本文關(guān)鍵詞：EGR對(duì)二級(jí)增壓重型柴油機(jī)性能和排放的影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《吉林大學(xué)》 2014年

EGR對(duì)二級(jí)增壓重型柴油機(jī)性能和排放的影響

李魯寧  

【摘要】：排放法規(guī)和油耗標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí)對(duì)柴油機(jī)提出了更為苛刻的要求，實(shí)現(xiàn)近零排放、低油耗、高功率密度是未來柴油技術(shù)的主要發(fā)展方向。對(duì)重型柴油機(jī)來說，隨著增壓強(qiáng)化需求的提高，傳統(tǒng)的單級(jí)增壓已難以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)匹配要求。近年來，國內(nèi)外對(duì)柴油機(jī)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化增壓高度重視，研究結(jié)果表明采用高壓比且可調(diào)的增壓技術(shù)優(yōu)化缸內(nèi)燃燒是達(dá)到未來超低排放標(biāo)準(zhǔn)的必要手段。其中二級(jí)增壓系統(tǒng)由于其高增壓比及靈活的可調(diào)節(jié)性，可實(shí)現(xiàn)全工況優(yōu)化，具有采用大EGR率的潛力。因此，研究EGR耦合二級(jí)增壓系統(tǒng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能和排放的影響具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本文首先應(yīng)用發(fā)動(dòng)機(jī)性能仿真軟件GT-Power，建立了二級(jí)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算模型，通過前期試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)仿真模型進(jìn)行了校準(zhǔn)，并對(duì)高壓級(jí)排氣旁通量進(jìn)行了優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上，建立了高壓、低壓和級(jí)間三種EGR回路模型進(jìn)行仿真分析，對(duì)比研究了不同EGR實(shí)現(xiàn)方式對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響，為臺(tái)架EGR控制系統(tǒng)搭建提供了理論依據(jù)。在仿真計(jì)算的基礎(chǔ)上，建立了帶高壓EGR的單級(jí)及二級(jí)增壓柴油機(jī)性能測(cè)試平臺(tái)，試驗(yàn)研究了EGR耦合不同增壓方式對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性及排放性的影響，并以原機(jī)單級(jí)增壓為對(duì)比基準(zhǔn)，分析了EGR耦合二級(jí)增壓技術(shù)提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能和降低排放的潛力。 研究結(jié)果表明： 采用二級(jí)增壓后，發(fā)動(dòng)機(jī)低速扭矩得到提高，800r/min最大扭矩由1030N2m提高到1136N2m。中低轉(zhuǎn)速大負(fù)荷工況下的經(jīng)濟(jì)性有所改善，燃油消耗率最大降低幅度達(dá)9%；最大增壓壓力達(dá)3.5bar，使得發(fā)動(dòng)機(jī)全工況下的進(jìn)氣量和空燃比都較單級(jí)增壓有明顯提高；缸內(nèi)爆發(fā)壓力增大，而缸內(nèi)最高燃燒溫度有所降低。且通過對(duì)高壓級(jí)排氣旁通閥開度進(jìn)行優(yōu)化可進(jìn)一步提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能。 排放方面，匹配二級(jí)增壓后，發(fā)動(dòng)機(jī)煙度和PM質(zhì)量排放明顯降低，微粒的十三工況加權(quán)平均比排放量降低75.6%，微粒數(shù)量排放也明顯降低，特別是積聚態(tài)微粒數(shù)量降低更為明顯，積聚態(tài)微粒數(shù)量與排氣煙度具有相關(guān)性。但由于進(jìn)氣氧含量的增大使得NOX排放較單級(jí)增壓升高了10%-20%。 由于二級(jí)增壓能夠提高發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量和空燃比，為采用較大比例的EGR降低NOX排放提供了充足的進(jìn)氣條件。二級(jí)增壓使得EGR的實(shí)現(xiàn)及組合方式更加靈活，三種EGR實(shí)現(xiàn)方式對(duì)不同工況下發(fā)動(dòng)機(jī)性能和增壓器工作效率的影響有所不同。二級(jí)增壓柴油機(jī)的渦前與進(jìn)氣壓差明顯大于單級(jí)增壓，，能夠?qū)崿F(xiàn)更大的高壓EGR率，且隨EGR率增大，單級(jí)增壓柴油機(jī)性能參數(shù)和排放指標(biāo)惡化明顯，而二級(jí)增壓系統(tǒng)能在更寬廣的EGR率范圍內(nèi)保持發(fā)動(dòng)機(jī)良好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，且NOX與煙度和燃油消耗率的平衡關(guān)系更好。與單級(jí)增壓相比，在同等EGR率下，二級(jí)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)積聚態(tài)微粒數(shù)量排放明顯較低，而粒徑50nm以下的核態(tài)微粒比例有所增加。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TK421
【目錄】：

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