另一方面，NOx排放与EGR阀全关1档（EGR阀全关）相比，降低了44%。在不改变控制策略效果的前提下，在已有的柴油机瞬态工况测控平台基础上，增设了4路开度可控EGR阀快速调整回路，进行了增压柴油机瞬态排放综合优化控制策略的验证性试验，模拟结果与试验结果在瞬变趋势和量值上都十分接近，证实了该控制策略的可行性和仿真模拟的有效性。
张祚[5]2009年在《进气富氧对增压柴油机燃烧与排放影响的试验与计算研究》文中研究表明在柴油机上应用进气富氧技术不但可以显着降低碳烟的排放,而且还能够提高燃烧热效率、增加发动机功率密度。为此,国内外研究人员对柴油机富氧燃烧技术和理论进行了积极的探索。本文采取台架试验与模拟计算相结合的研究方法对进气富氧技术与增压技术的联合应用开展研究,探索进气富氧对增压柴油机燃烧与排放的影响规律,对进气富氧技术的发展与完善具有重要意义。在增压中冷柴油机上应用自行设计的氧气供给系统,进行进气中氧气体积百分数分别为21%、22%、23%、24%的富氧燃烧试验。研究发现:在氧气体积百分数21%~24%的范围内,随着进气氧浓度的增加,柴油机的比油耗略有下降,最大输出功率增加,碳烟排放大幅减少,但NOx排放显着增加。而采用减小供油提前角的措施可以实现在有效减少碳烟排放的同时抑制NOx增长的效果。通过测量缸内压力、高压油管压力以及其它运行参数,获取滞燃期、压力升高率、燃烧放热规律等燃烧过程信息,分析探讨了进气富氧对燃烧过程的影响。研究表明:在氧气体积百分数21%~24%的范围内,随着进气氧浓度的增加,柴油机的着火滞燃期明显缩短,着火始点和放热始点前移,缸内最高燃烧压力增大,最大压力升高率和预混放热峰值有先增加后减小的趋势,预混燃烧期缩短,扩散燃烧期放热峰值增大。这是因为进气中氧浓度的增加有助于加快燃油分子的先期氧化反应,加快着火前的化学准备过程,进而缩短滞燃期。而着火的化学准备、预混燃烧速率、滞燃期内喷油量这叁方面的因素共同影响着最大压力升高率和预混放热峰值。基于KIVA-3V软件,对增压柴油机进气富氧燃烧的工作过程进行了模拟计算,获得了缸内压力、缸内气体平均温度、瞬时放热率等燃烧过程参数,进一步从理论上探讨了进气富氧对燃烧过程的影响,并对碳烟、NOx、CO的生成历程进行了分析。结果表明,在氧气体积百分数21%~24%的范围内,随着进气氧浓度的增加,最高燃烧压力和最高燃烧温度不断增大,预混燃烧放热峰值变化不明显,扩散燃烧放热峰值增大,碳烟和CO的排放量有所降低,但NOx排放量显着增加。另外,随着进气氧浓度的增大,燃烧过程中CO生成峰值反而增大,但最终排放量减小。NOx生成量在着火后20°CA内达到最大值,之后一直保持不变。
代子阳[6]2011年在《柴油机电控EGR系统研究与开发》文中认为废气再循环(Exhaust Gas Re-circulation, EGR)技术是目前公认的降低柴油机NOx排放的有效技术措施,国内外都在对这一技术进行研究,并且已经成功得到应用。如何精确合理的控制EGR率是该项技术的关键,这不仅与柴油机系统本身有很大关系,同时与EGR控制系统也有密切联系。本文通过一维模拟计算的方法对柴油机EGR系统工作过程进行了理论分析,并在此基础上进行了EGR电控系统的开发与步进电机驱动式EGR阀的设计。根据柴油机实际工作过程,利用AVL-Boost软件建立了增压车用轻型柴油机原机模型,结合台架试验结果对模型进行了标定。在此基础上增加EGR系统,并对EGR阀及管道进行了结构优化,模拟分析了不同工况下EGR对柴油机燃烧、动力性能和经济性能及NOx排放的影响规律。设计了EGR电控系统软、硬件,并开发了标定软件。电控系统采用C8051F340作为CPU,采集曲轴转速信号、油门位置信号和水温信号,根据这些信号查表计算EGR阀的开度,精确控制EGR率。软件采用模块化设计思想,采用C语言编写。上位机标定软件根据EGR标定试验而设计,实现了通信控制、工况监控、参数修改保存、工况参数曲线显示等功能。通过电控系统的调试实验验证了电控系统的稳定性,可以实现对EGR阀的开度的精确控制。设计了步进电机驱动式EGR阀,并利用一维与叁维耦合计算方法,对阀体结构进行了优化。通过一维模拟计算得到阀门进口和出口的边界条件,作为叁维CFD计算的初始条件,对流场分布进行了模拟计算。最后进行了EGR阀流量特性试验,试验结果表明满足系统对EGR率的要求,并证明了叁维CFD计算在阀门设计中的可行性。
朱坚[7]2005年在《燃烧系统结构参数对柴油机性能影响的试验研究》文中认为作者采用数值模拟计算和试验研究方法,研究了柴油机燃烧系统参数对柴油机混合气形成、性能、燃烧和排放的影响,分别建立了工作过程计算模型、叁维CFD计算分析模型,开发了配气凸轮型线设计软件,以YC6M220涡轮增压柴油机为研究对象,对该机燃烧系统结构参数进行了优化,提出了该机燃烧系统参数优化匹配方案,为柴油机燃烧系统优化匹配方法探索了一条理论计算分析与试验研究相结合的新方法。 首先建立AVL-BOOST模拟计算模型,分析配气凸轮对性能的影响,并通过结合凸轮型线设计软件,对其进行优化设计,并通过试验验证计算结果,使该机性能得到了一定程度提高;对涡轮增压器进行了试验研究,分析了不同进气流量、压比对油耗及排放的影响,对涡轮增压器进行了优化;对不同进气涡流比缸盖进行了试验研究,同时也分析了进气涡流比对发动机性能的影响,选择了涡流比为1.7的缸盖作为优化方案;设计了四种不同结果的燃烧室,应用叁维计算模拟软件STAR-CD进行了燃烧室结构对缸内湍流、混合气形成及浓度分布影响模拟计算研究,研究了燃烧室结构影响燃烧过程、NO_x和微粒排放生成的作用机理,并辅以试验验证;对不同燃烧室结构,及对应的不同供油提前角对性能、燃烧和排放影响进行了试验研究,通过对NO_x与微粒、NO_x与当量油耗率的折中方案来选取了优化的燃烧室结构。 通过本文的研究,YC6M220柴油机优化匹配方案为:涡流比为1.7的缸盖,富源增压器SJ90Ys2和江雁K29(大)加大流量增压器、方案s3凸轮轴、开口直径79的燃烧室。结果表明在供油提前角为11°CA时,排放可在达到美国非道路排放法规T1和北京非道路排放法规的要求,其当量油耗比原机明显降低,这主要是由于优化方案改善了部分负荷油耗。万有特性试验表明,优化后经济区域显着加宽,这也是当量油耗降低的原因。江雁K29(大)增压器优化后经济区域显着加宽,最低经济油耗为206g/kW.h,确定为性能优化方案。
于凯波[8]2017年在《增压柴油机瞬变工况EGR控制策略研究》文中研究指明柴油机是内燃机行业的重要组成部分,其保有量在动力机械中处于前列。当前,减排与节能的两重压力制约着柴油机的发展。为了实现柴油机欧Ⅵ及更高的排放法规,联合使用高压共轨系统与排放后处理系统是必然趋势。然而,由于瞬变过程中进气迟滞、热氛围差等问题突出,整体的排放水平仍然较高。为了解决车用增压柴油机瞬变过程排放恶化问题,本文基于ETC(欧洲瞬态测试循环)中典型的瞬变过程(恒转速增转矩,1650 r/min,10%-100%负荷,5s瞬变时间),研究通过结合二级增压系统、EGR系统和高压共轨系统实施优化,实现瞬变过程烟度、NOx排放和油耗率叁者折中的目标(烟度峰值低于10%,有效燃油消耗率恶化率小于10%)。第一部分研究工作,建立了基于CAN总线的瞬变测控平台。基于simulink编程,并在dSPACE平台上实现瞬变油门信号控制、EGR阀控制、EGR率计算、NOx及温度、压力等信号的采集。得到如下结论:1.通过进排气中的氧浓度值计算EGR率,并使用压力信号进行修正可以快速、准确的获取瞬变过程EGR率数值。2.通过CAN总线方式可以极大缩减测控平台上的线束布置,提高测控系统的可靠性,并在主控机上实现各参数的快速、同步、准确采集。3.B50工况(1650 r/min、50%负荷)下EGR阀从全开至全关大约经历0.2s,从全关至全开大约经历0.3s。EGR率变化的延迟时间在0.3s左右。进气压力、排气氧浓度NOx和消光烟度的响应均在0.5s之内。其延迟主要受EGR阀动作延迟、缸内燃烧过程、传感器布置等的影响,但总的来说,均能满足本试验要求。第二部分研究工作,从EGR阀的开环和闭环控制入手,研究实现瞬变过程中EGR控制的可行性。得到如下结论:1.基础样机瞬变工况存在的主要问题之一是NOx排放值过高(全负荷时接近900ppm)。此外,由于瞬变过程进气严重滞后于供油(燃烧恶化),涡前压力激增(泵气损失增加),导致瞬变过程有效燃油消耗率恶化严重。但得益于二级增压系统对进气量的提升(较之单级增压),消光烟度值较低(峰值为5.9%)。2.基于稳态优化EGR阀开度的开环控制会引起瞬变过程EGR率超调,燃烧恶化,消光烟度激增;瞬变过程恒定EGR阀开度时,最大允许EGR阀开度为10%,否则同样会引起消光烟度激增问题;针对瞬变过程的不同阶段,有区别的提出EGR阀的“前期开启、中期关闭、后期打开”策略(1.5s前开启10%、1.5s-4.0s关闭、4.0s后开启10%)可以初步实现烟度、NOx和油耗率折中(NOx排放最大降幅33.9%,消光烟度峰值增幅为16.9%,且有效燃油消耗率最大降幅高达13.0%)的目标。3.为了在瞬变过程中引进适量EGR,EGR阀的闭环控制策略具有极好的应用前景。但反馈变量的选择至关重要,要求反馈变量能反应发动机系统的当前状态,且具有响应快速、反应准确、工作可靠以及测量方便等特征。在EGR率、进气量、进气氧浓度、排气氧浓度中,选择排气氧浓度为反馈变量,并结合使用修正的瞬变控制MAP时,NOx排放峰值为548 ppm(原机900 ppm),消光烟度峰值为15.8%(原机5.9%),有效燃油消耗率与原机相当。第叁部分研究工作,在基于排气氧浓度的闭环EGR阀控制基础上,依次研究了喷油压力和喷油正时对瞬变性能的共同优化。得到的主要结论如下:1.喷油压力的调整对表观参数(进气量、空燃比、排气氧浓度)的影响极小,即基本不影响基于氧浓度反馈的闭环控制过程;小负荷时,增加喷油压力对于改善排放性能帮助极小,却引起油耗增加;中大负荷时,增加喷油压力可以显着改善燃烧过程,对于削减烟度排放极为有利。“60%负荷”策略下,消光烟度峰值为11.8%,且NOx排放峰值不变,仅在大负荷区域小幅增加(最大增幅17.2%)。2.喷油正时调整对瞬变过程性能及排放的影响显着。喷油正时延后时,燃烧相位后移,燃烧热效率下降,但可以促进碳烟的后期氧化过程。当主喷正时延迟6°CA时,NOx排放最大降幅为38.5%,消光烟度峰值仅为3.8%(降幅74.3%)。3.合理控制喷油参数起作用的负荷区间时可以充分发挥喷油参数(喷油压力、主喷正时)的优势,从而得到优化的综合性能。最终确定“60%负荷”的分段增油压(20MPa)策略结合“60%-90%负荷”的分段延迟主喷正时(推迟6°CA)策略,在不影响动力性的前提下得到的消光烟度峰值为9.6%(原机5.9%),NOx排放峰值为597 ppm(原机900 ppm)。
朱睿[9]2015年在《重型柴油机二级增压与EGR系统优化匹配研究》文中研究说明内燃机作为现代汽车的主要动力装置在世界范围内得到了广泛的应用，在推动社会经济发展的同时也给能源与环境造成巨大的压力。随着世界各国排放法规与油耗标准的逐渐加严，柴油机以其热效率高、燃油消耗率低、CO2排放低等优势，受到消费者及内燃机生产商的青睐，其技术也朝着近零排放、超低油耗、高功率密度的更高目标发展。为了改善柴油机的综合性能，采用先进的二级增压技术，实现高增压甚至超高增压，增加进入气缸的新鲜充量，允许喷入更多的燃油提高发动机的升功率，由于增加了进气流量，改善了缸内燃烧状况，柴油机燃油消耗率及排气烟度均得到有效降低。二级增压系统高、低压级涡轮能量分配通过废气旁通阀进行调节，有利于实现全工况范围的优化。此外，通过采用二级增压技术增加进气充量，可在一定程度上增大缸内氧浓度，能够为引入EGR进一步降低NOx提供良好条件。本文针对某重型6缸直列柴油机，建立并进一步完善了EGR系统，试验对比研究了单级增压与二级增压燃烧及排放性能，并通过改变进气中引入的EGR量，研究EGR对二级增压柴油机性能、燃烧及排放的影响规律，确定了实现发动机高效低排放的最优EGR控制方案。研究结果表明，二级增压系统可以提高柴油机低速全负荷工况的动力性，同时有助于改善其中、低转速全负荷工况下的燃油经济性。随着转速的升高，二级增压柴油机比原机单级增压更快到达更高效的空燃比区域（25-30），从而在这区域获得较低的燃油消耗率。柴油机采用二级增压可以显着降低CO和微粒的比排放量，且HC排放量的下降幅度可达44%。由于二级增压能够大幅度提高柴油机的进气量和空燃比，采用EGR系统能够采用更高的EGR率，随EGR率增加，柴油机缸内爆发压力明显下降，放热率峰值与滞燃期基本不变。在排放方面，二级增压柴油机烟度值随EGR率的增加上升幅度较小，NOx排放下降的空间更大，在c50工况点，经优化后确定的EGR率为20%，NOx下降的幅度达到70%，Soot值上升幅度较小，HC排放基本不变，CO排放也在可接受范围内。在试验研究的基础上，本文应用GT-Power发动机仿真软件对加装高压EGR系统的二级增压重型柴油机作进一步的优化匹配研究工作。模拟计算结果显示，通过对废气旁通阀控制策略的优化，重新分配各工况下高、低压级涡轮排气能量，能够使柴油机在中、低转速外特性工况下的有效燃油消耗率进一步降低，转矩有所提高，有利于提升柴油机的综合性能；通过级间中冷器对低压级压气机出口空气进行冷却，可以改善高压级压气机的工作效率，从而提高柴油机的经济性和动力性，且高负荷工况下的二级增压柴油机经济性的改善效果比低负荷工况下更为显着。
彭益源[10]2010年在《富氧进气和掺水乳化对增压柴油机燃烧和排放影响的研究》文中进行了进一步梳理在柴油机上应用进气富氧技术不但可以显着降低碳烟的排放,而且还能够提高燃烧热效率、增加发动机功率密度。为此,国内外研究人员对柴油机富氧燃烧技术和理论进行了积极的探索。本文对进气富氧技术在增压柴油机上结合缸内净化开展台架试验研究,并与缸内掺水燃烧相结合,探索进气富氧对增压柴油机燃烧与排放的影响规律。应用自行设计的氧气供给系统在增压中冷柴油机上,在氧气体积百分数为21%-30%的范围内进行试验研究,考察进气富氧对燃烧过程和排放的影响。结果表明：随着进气氧浓度的增加,加快了着火前的化学准备过程,柴油机的着火滞燃期明显缩短,缸内最高燃烧压力增大,温度升高,最大压力升高率却有减小的趋势,而且发动机的平稳性增加,油耗减少。在排放方面,由于发动机富氧燃烧使缸内氧浓度增加和对缸内燃烧过程的改善,使碳烟、CO排放随进气氧浓度增加而降低,但也使得NO排放随进气氧浓度的增加,呈快速增长的趋势。因此,NO排放成为制约富氧应用的瓶颈。对乳化剂进行了选取,配制乳化柴油进行柴油机掺水燃烧,试验表明：含水的W／O型乳化柴油能够在柴油机上正常燃烧,在试验过程中不需要改动发动机的任何结构参数,但是最大负荷略有下降。试验中随着燃料中含水量的增加,CO排放增加,碳烟排放降低,排气温度降低,掺水燃烧对于降低NO的排放也有明显效果,每增加10%的水,NO大约能降低160ppm；随着进气氧浓度的增加,CO能控制在较低的水平；同时碳烟排放也可以控制在较低的水平,发动机进气富氧时燃烧乳化柴油,NO排放随进气氧浓度变化总的趋势与燃烧柴油一样,呈上升趋势。由于水的蒸发吸热,随着含水量的增加使滞燃期增加,压力升高率增加,发动机工作粗暴,其压力循环变动增加。
参考文献：
[1]. 影响增压柴油机性能与排放主要因素的理论与试验研究[D]. 苏石川. 浙江大学. 2003
[2]. 车用柴油机性能的共性规律研究及瞬态工况测评[D]. 夏言. 湖南大学. 2016
[3]. 高原环境下自然吸气小型柴油机性能及排放量化分析[D]. 陈勇. 江苏大学. 2016
[4]. 增压柴油机瞬态工况性能仿真及优化[D]. 隋菱歌. 吉林大学. 2012
[5]. 进气富氧对增压柴油机燃烧与排放影响的试验与计算研究[D]. 张祚. 天津大学. 2009
[6]. 柴油机电控EGR系统研究与开发[D]. 代子阳. 江南大学. 2011
[7]. 燃烧系统结构参数对柴油机性能影响的试验研究[D]. 朱坚. 广西大学. 2005
[8]. 增压柴油机瞬变工况EGR控制策略研究[D]. 于凯波. 吉林大学. 2017
[9]. 重型柴油机二级增压与EGR系统优化匹配研究[D]. 朱睿. 吉林大学. 2015
[10]. 富氧进气和掺水乳化对增压柴油机燃烧和排放影响的研究[D]. 彭益源. 昆明理工大学. 2010
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