發(fā)布時(shí)間：2020-10-11 23:49

　　 針對(duì)柴油機(jī)燃燒過(guò)程中碳煙與NO_X的trade-off關(guān)系,提出了EGR分層的進(jìn)氣方案,通過(guò)向NO_X生成區(qū)域引入高濃度EGR,向碳煙生成區(qū)域引入低濃度EGR,改變缸內(nèi)氧濃度分布,進(jìn)一步影響缸內(nèi)活化熱氛圍,從而實(shí)現(xiàn)同時(shí)降低NO_X與碳煙的目的。另外,隨著光學(xué)測(cè)試技術(shù)的進(jìn)步,越來(lái)越多的光學(xué)測(cè)試手段被應(yīng)用到了發(fā)動(dòng)機(jī)上,雙色法與LII相結(jié)合的方法具有能實(shí)時(shí)在線標(biāo)定、光路簡(jiǎn)單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。本研究利用激光誘導(dǎo)熾光法(LII)與雙色法相結(jié)合對(duì)EGR分層下的缸內(nèi)碳煙體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行測(cè)量及分析。本研究在一臺(tái)四氣門高壓共軌單缸壓燃式光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上,結(jié)合自主開發(fā)的兩套EGR分層裝置,利用激光誘導(dǎo)熾光法進(jìn)行碳煙體積分?jǐn)?shù)測(cè)量,研究不同EGR分層形式對(duì)碳煙體積分?jǐn)?shù)的影響。本文搭建了LII光學(xué)測(cè)試平臺(tái),同時(shí)利用高速相機(jī)與ICCD對(duì)缸內(nèi)燃燒過(guò)程進(jìn)行拍攝,通過(guò)激光誘導(dǎo)熾光法與雙色法的結(jié)合,實(shí)現(xiàn)缸內(nèi)碳煙體積分?jǐn)?shù)的定量測(cè)量,通過(guò)MATLAB編寫圖像處理軟件,將數(shù)值計(jì)算求解過(guò)程和計(jì)算結(jié)果的可視化輸出集成化,并在穩(wěn)定火焰上對(duì)LII測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該套LII測(cè)試系統(tǒng)具備碳煙體積分?jǐn)?shù)測(cè)量的能力。在光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行了試驗(yàn)研究,分析了不同EGR率及EGR分層方案對(duì)缸內(nèi)碳煙體積分?jǐn)?shù)的影響。通過(guò)模擬仿真得到的缸內(nèi)污染物原始場(chǎng)分布表明,NO_X生成區(qū)域主要分布在靠近燃燒室中心區(qū)域處,碳煙生成區(qū)域主要分布在近壁面處,基于上述結(jié)果需向燃燒室中心區(qū)域引入高濃度EGR抑制NO_X的生成,燃燒室外圍區(qū)域引入低濃度EGR降低碳煙前期生成與促進(jìn)碳煙后期氧化,因此,采用“中間濃四周稀”的徑向EGR分層有利于實(shí)現(xiàn)同時(shí)降低NO_X與碳煙的目標(biāo)。對(duì)比分析不同EGR分層方案對(duì)碳煙生成的影響結(jié)果表明,EGR率25%的實(shí)驗(yàn)工況下,引入管分層方案下螺旋EGR引入方式較雙氣道分層方案下螺旋EGR引入方式碳煙濃度降低了0.91%,由于引入管分層方案下EGR引入位置更靠近氣門,減少了廢氣在進(jìn)入氣缸之前與新鮮空氣的摻混,在相同EGR率下能保證更高的分層度。兩種分層方案下,螺旋EGR引入方式對(duì)碳煙降低效果均好于切向EGR引入方式,表明引入管分層方案下螺旋EGR引入方式的分層效果最佳。在螺旋EGR分層方案下,通過(guò)改變EGR率分析了不同EGR率對(duì)EGR分層效果的影響,結(jié)果表明,相對(duì)于均質(zhì)EGR進(jìn)氣方式,當(dāng)EGR率為15%時(shí),碳煙體積分?jǐn)?shù)減少了3.31%,當(dāng)EGR率為25%時(shí),碳煙體積分?jǐn)?shù)減少了4.34%,當(dāng)EGR率為30%時(shí),碳煙體積分?jǐn)?shù)減少了2.70%,可見,不同實(shí)驗(yàn)工況下,由于缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)不一致,對(duì)于每個(gè)特定工況存在一個(gè)最佳的EGR率,使缸內(nèi)EGR分層度高,實(shí)現(xiàn)理想的分層方式。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TK421
【部分圖文】：

圖 1.1 2015 年中國(guó)區(qū)域顆粒污染物分布情況中的廢氣污染物對(duì)人類也會(huì)產(chǎn)生重大影響，發(fā)動(dòng)的燃油、潤(rùn)滑油及其裂解及部分氧化產(chǎn)物構(gòu)烷烴、烯烴、環(huán)烷烴、芳烴、醛類、酮類和部氣中的 CO 是一種無(wú)色無(wú)味的氣體，極易與血能力，從而導(dǎo)致部分組織因缺氧壞死，吸入大O 會(huì)對(duì)肺和中樞神經(jīng)造成嚴(yán)重影響，容易引發(fā)氣中的碳煙顆粒，可以通過(guò)氣管進(jìn)入人體肺泡氣對(duì)人類以及賴以生存的生活環(huán)境的嚴(yán)重影響放法規(guī)。從去年開始，歐洲已經(jīng)實(shí)行了歐六 C段排放法規(guī)（Tier3）。我國(guó)將實(shí)行國(guó)六排放法規(guī)更嚴(yán)格限制各排放物的限值，還打算采用全球

第 1 章 緒論前期的研究基礎(chǔ)上，利用光學(xué)手段分析 EGR 分層對(duì)壓燃式內(nèi)燃機(jī)排放成的影響。應(yīng)用廢氣再循環(huán)技術(shù)時(shí)，主要是利用大量惰性氣體阻礙燃燒的快速進(jìn)行合氣比熱容，從而使燃燒溫度降低。通過(guò)國(guó)內(nèi)外研究可知柴油機(jī)的排放NOX與碳煙在缸內(nèi)的生成區(qū)域是不同的，根據(jù)其不同的生成特性，在 NO域引入高廢氣濃度的混合氣，降低該區(qū)域燃燒溫度，從而減少 NOX的生煙生成區(qū)域引入低廢氣濃度的混合氣，增大該區(qū)域氧含量，加速碳煙的。引入 EGR 分層技術(shù)，使缸內(nèi)廢氣的分布區(qū)域與 NOX、碳煙生成區(qū)域從而達(dá)到同時(shí)降低 NOX與碳煙的目的，具體的機(jī)理過(guò)程如圖 1.3 所示。

圖 1.4 豐田技術(shù)中心的二階段分層韓國(guó)首爾大學(xué)的 Seungmok Choi 等[23]人在一臺(tái)單缸直噴柴油機(jī)上評(píng)估了缸內(nèi) EGR 分層對(duì)燃燒和排放特性的影響效果。為了實(shí)現(xiàn) EGR 分層，使用一個(gè)分開的進(jìn)氣管不對(duì)稱地供給 EGR 來(lái)改變兩個(gè)進(jìn)氣道內(nèi)的 EGR 率。通過(guò)使用階梯型燃燒室和切向氣道偏置來(lái)提高 EGR 分層的效果。Wonah Park 等人[24]采用數(shù)值計(jì)算的方式研究階梯形燃燒室的 EGR 分層，在人為設(shè)定 EGR 分層模式和傳統(tǒng)柴油機(jī)的工況下對(duì)燃燒和排放控制的可能性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。模擬計(jì)算結(jié)果表明柴油機(jī)的 NOx 和 PM 同時(shí)降低。吉林大學(xué)劉忠長(zhǎng)、沈照杰等人[25]依據(jù)前期的實(shí)驗(yàn)研究和 STAR-CD 模擬提出了時(shí)序進(jìn)氣的概念，即將進(jìn)氣過(guò)程進(jìn)行時(shí)間分段，不同時(shí)段分別通入不同的氣體。他們還為了評(píng)價(jià)不同 CO2噴射方式缸內(nèi)的氧氣與 CO2分配均勻程度的影響，提出兩種缸內(nèi)組分分布評(píng)價(jià)方法。同時(shí)天津大學(xué)的劉增勇等[26]人還通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)和激光米散射（Laser Mie Scattering,LMS）相結(jié)合的手段，對(duì)汽油機(jī) EGR
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

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2 唐青龍;張鵬;劉海峰;堯命發(fā);;利用激光誘導(dǎo)熾光法定量測(cè)量柴油機(jī)缸內(nèi)燃燒過(guò)程碳煙體積分?jǐn)?shù)[J];物理化學(xué)學(xué)報(bào);2015年05期

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本文編號(hào)：2837306