本文關(guān)鍵詞：大EGR率下柴油機(jī)燃用生物柴油工作特性研究

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【摘要】：傳統(tǒng)柴油機(jī)燃燒模式存在Soot和NOx排放的trade-off關(guān)系,通過超高EGR率實(shí)現(xiàn)低溫燃燒工作模式能夠很有效的實(shí)現(xiàn)Soot排放和NOx排放的雙降。采用替代燃料,尤其是含氧燃料的使用能夠使上述工作模式的性能得到進(jìn)一步的提升�；谝陨�,以VMR425增壓柴油機(jī)為研究對象進(jìn)行了大EGR率下柴油機(jī)燃用生物柴油的工作特性研究以及瞬態(tài)工況的控制方法研究。為了實(shí)現(xiàn)大EGR率,本研究首先進(jìn)行了發(fā)動機(jī)臺架改造,利用文丘里效應(yīng),在EGR閥后端加裝了用于EGR閥背壓調(diào)節(jié)的電子節(jié)氣門。通過發(fā)動機(jī)臺架試驗(yàn),驗(yàn)證并總結(jié)了EGR技術(shù)及生物柴油含氧燃料對柴油機(jī)工作特性的影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,以GT-POWER為軟件平臺,構(gòu)建了渦輪增壓柴油機(jī)仿真模型,利用Simulink建立了節(jié)氣門物理模型,并對上述模型進(jìn)行了校核。面向?qū)嵱?從化學(xué)反應(yīng)機(jī)理入手分析了普通柴油與生物柴油的特性差異,得出可以利用柴油機(jī)工作狀態(tài)下的循環(huán)油量、EGR率、進(jìn)氣壓力及排氣氧濃度四項(xiàng)參數(shù)表征其燃料中生物柴油摻混比例,利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了生物柴油摻混比例辨識模型,并驗(yàn)證了辨識模型的有效性。搭建了GT-POWER與Simulink的聯(lián)合仿真平臺,進(jìn)行了EGR率邊界值選取和瞬態(tài)加載過程的控制研究。研究表明,空燃比和轉(zhuǎn)矩輸出率為EGR率控制邊界選取的主要依據(jù),且不同摻混比例下邊界值不同。于此,研究了大EGR率下燃用生物柴油的瞬態(tài)加載過程控制。提出了基于負(fù)荷變化率的節(jié)氣門開度修正方法,提高了瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩響應(yīng)性。
【關(guān)鍵詞】：生物柴油 大EGR率 摻混比例 瞬態(tài)過程控制
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK421
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第1章 緒論11-24
• 1.1 柴油機(jī)排放控制發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.1.1 選擇性催化還原技術(shù)11
• 1.1.2 廢氣再循環(huán)技術(shù)11-12
• 1.1.3 顆粒物捕集技術(shù)12
• 1.1.4 氧化催化劑12
• 1.2 柴油機(jī)新型燃燒方式12-16
• 1.2.1 柴油機(jī)傳統(tǒng)燃燒機(jī)理12-13
• 1.2.2 新型燃燒方式13-16
• 1.3 替代燃料的發(fā)展及研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3.1 氣體代用燃料16-17
• 1.3.2 醇類燃料17
• 1.3.3 二甲醚17-18
• 1.3.4 生物柴油18-19
• 1.4 人工智能算法簡介19-21
• 1.4.1 遺傳算法19-20
• 1.4.2 模擬退火算法20
• 1.4.3 蟻群算法20
• 1.4.4 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)20-21
• 1.5 課題的研究目的、意義和主要工作內(nèi)容21-24
• 第2章 柴油機(jī)燃用生物柴油耦合EGR的試驗(yàn)研究24-41
• 2.1 試驗(yàn)裝置簡介24-27
• 2.1.1 試驗(yàn)用發(fā)動機(jī)24-25
• 2.1.2 發(fā)動機(jī)進(jìn)排氣管路改造25
• 2.1.3 試驗(yàn)主要儀器設(shè)備25-27
• 2.2 生物柴油與普通柴油理化特性對比27-28
• 2.3 EGR對普通柴油燃燒及排放的影響28-38
• 2.3.1 固定循環(huán)油量下EGR率的影響29-33
• 2.3.2 不同負(fù)荷工況下EGR率的影響33-38
• 2.4 生物柴油與普通柴油對比試驗(yàn)38-40
• 2.5 本章小結(jié)40-41
• 第3章 柴油機(jī)仿真模型的建立及校核41-67
• 3.1 柴油機(jī)缸內(nèi)基本方程及燃燒模型41-47
• 3.1.1 缸內(nèi)工作工程基本方程42
• 3.1.2 氣缸周壁傳熱模型42-43
• 3.1.3 缸內(nèi)燃燒模型43-45
• 3.1.4 GT-POWER提供的燃燒模型簡介45-47
• 3.2 單缸機(jī)下燃燒模型的標(biāo)定47-52
• 3.3 柴油機(jī)整機(jī)仿真模型的建立及標(biāo)定52-55
• 3.3.1 仿真模型的建立52
• 3.3.2 模型主要參數(shù)的設(shè)置52-54
• 3.3.3 整機(jī)模型排放模型的標(biāo)定54
• 3.3.4 仿真模型的校核54-55
• 3.4 生物柴油燃料特性的設(shè)置55-59
• 3.5 電子節(jié)氣門模型的建立59-65
• 3.5.1 電子節(jié)氣門的結(jié)構(gòu)及工作原理59-62
• 3.5.2 基于Simulink的節(jié)氣門模型建立62-65
• 3.5.3 節(jié)氣門響應(yīng)性研究65
• 3.6 本章小結(jié)65-67
• 第4章 柴油機(jī)燃用生物柴油燃料配比辨識算法研究67-80
• 4.1 燃料摻混比例理論模型67-72
• 4.1.1 數(shù)學(xué)模型的建立67-70
• 4.1.2 摻混比例建模數(shù)據(jù)獲取70-72
• 4.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與算法研究72-74
• 4.3 MATLAB下神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型建模流程74-76
• 4.4 模型的訓(xùn)練與校核76-78
• 4.5 本章小結(jié)78-80
• 第5章 柴油機(jī)大EGR率下瞬態(tài)過程控制研究80-98
• 5.1 柴油機(jī)大EGR率下瞬態(tài)控制80-87
• 5.1.1 基于節(jié)氣門的瞬態(tài)控制方法80-81
• 5.1.2 瞬態(tài)過程節(jié)氣門控制邊界設(shè)定81-87
• 5.2 基于GT-POWER和Simulink聯(lián)合仿真的瞬態(tài)過程仿真87-91
• 5.2.1 基于節(jié)氣門控制的聯(lián)合仿真平臺87-89
• 5.2.2 摻混比例預(yù)測模塊89-91
• 5.3 發(fā)動機(jī)瞬態(tài)加載過程控制研究91-97
• 5.3.1 固定節(jié)氣門開度的瞬態(tài)加載過程91-92
• 5.3.2 摻混比例預(yù)測對瞬態(tài)加載過程影響研究92-94
• 5.3.3 基于轉(zhuǎn)矩輸出率的節(jié)氣門開度控制94-95
• 5.3.4 基于負(fù)荷變化率的瞬態(tài)節(jié)氣門開度修正95-97
• 5.4 本章小結(jié)97-98
• 結(jié)論98-100
• 全文總結(jié)98-99
• 展望99-100
• 參考文獻(xiàn)100-104
• 附錄104-106
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單106-107
• 致謝107

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