本文關(guān)鍵詞：燃燒特征參數(shù)對柴油機性能的影響研究

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【摘要】：目前柴油機的發(fā)展方向為高效率和低排放。優(yōu)化缸內(nèi)燃燒過程以實現(xiàn)機內(nèi)凈化NOx和煙度是解決排放問題的根本手段。本研究以重型高壓共軌增壓中冷柴油機為研究對象，借助INCA標定系統(tǒng)，通過試驗研究了噴油參數(shù)、噴射模式和EGR等單因素及多因素耦合對柴油機燃燒過程和排放的影響，并探索達到國Ⅳ排放的技術(shù)措施。 第一部分研究了單因素邊界條件對柴油機燃燒特征參數(shù)的影響，并分析了典型特征參數(shù)CA50和燃燒持續(xù)期與排放及經(jīng)濟型映射關(guān)系。試驗在1650r/min轉(zhuǎn)速50%負荷工況下進行，具體結(jié)論如下： 1)噴射壓力對CA50和燃燒持續(xù)期有顯著影響，提升噴射壓力能夠使CA50提前，，燃燒持續(xù)期縮短；CA50隨噴油正時的提前而前移且呈近似線性關(guān)系，而噴射正時對燃燒持續(xù)期影響不明顯。隨CA50前移，燃油消耗率降低，熱效率升高，但CA50提前至一定程度(10°CAATDC)后出現(xiàn)拐點，噴射正時過早，會引起燃燒過程粗暴。 2)主后噴兩段噴射能夠降低缸內(nèi)最高溫度，有效降低NOx和煙度排放，但存在最優(yōu)主后噴間隔，然而，過大后噴射油量容易引起燃油消耗和煙度增加。主后噴兩段噴射對主燃燒影響較小，CA50變化不明顯，但隨主后噴間隔和后噴油量比例增大，燃燒持續(xù)期延長。 3) EGR率可作為控制放熱率的主要手段，隨EGR率增大CA50略微延后，燃燒持續(xù)期顯著延長，EGR能夠有效降低NOx排放，但較大的EGR率易引起燃油消耗和煙度排放惡化。 第二部分利用多因素耦合DoE響應(yīng)曲面設(shè)計方法，研究了噴射參數(shù)耦合EGR對柴油機性能及排放的影響。試驗在1650r/min轉(zhuǎn)速50%負荷工況下進行，得到如下結(jié)論： 1)利用中心復(fù)合設(shè)計構(gòu)建5因素3響應(yīng)二階模型，得到的NOx、煙度和燃油消耗率模型經(jīng)檢驗均顯著有效。利用意愿函數(shù)對多目標問題進行優(yōu)化，以國Ⅳ排放結(jié)合燃油消耗增量不超過5%為限定目標。優(yōu)化試驗點驗證顯示模型吻合度高，說明模型在研究范圍內(nèi)能夠?qū)憫?yīng)有效預(yù)測。 2)在固定EGR率、噴射壓力和后噴射油量在較優(yōu)水平條件下，通過改變噴射正時和主后噴間隔，研究了CA50和燃燒持續(xù)期對柴油機性能和排放的影響，結(jié)果表明，多段噴射下存在使煙度較小的最優(yōu)主后噴間隔，CA50的提前和燃燒持續(xù)期的縮短，有助于降低燃油消耗率，但NOx排放增加。 3)多次噴射耦合EGR優(yōu)化策略組合最終得到的NOx和PM排放值分別為3.3g·(kWh)-1和0.019g·(kWh)-1，NOx排放較原機降低了65%，在不依賴后處理系統(tǒng)的條件下達到國Ⅳ排放限值，而此時燃油消耗率增加了5.1%。另外，在保持原機油耗的條件下，通過多次噴射耦合EGR手段能夠降低NOx比排放達到40%，若想大幅度降低NOx，則需要犧牲較多燃油消耗。本文所研究條件下，解決NOx和be的矛盾關(guān)系比較困難。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK421.2

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本文編號：1197717