本文關(guān)鍵詞：車用重型二級增壓柴油機燃燒優(yōu)化及排放控制技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 重型柴油機 二級增壓 EGR 噴油策略 排放控制

【摘要】：汽車產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展為國民生活帶來了便利,然而汽車排放所帶來的環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重,降低機動車尾氣排放成為迫切任務(wù)。為進一步提高柴油機性能,優(yōu)化燃燒過程,降低排放污染物,實現(xiàn)高增壓比已成為必不可少的手段。二級渦輪增壓技術(shù)以其高增壓比、靈活調(diào)節(jié)、適用工況寬等優(yōu)點而被逐漸重視。柴油機匹配二級增壓后,其進氣量大幅度提高,相同負荷下的扭矩輸出顯著提升,燃油消耗率和微粒排放量明顯降低。針對二級增壓柴油機NOx排放量升高,采用EGR可減少NOx排放量,并通過EGR和噴油策略協(xié)同控制,可實現(xiàn)柴油機低油耗和低排放的目標(biāo)。本文以某車用重型柴油機為樣機,建立了二級增壓柴油機試驗研究平臺及模擬仿真平臺。首先研究了旁通閥的控制策略,結(jié)果表明低轉(zhuǎn)速時無需開啟旁通閥,高轉(zhuǎn)速時隨負荷升高,需逐漸增大旁通閥開度以減少泵氣損失;其次研究了級間進氣溫度對發(fā)動機的影響,降低級間進氣溫度可提高發(fā)動機的進氣量和功率,NOx和soot排放量減少,降低級間進氣溫度會造成散熱損失增加,最終優(yōu)化了不同工況下的級間冷卻溫度;在此基礎(chǔ)上研究了EGR耦合噴油策略,結(jié)果表明:預(yù)噴可改善NOx與soot的“trade-off”關(guān)系,預(yù)噴量應(yīng)控制在10%內(nèi)以降低燃油消耗率;主噴時刻對發(fā)動機的燃燒排放性能影響很大,需要合理控制主噴時刻以控制CA50位置;EGR可以降低發(fā)動機的泵氣損失,減少NOx排放量,拓寬了發(fā)動機的低油耗和低排放區(qū)域。柴油機匹配二級增壓后會導(dǎo)致缸內(nèi)最大爆發(fā)壓力升高,因此需要對燃燒室結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計。首先應(yīng)用AVL-Fire建立了燃燒室模型,設(shè)計并研究了不同燃燒室結(jié)構(gòu)參數(shù)對發(fā)動機的影響,結(jié)果表明:適當(dāng)降低壓縮比能降低最大爆發(fā)壓力和最高溫度,NO排放量降低,soot排放量有所升高;引入EGR后,縮口型燃燒室NO與soot排放的“trade-off”關(guān)系較好;其次對后噴參數(shù)進行了研究,結(jié)果表明存在最佳的后噴參數(shù)使得NO與soot排放較低,最終將后噴量20%、主后噴間隔4—8°CA作為后噴參數(shù)優(yōu)化結(jié)果。最后對二級增壓柴油機進行了試驗研究,結(jié)果表明:高壓級旁通閥的開度影響高、低壓級壓比分配,不同工況下均存在使發(fā)動機性能最佳的壓比分配系數(shù);降低級間進氣溫度可以提高進氣量和扭矩,油耗率和排放物均有所降低;小預(yù)噴量并推遲主噴時刻能夠降低發(fā)動機NOx與微粒數(shù)量排放,且油耗率升高不顯著;催化型DPF能夠降低發(fā)動機的CO、HC、NOx和消光煙度排放,二級增壓柴油機排氣微粒主要為核態(tài),隨EGR率增加,排氣微粒中積聚態(tài)微粒比例逐漸提高,微粒經(jīng)DPF后各模態(tài)的數(shù)量濃度均顯著降低,且不同EGR率下DPF對核態(tài)微粒數(shù)量的捕集效率均較高。
【關(guān)鍵詞】：重型柴油機 二級增壓 EGR 噴油策略 排放控制
【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】：2016
【分類號】：U464.172
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 緒論12-30
• 1.1 引言12-14
• 1.2 內(nèi)燃機排放污染物14-17
• 1.3 柴油機增壓中冷技術(shù)17-22
• 1.3.1 柴油機增壓類型17-19
• 1.3.2 新型增壓技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀19-21
• 1.3.3 二級渦輪增壓系統(tǒng)21-22
• 1.4 二級增壓技術(shù)研究現(xiàn)狀22-25
• 1.4.1 國外研究現(xiàn)狀22-24
• 1.4.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀24-25
• 1.5 重型柴油機排放控制技術(shù)25-28
• 1.5.1 柴油機機內(nèi)凈化技術(shù)25-27
• 1.5.2 柴油機后處理技術(shù)27-28
• 1.6 本文主要內(nèi)容和研究意義28-30
• 第2章 二級增壓柴油機試驗研究平臺30-36
• 2.1 試驗裝置及儀器30-32
• 2.1.1 試驗臺架30-31
• 2.1.2 試驗發(fā)動機31
• 2.1.3 試驗儀器31-32
• 2.2 研究方法32-34
• 2.2.1 EGR控制及測量方法32
• 2.2.2 微粒稀釋采樣系統(tǒng)32-33
• 2.2.3 試驗工況33-34
• 2.3 本章小結(jié)34-36
• 第3章 EGR及噴油參數(shù)對二級增壓柴油機燃燒及排放的影響36-56
• 3.1 二級增壓發(fā)動機仿真模型建立37-39
• 3.1.1 GT-POWER軟件37-38
• 3.1.2 模型建立38
• 3.1.3 模型驗證38-39
• 3.2 旁通閥開度的優(yōu)化39-41
• 3.3 級間中冷對發(fā)動機性能的影響41-45
• 3.4 主預(yù)噴參數(shù)對發(fā)動機的影響45-49
• 3.4.1 預(yù)噴量的影響45-47
• 3.4.2 主預(yù)噴間隔角的影響47
• 3.4.3 預(yù)噴量耦合主噴時刻的影響47-49
• 3.5 EGR耦合預(yù)主噴參數(shù)對發(fā)動機的影響49-54
• 3.5.1 不同EGR率耦合主噴時刻的影響49-51
• 3.5.2 相同EGR率下預(yù)噴量耦合主噴時刻的影響51-52
• 3.5.3 最終優(yōu)化的EGR率52-54
• 3.6 本章小結(jié)54-56
• 第4章 二級增壓柴油機燃燒室結(jié)構(gòu)優(yōu)化與排放控制56-74
• 4.1 模擬仿真平臺建立56-58
• 4.1.1 燃燒室的設(shè)計方案56-58
• 4.1.2 初始條件及模型驗證58
• 4.2 燃燒室結(jié)構(gòu)對發(fā)動機性能影響的模擬研究58-63
• 4.2.1 燃燒室結(jié)構(gòu)對缸內(nèi)氣流的影響59-60
• 4.2.2 燃燒室結(jié)構(gòu)對發(fā)動機燃燒性能的影響60-61
• 4.2.3 燃燒室結(jié)構(gòu)對缸內(nèi)排放物的影響61-63
• 4.3 EGR對不同燃燒室結(jié)構(gòu)發(fā)動機的影響63-66
• 4.3.1 EGR對不同燃燒室燃燒性能的影響63-65
• 4.3.2 EGR對不同燃燒室排放的影響65-66
• 4.4 后噴參數(shù)對發(fā)動機影響的研究66-72
• 4.4.1 后噴量對發(fā)動機性能的影響67-70
• 4.4.2 主后噴間隔對發(fā)動機性能的影響70-71
• 4.4.3 EGR對后噴參數(shù)的影響71-72
• 4.5 本章小結(jié)72-74
• 第5章 二級增壓柴油機的試驗研究74-84
• 5.1 旁通閥對二級增壓柴油機的影響74-76
• 5.2 級間進氣溫度對二級增壓柴油機的影響76-77
• 5.3 預(yù)噴對二級增壓柴油機的影響77-79
• 5.4 DPF對二級增壓柴油機排放物的捕集特性79-82
• 5.5 本章小結(jié)82-84
• 第6章 全文總結(jié)及未來工作展望84-88
• 6.1 全文總結(jié)84-85
• 6.2 未來工作展望85-88
• 參考文獻88-94
• 作者簡介及科研成果94-96
• 致謝96

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王貴景;增壓柴油機的正確使用方法[J];汽車運用;2003年04期

2 ;船舶增壓柴油機異常積垢的探討[J];華南工學(xué)院學(xué)報;1978年03期

3 高柳格;竹中勝美;薛恩濤;;五十鈴82年型大型貨車裝用功率和經(jīng)濟性兼顧的增壓柴油機[J];國外汽車;1983年04期

4 文世騏,周啟德,劉桂蓮,何萬樣,程熙,李雨榮;某國起重機用增壓柴油機損壞原因分析及其改進措施[J];內(nèi)燃機工程;1988年01期

5 侯升;增壓柴油機的使用特點[J];內(nèi)燃機;1999年05期

6 黃忠義,梁振杰,覃春;淺談車用增壓柴油機的可靠性[J];內(nèi)燃機;2000年02期

7 高文志,宋崇林,馮敬奇;增壓柴油機進、排氣管壓力波動計算與分析[J];農(nóng)業(yè)機械學(xué)報;2002年02期

8 林靜 ,徐顯海;增壓柴油機應(yīng)避免“轟空油”[J];重型汽車;2002年01期

9 吳鋒,強永平;4102增壓柴油機性能模擬計算[J];車用發(fā)動機;2002年02期

10 張虹,馬朝臣;4100增壓柴油機中冷系統(tǒng)的設(shè)計與試驗研究[J];車用發(fā)動機;2002年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 丁鐘江;王永生;;相繼增壓柴油機準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)建模及仿真研究[A];2004年船舶與海洋工程學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2004年

2 陳上華;;某增壓柴油機超低溫起動裝置的研制[A];2006年APC聯(lián)合學(xué)術(shù)年會論文集[C];2006年

3 彭水生;姜培源;趙偉;;中速增壓柴油機燃油噴射過程的仿真計算[A];中國航海學(xué)會船舶機電專業(yè)委員會2000年度學(xué)術(shù)報告會論文集[C];2000年

4 王海翔;吳紅;郭淑梅;;增壓柴油機噴油泵維修中典型問題的探討[A];第十二次全國農(nóng)機維修學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

5 邊耀璋;張春化;司利增;馬志義;祁東輝;;增壓柴油機燃用LPG-柴油雙燃料試驗研究[A];2001年四川天然氣汽車技術(shù)研討會論文集[C];2001年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 蘇石川;影響增壓柴油機性能與排放主要因素的理論與試驗研究[D];浙江大學(xué);2003年

2 李昕光;相繼增壓柴油機切換過程燃燒排放仿真與試驗研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

3 隋菱歌;增壓柴油機瞬態(tài)工況性能仿真及優(yōu)化[D];吉林大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉高;車用重型二級增壓柴油機燃燒優(yōu)化及排放控制技術(shù)研究[D];吉林大學(xué);2016年

2 亓升林;二級增壓耦合噴射策略對柴油機性能影響[D];吉林大學(xué);2016年

3 崔瑩;增壓柴油機進氣系統(tǒng)通流特性研究[D];華中科技大學(xué);2013年

4 侯元靜;增壓柴油機雙進氣道流動特性的三維數(shù)值模擬研究[D];北京交通大學(xué);2011年

5 王偉濤;增壓柴油機進氣系統(tǒng)仿真研究[D];北京交通大學(xué);2008年

6 張旭明;渦流室式增壓柴油機三維流動過程數(shù)值分析[D];華中科技大學(xué);2012年

7 楊傳雷;基于虛擬儀器的相繼增壓柴油機試驗臺測控系統(tǒng)設(shè)計[D];哈爾濱工程大學(xué);2007年

8 王娟;機車用增壓柴油機建模與仿真[D];大連交通大學(xué);2007年

9 張祚;進氣富氧對增壓柴油機燃燒與排放影響的試驗與計算研究[D];天津大學(xué);2009年

10 彭益源;富氧進氣和摻水乳化對增壓柴油機燃燒和排放影響的研究[D];昆明理工大學(xué);2010年

，

本文編號：1092108