本文關(guān)鍵詞：柴油機(jī)EGR控制參數(shù)優(yōu)化方法研究

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【摘要】：柴油機(jī)具有熱效率高和動(dòng)力性強(qiáng),可靠性、耐久性好的優(yōu)勢(shì),然而柴油機(jī)的排放一直是被廣泛詬病的問(wèn)題。柴油機(jī)尾氣中的氮氧化物(NOx)和顆粒物(Soot)對(duì)人體和大氣環(huán)境都有相當(dāng)程度的危害。尤其在我國(guó)北方日趨嚴(yán)重的霧霾環(huán)境下,機(jī)動(dòng)車(chē)的排放對(duì)環(huán)境影響和社會(huì)影響巨大。NOx的生成與排放主要受缸內(nèi)溫度、氧濃度、反應(yīng)時(shí)間的影響,與發(fā)動(dòng)機(jī)噴油參數(shù)、進(jìn)氣參數(shù)、燃燒室參數(shù)等有關(guān)。目前采用的廢氣再循環(huán)(EGR)技術(shù)是降低柴油機(jī)NOx排放的最有效措施之一,但同時(shí)也對(duì)柴油機(jī)的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、碳煙排放帶來(lái)不同程度的負(fù)面影響。大量研究證明,冷EGR技術(shù)和靈活的高壓噴射技術(shù)對(duì)改善柴油機(jī)排放,降低燃油消耗率具有顯著作用。但大部分研究是結(jié)合一種或兩種參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,鮮見(jiàn)綜合考慮各種參數(shù)變化,并結(jié)合不同工況的優(yōu)化方案研究。本文以一臺(tái)小排量電控高壓共軌柴油機(jī)為對(duì)象,采用EGR技術(shù)與噴油技術(shù)結(jié)合,通過(guò)利用在GT-Power軟件中建立的DIPulse燃燒模型,研究在EGR率和EGR溫度、主噴提前角、噴油壓力的協(xié)同作用下,柴油機(jī)燃燒、性能及排放的變化。探究EGR控制參數(shù)和噴油參數(shù)對(duì)缸內(nèi)壓力、瞬時(shí)放熱率峰值、排放物生成的關(guān)系。最終,綜合各種性能變化,利用遺傳優(yōu)化算法,給出各參數(shù)的優(yōu)化匹配方案,為后續(xù)EGR控制策略設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。本文主要的研究工作如下:1.本文以增壓共軌柴油機(jī)為對(duì)象,構(gòu)造EGR系統(tǒng),搭建試驗(yàn)臺(tái)架,進(jìn)行了不同工況下EGR對(duì)柴油機(jī)燃燒排放特性影響的試驗(yàn)研究,采集試驗(yàn)數(shù)據(jù)用以發(fā)動(dòng)機(jī)模型的建立與校驗(yàn)。2.在GT-Power軟件中利用DIPulse準(zhǔn)維燃燒模型和整機(jī)模型,分析了各個(gè)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)對(duì)燃燒過(guò)程的影響;通過(guò)對(duì)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)的標(biāo)定,研究典型工況下在不同EGR率時(shí),EGR溫度、主噴油提前角以及噴油壓力對(duì)缸內(nèi)燃燒狀態(tài)和排放的影響關(guān)系。3.采用Matlab建立遺傳算法,將多目標(biāo)的優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一個(gè)目標(biāo)多種限制條件的優(yōu)化問(wèn)題,約束邊界通過(guò)罰函數(shù)的設(shè)立在模型中加以體現(xiàn)。最后通過(guò)Matlab與GT-Power的聯(lián)合計(jì)算,尋找到各工況下滿足排放要求的EGR參數(shù)與噴油參數(shù)組合。結(jié)果表明:在低轉(zhuǎn)速小負(fù)荷下可以使用較高的EGR率以實(shí)現(xiàn)NOx的減排,同時(shí)提前噴油相位、增加噴油壓力,以抑制EGR引起的Soot生成增多,并彌補(bǔ)輸出轉(zhuǎn)矩的損失;在高轉(zhuǎn)速的中高負(fù)荷,為保持轉(zhuǎn)矩輸出的穩(wěn)定,必須使用較小的EGR率,推遲噴油。
【關(guān)鍵詞】：廢氣再循環(huán)EGR DIPulse燃燒模型 遺傳算法
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TK421
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 引言10-11
• 1.2 柴油機(jī)排放污染物生成機(jī)理及控制措施11-14
• 1.2.1 柴油機(jī)NOx與Soot生成機(jī)理11-13
• 1.2.2 柴油機(jī)NOx與Soot控制措施13-14
• 1.3 EGR技術(shù)14-16
• 1.4 柴油機(jī)噴油策略16-18
• 1.4.1 變噴油提前角16-17
• 1.4.2 多次噴射17-18
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容和意義18-20
• 第2章 EGR試驗(yàn)平臺(tái)建立20-35
• 2.1 EGR系統(tǒng)設(shè)計(jì)20-25
• 2.1.1 EGR系統(tǒng)布置20-21
• 2.1.2 EGR率計(jì)算方法21-24
• 2.1.3 EGR冷卻系統(tǒng)24-25
• 2.2 試驗(yàn)裝置及設(shè)備25-26
• 2.3 電控標(biāo)定系統(tǒng)26-27
• 2.4 EGR率對(duì)柴油機(jī)性能及排放影響的試驗(yàn)研究27-34
• 2.4.1 EGR率對(duì)燃燒過(guò)程的影響29-33
• 2.4.2 EGR率對(duì)排放的影響33-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 第3章 增壓共軌柴油機(jī)建模與模型校驗(yàn)35-54
• 3.1 GT-POWER軟件介紹35
• 3.2 柴油機(jī)物理模型分析35-39
• 3.2.1 進(jìn)排氣系統(tǒng)36
• 3.2.2 進(jìn)氣中冷系統(tǒng)36-37
• 3.2.3 氣缸系統(tǒng)37
• 3.2.4 渦輪增壓系統(tǒng)37-39
• 3.2.5 廢氣再循環(huán)系統(tǒng)39
• 3.3 GT-Power燃燒模型分析39-47
• 3.3.1 DIPulse燃燒模型概述40-45
• 3.3.2 排放子模型45-47
• 3.4 燃燒模型標(biāo)定47-50
• 3.4.1 燃燒參數(shù)標(biāo)定47-49
• 3.4.2 柴油機(jī)整機(jī)模型的建立49-50
• 3.5 整機(jī)模型的校驗(yàn)50-52
• 3.6 本章小結(jié)52-54
• 第4章 EGR溫度和噴油參數(shù)對(duì)燃燒和排放的影響分析54-66
• 4.1 EGR溫度對(duì)燃燒和排放影響54-58
• 4.1.1 EGR溫度對(duì)燃燒過(guò)程的影響54-57
• 4.1.2 EGR溫度對(duì)排放影響57-58
• 4.2 不同主噴時(shí)刻對(duì)燃燒和排放的影響58-62
• 4.2.1 主噴時(shí)刻對(duì)燃燒過(guò)程的影響58-61
• 4.2.2 主噴時(shí)刻對(duì)排放的影響61-62
• 4.3 噴射壓力對(duì)燃燒和排放的影響62-65
• 4.3.1 噴油壓力對(duì)燃燒過(guò)程的影響62-64
• 4.3.2 噴油壓力對(duì)排放的影響64-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 第5章 基于遺傳算法的EGR參數(shù)尋優(yōu)66-81
• 5.1 遺傳算法原理66-67
• 5.2 遺傳算法模型的建立67-70
• 5.2.1 適應(yīng)度函數(shù)67-69
• 5.2.2 懲罰函數(shù)69-70
• 5.3 遺傳算法的實(shí)現(xiàn)70-76
• 5.3.1 種群初始化71-72
• 5.3.2 染色體迭代運(yùn)算72-74
• 5.3.3 優(yōu)化結(jié)果輸出74-76
• 5.4 遺傳算法優(yōu)化結(jié)果的分析與驗(yàn)證76-80
• 5.5 本章小結(jié)80-81
• 第6章 結(jié)論與展望81-83
• 6.1 全文總結(jié)81-82
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)82
• 6.3 展望82-83
• 參考文獻(xiàn)83-86
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單86-87
• 致謝87

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本文編號(hào)：775341