本文關鍵詞：VNT與EGR對高壓共軌柴油機高原性能的影響

  更多相關文章： VNT EGR 高原環(huán)境 柴油機 神經(jīng)網(wǎng)絡 遺傳算法

【摘要】：柴油機的主要排放物是NOx與微粒,排氣再循環(huán)(EGR)作為降低NOx排放的機內(nèi)凈化措施,被廣泛運用；但是EGR的引入會導致燃油經(jīng)濟性下降以及顆粒物排放增加等問題,并且部分負荷下由于進排氣壓力出現(xiàn)逆差情況,無法滿足驅動EGR要求�？勺兘孛鏈u輪增壓器(VNT)能有效解決普通渦輪增壓器與柴油機匹配存在的低速扭矩不足,部分負荷經(jīng)濟性差、瞬態(tài)響應遲滯,此外還可以解決部分負荷工況進排逆差問題,增大EGR可實現(xiàn)范圍。因此,將VNT與EGR結合有助于解決低速動力不足與降低NOx排放問題。以滿足Ⅳ排放的帶有可變噴嘴渦輪增壓(VNT)與EGR的高壓共軌四缸柴油機為研究對象,試驗研究了不同VNT開度與EGR率對柴油機空氣系統(tǒng)以及VNT開度對柴油機外特性影響；以及不同EGR率下VNT開度對柴油機空氣系統(tǒng)影響,并對比分析了不同海拔下空氣系統(tǒng)各性能參數(shù)隨VNT與EGR變化情況。在試驗研究基礎上,建立了高壓共軌柴油機的GT-Power仿真模型,仿真研究了不同EGR率下VNT開度對柴油機燃油經(jīng)濟性、燃燒特性以及排放特性的影響,開展了以下研究工作。(1)VNT對高壓共軌柴油機空氣系統(tǒng)影響試驗研究進排氣壓力伴隨著VNT開度增大而減小,進排氣溫度以及空燃比隨著VNT開度變化存在高度相關性。在1800r/min小、中等、大負荷工況,分別當VNT開度大于30%、35%、40%時,開始出現(xiàn)發(fā)動機壓差為負值情況；而在4000r/min不同負荷下均未出現(xiàn)發(fā)動機壓差小于0情況；在綜合考慮空燃比、發(fā)動機壓差以及試驗實際運轉限定因素前提下,確定了各個工況下VNT開度變化范圍,為后面研究VNT與EGR對高壓共軌柴油機性能影響建立了基礎。(2)EGR與VNT對高壓共軌柴油機空氣系統(tǒng)影響試驗研究在1800r/min、180N.m以及4000r/min、120N.m工況所對應的最大EGR率分別為24%、20%。在4000r/min、120N.m工況,最大EGR率出現(xiàn)在最小VNT開度40%處；1800r/min、180N.m工況,最大EGR率所對應的VNT開度為22%。海拔越高,大氣壓力越低,進排氣壓力與空燃比越低；VNT開度一定時,相比進氣壓力伴隨大氣壓力變化,增壓壓力伴隨EGR率幾乎不變。100kpa大氣壓力環(huán)境下EGR率10%、VNT開度60%所對應的空燃比,與80kpa大氣壓力環(huán)境下EGR率10%、VNT開度40%所對應的空燃比相同。(3)EGR與VNT對高壓共軌柴油機性能影響仿真研究在1800r/min與4000r/min轉速大負荷工況,高原環(huán)境下引入EGR時,可以通過適當減小VNT開度,恢復一部分經(jīng)濟性。當VNT開度固定不變時,與1800r/min轉速相比,4000r/min轉速不同負荷下EGR率應相應減小,在4000r/min轉速小負荷工況不應采用較大EGR率。最大缸內(nèi)壓力與溫度隨著EGR率增大而減小,EGR率一定時,最大缸內(nèi)壓力隨著VNT開度增大而減小。VNT開度一定,在1800r/min大負荷工況,分別當EGR率小于2%、2%、4%時,適當增大EGR率可改善NOx與顆粒物排放之間trade-off關系。(4)以VNT開度對柴油機外特性影響的試驗數(shù)據(jù)為基礎,在綜合考慮渦前排溫、空燃比前提下,以最小燃油消耗為目標,基于參變量掃值優(yōu)化了外特性下VNT開度；并與原機各轉速下有效燃油消耗率進行比較,燃油經(jīng)濟性平均改善1.82%左右。在部分負荷下,綜合考慮燃油經(jīng)濟性與顆粒物排放前提下,以最小NOx排放為優(yōu)化目標,基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡建立擬合曲面,并運用遺傳算法對EGR率與VNT開度優(yōu)化；NOx排放與顆粒物排放平均下降了19.5%與10.8%；燃油經(jīng)濟性平均上升了0.85%。
【關鍵詞】：VNT EGR 高原環(huán)境 柴油機 神經(jīng)網(wǎng)絡 遺傳算法
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK421
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 研究背景和意義12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 VNT技術的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 EGR技術的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.3 人工神經(jīng)網(wǎng)絡在發(fā)動機中的運用15-16
• 1.2.4 遺傳算法在發(fā)動機中的運用16-17
• 1.3 主要研究內(nèi)容17-18
• 第二章 EGR與VNT對柴油機空氣系統(tǒng)影響研究18-38
• 2.1 試驗布置18-22
• 2.1.1 高壓共軌柴油機的技術參數(shù)18
• 2.1.2 主要試驗設備18-19
• 2.1.3 試驗臺架布置19
• 2.1.4 試驗內(nèi)容19-21
• 2.1.5 VNT開度標定21-22
• 2.2 高原環(huán)境下VNT對柴油機空氣系統(tǒng)影響試驗研究22-27
• 2.2.1 VNT對進排氣壓力影響22-23
• 2.2.2 VNT對空燃比以及進排氣溫度影響23-25
• 2.2.3 VNT開度對發(fā)動機壓差影響25-26
• 2.2.4 各個工況下VNT開度范圍確定26-27
• 2.3 高原環(huán)境下VNT與EGR對柴油機空氣系統(tǒng)影響試驗研究27-32
• 2.3.1 VNT對EGR率影響27-28
• 2.3.2 EGR與VNT對進排氣壓力影響28-29
• 2.3.3 EGR與VNT對進排氣溫度影響29-31
• 2.3.4 EGR與VNT對發(fā)動機壓差與空燃比影響31-32
• 2.4 不同海拔下VNT與EGR對柴油機空氣系統(tǒng)影響試驗研究32-36
• 2.4.1 進排氣壓力對比33-34
• 2.4.2 進排氣溫度對比34-35
• 2.4.3 發(fā)動機壓差以及空燃比對比35-36
• 2.5 小結36-38
• 第三章 高原環(huán)境下EGR與VNT對柴油機性能影響仿真研究38-50
• 3.1 VNT對高壓共軌柴油機動力性影響試驗研究38
• 3.2 高壓共軌柴油機一維仿真模型的建立38-42
• 3.2.1 缸內(nèi)熱傳遞數(shù)學模型40-41
• 3.2.2 模型驗證41-42
• 3.3 高原環(huán)境下VNT與EGR對高壓共軌柴油機性能影響仿真研究42-49
• 3.3.1 VNT與EGR對經(jīng)濟性影響42-44
• 3.3.2 VNT與EGR對燃燒特性影響44-46
• 3.3.3 VNT與EGR對排放特性影響46-49
• 3.4 小結49-50
• 第四章 EGR率與VNT開度優(yōu)化50-62
• 4.1 EGR率與VNT開度優(yōu)化方案50-53
• 4.1.1 優(yōu)化簡介50-51
• 4.1.2 EGR率與VNT開度優(yōu)化方案設計51-53
• 4.2 基于參變量掃值柴油機外特性下VNT開度優(yōu)化53-56
• 4.2.1 外特性下VNT開度優(yōu)化53-56
• 4.3 基于RBF擬合模型建立56-59
• 4.3.1 試驗方案設計56
• 4.3.2 RBF函數(shù)逼近基本思想56-57
• 4.3.3 擬合模型建立與驗證57-59
• 4.4 基于遺傳算法EGR率與VNT開度優(yōu)化59-61
• 4.4.1 EGR率與VNT開度優(yōu)化結果分析60-61
• 4.5 小結61-62
• 第五章 全文總結及工作展望62-64
• 5.1 全文總結62
• 5.2 工作展望62-64
• 致謝64-66
• 參考文獻66-70
• 附錄A 攻讀碩士學位期間參與項目及發(fā)表論文70-71
• 附錄B 攻讀碩士學位期間所獲獎勵71

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本文編號：733446