本文關(guān)鍵詞：重型柴油機二級增壓與EGR系統(tǒng)優(yōu)化匹配研究

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【摘要】：內(nèi)燃機作為現(xiàn)代汽車的主要動力裝置在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用，在推動社會經(jīng)濟發(fā)展的同時也給能源與環(huán)境造成巨大的壓力。隨著世界各國排放法規(guī)與油耗標準的逐漸加嚴，柴油機以其熱效率高、燃油消耗率低、CO2排放低等優(yōu)勢，受到消費者及內(nèi)燃機生產(chǎn)商的青睞，其技術(shù)也朝著近零排放、超低油耗、高功率密度的更高目標發(fā)展。為了改善柴油機的綜合性能，采用先進的二級增壓技術(shù)，實現(xiàn)高增壓甚至超高增壓，增加進入氣缸的新鮮充量，允許噴入更多的燃油提高發(fā)動機的升功率，由于增加了進氣流量，改善了缸內(nèi)燃燒狀況，柴油機燃油消耗率及排氣煙度均得到有效降低。二級增壓系統(tǒng)高、低壓級渦輪能量分配通過廢氣旁通閥進行調(diào)節(jié)，有利于實現(xiàn)全工況范圍的優(yōu)化。此外，通過采用二級增壓技術(shù)增加進氣充量，可在一定程度上增大缸內(nèi)氧濃度，能夠為引入EGR進一步降低NOx提供良好條件。 本文針對某重型6缸直列柴油機，建立并進一步完善了EGR系統(tǒng)，試驗對比研究了單級增壓與二級增壓燃燒及排放性能，并通過改變進氣中引入的EGR量，研究EGR對二級增壓柴油機性能、燃燒及排放的影響規(guī)律，確定了實現(xiàn)發(fā)動機高效低排放的最優(yōu)EGR控制方案。研究結(jié)果表明，二級增壓系統(tǒng)可以提高柴油機低速全負荷工況的動力性，同時有助于改善其中、低轉(zhuǎn)速全負荷工況下的燃油經(jīng)濟性。隨著轉(zhuǎn)速的升高，二級增壓柴油機比原機單級增壓更快到達更高效的空燃比區(qū)域（25-30），從而在這區(qū)域獲得較低的燃油消耗率。柴油機采用二級增壓可以顯著降低CO和微粒的比排放量，且HC排放量的下降幅度可達44%。由于二級增壓能夠大幅度提高柴油機的進氣量和空燃比，采用EGR系統(tǒng)能夠采用更高的EGR率，隨EGR率增加，柴油機缸內(nèi)爆發(fā)壓力明顯下降，放熱率峰值與滯燃期基本不變。在排放方面，二級增壓柴油機煙度值隨EGR率的增加上升幅度較小，NOx排放下降的空間更大，在c50工況點，經(jīng)優(yōu)化后確定的EGR率為20%，NOx下降的幅度達到70%，Soot值上升幅度較小，HC排放基本不變，CO排放也在可接受范圍內(nèi)。 在試驗研究的基礎(chǔ)上，本文應(yīng)用GT-Power發(fā)動機仿真軟件對加裝高壓EGR系統(tǒng)的二級增壓重型柴油機作進一步的優(yōu)化匹配研究工作。模擬計算結(jié)果顯示，通過對廢氣旁通閥控制策略的優(yōu)化，重新分配各工況下高、低壓級渦輪排氣能量，能夠使柴油機在中、低轉(zhuǎn)速外特性工況下的有效燃油消耗率進一步降低，轉(zhuǎn)矩有所提高，有利于提升柴油機的綜合性能；通過級間中冷器對低壓級壓氣機出口空氣進行冷卻，，可以改善高壓級壓氣機的工作效率，從而提高柴油機的經(jīng)濟性和動力性，且高負荷工況下的二級增壓柴油機經(jīng)濟性的改善效果比低負荷工況下更為顯著。
【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】：TK421.8

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本文編號：1215457