本文關(guān)鍵詞：Cooled-EGR對重型柴油機(jī)性能與排放的影響研究

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【摘要】：EGR(廢氣再循環(huán))技術(shù)是降低柴油機(jī)NO_x排放的重要技術(shù)措施。本文基于Cooled-EGR(冷卻廢氣再循環(huán))技術(shù)路線,以SC4H170Q4B柴油機(jī)為研究對象,進(jìn)行了配氣正時、噴油器、EGR冷卻溫度和EGR率等參數(shù)對實驗對象性能和排放性影響的深入研究。首先,應(yīng)用AVL-Boost軟件模擬計算了配氣正時、噴油定時、EGR冷卻溫度和EGR率對實驗對象性能和排放性的影響,并得出一組最優(yōu)參數(shù)值。然后結(jié)合模擬計算得到的最優(yōu)配氣正時角度和噴油定時對本型號柴油機(jī)性能的影響規(guī)律,在試驗臺架上進(jìn)行了實機(jī)測試,得到原機(jī)的外特性曲線和排放值。接著設(shè)定出實驗對象相關(guān)指標(biāo)的開發(fā)目標(biāo)值,通過優(yōu)化噴油器和增壓器的參數(shù),并結(jié)合模擬計算得到的EGR冷卻溫度和全工況EGR率的最優(yōu)參數(shù)值,對實驗對象進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化后的測試,開發(fā)出了在基本保證原機(jī)動力性和經(jīng)濟(jì)性不變的前提下,符合排放標(biāo)準(zhǔn)的柴油機(jī)。具體為:(1)應(yīng)用AVL-Boost軟件對柴油機(jī)中低負(fù)荷和高負(fù)荷的配氣正時(進(jìn)氣提前角、進(jìn)氣遲閉角、排氣提前角、排氣遲閉角)和噴油定時進(jìn)行了模擬計算,得出了一組最優(yōu)的參數(shù)值;(2)EGR冷卻溫度的模擬計算:回流缸內(nèi)廢氣的溫度直接影響柴油機(jī)的動力性和排放性,較高的溫度利于柴油機(jī)的動力性,但會促使NO_x的排放增加,溫度過低又無法保證柴油機(jī)的動力性。通過模擬計算,得出了SC4H170Q4B柴油機(jī)EGR冷卻溫度對性能、NO_x排放的影響特性;(3)全工況最優(yōu)EGR率的模擬計算:根據(jù)SC4H170Q4B柴油機(jī)的綜合性能對各工況下的EGR率進(jìn)行了優(yōu)化,得出了最佳的EGR率MAP,然后模擬計算了ESC13工況的排放性和經(jīng)濟(jì)性,根據(jù)各工況的加權(quán)比重,得到了最終的NO_x和燃油消耗率的值,可以達(dá)到工程開發(fā)目標(biāo);(4)發(fā)動機(jī)試驗臺架優(yōu)化試驗:根據(jù)模擬計算的最優(yōu)配氣正時的參數(shù)值,在對原機(jī)的外特性曲線和排放試驗的基礎(chǔ)上,對噴油器和增壓器的參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,同時加載了EGR系統(tǒng)和DOC裝置,進(jìn)行了ESC(歐洲穩(wěn)態(tài)循環(huán))、ETC(歐洲瞬態(tài)循環(huán))排放試驗,在保持發(fā)動機(jī)動力性和經(jīng)濟(jì)性基本不變的同時,NO_x降低了68.6%,PM降低了50%,達(dá)到了開發(fā)目標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：Cooled-EGR(冷卻廢氣再循環(huán)) AVL-Boost 重型柴油機(jī) NOx排放 EGR率
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)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6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 緒論13-35
• 1.1 車用重型柴油機(jī)的發(fā)展與挑戰(zhàn)13-20
• 1.1.1 車用柴油機(jī)發(fā)展應(yīng)用的普遍性13-16
• 1.1.1.1 柴油機(jī)與汽油機(jī)的比較13-14
• 1.1.1.2 車用柴油機(jī)的發(fā)展趨勢14-16
• 1.1.2 車用柴油機(jī)發(fā)展的挑戰(zhàn)性16-20
• 1.1.2.1 全球能源危機(jī)16-18
• 1.1.2.2 全球環(huán)境污染18-20
• 1.2 柴油機(jī)燃燒理論的發(fā)展20-23
• 1.3 現(xiàn)代柴油機(jī)排放控制技術(shù)的發(fā)展23-31
• 1.3.1 進(jìn)氣增壓技術(shù)24-26
• 1.3.2 電控噴射技術(shù)26-27
• 1.3.3 柴油機(jī)后處理技術(shù)27-29
• 1.3.3.1 顆粒物（PM）后處理系統(tǒng)27-29
• 1.3.3.2 DENO_x后處理系統(tǒng)29
• 1.3.4 中冷廢氣再循環(huán)（Cooled-EGR）技術(shù)29-31
• 1.4 本課題技術(shù)路線的選擇31-33
• 1.5 本課題的研究意義及內(nèi)容33-35
• 1.5.1 本課題的研究意義33
• 1.5.2 本課題的研究內(nèi)容33-35
• 第二章 EGR柴油機(jī)性能模擬建模35-48
• 2.1 AVL-Boost軟件的理論基礎(chǔ)研究35-39
• 2.1.1 AVL-Boost軟件簡介35
• 2.1.2 燃燒放熱率模型35-38
• 2.1.2.1 Vibe模型36-37
• 2.1.2.2 Woschni/Anisits模型37
• 2.1.2.3 AVL MCC模型37-38
• 2.1.3 進(jìn)排氣端口質(zhì)量流率計算38-39
• 2.2 4H170Q4B型柴油機(jī)工作過程仿真模型39-40
• 2.3 仿真計算模型參數(shù)的輸入40-45
• 2.3.1 模型全局參數(shù)的設(shè)置40
• 2.3.2 氣缸參數(shù)的設(shè)置40-43
• 2.3.3 中冷器參數(shù)的設(shè)置43-44
• 2.3.4 邊界條件參數(shù)的設(shè)置44-45
• 2.4 仿真計算模型方案設(shè)定和結(jié)果查詢45
• 2.5 模型準(zhǔn)確性驗證45-48
• 第三章 4H170Q4B柴油機(jī)性能與排放仿真研究48-69
• 3.1 配氣相位對柴油機(jī)性能的影響48-58
• 3.1.1 進(jìn)氣提前角對柴油機(jī)性能的影響48-50
• 3.1.2 進(jìn)氣遲閉角對柴油機(jī)性能的影響50-53
• 3.1.3 排氣提前角對柴油機(jī)性能的影響53-55
• 3.1.4 排氣遲閉角對柴油機(jī)性能的影響55-58
• 3.2 噴油定時對柴油機(jī)性能的影響58-60
• 3.3 EGR冷卻溫度對柴油機(jī)排放性的影響60-64
• 3.3.1 EGR冷卻溫度對NO_x排放的影響60-62
• 3.3.2 EGR冷卻溫度對CO和HC排放的影響62-63
• 3.3.3 EGR冷卻溫度對PM排放的影響63
• 3.3.4 EGR冷卻溫度對燃油消耗率排放的影響63-64
• 3.4 EGR率對柴油機(jī)性能和排放的影響64-66
• 3.5 全工況最佳EGR率的確定66-69
• 第四章 試驗設(shè)計方案和研究方法69-74
• 4.1 試驗設(shè)計方案69-71
• 4.1.1 試驗臺架的設(shè)計69-70
• 4.1.2 試驗柴油機(jī)相關(guān)技術(shù)參數(shù)70
• 4.1.3 試驗對象主要性能配置和測試設(shè)備70-71
• 4.2 試驗研究方法71-74
• 4.2.1 EGR率和碳煙的測試方法71-72
• 4.2.2 十三工況的設(shè)定72-74
• 第五章 柴油機(jī)部件的優(yōu)化和測試結(jié)果分析74-88
• 5.1 原機(jī)（無EGR）試驗結(jié)果74-76
• 5.2 不同噴油器方案對柴油機(jī)性能和排放性的影響76-79
• 5.2.1 各噴油器方案對柴油機(jī)動力性和經(jīng)濟(jì)性的影響76-78
• 5.2.2 各噴油器方案對柴油機(jī)排放性的影響78-79
• 5.3 增壓器方案的制定79-81
• 5.4 排放標(biāo)定及驗證81-84
• 5.5 柴油機(jī)外特性及萬有特性試驗84-86
• 5.6 SC4H170Q4B柴油機(jī)優(yōu)化測試結(jié)果86-88
• 第六章 總結(jié)與展望88-91
• 6.1 論文總結(jié)88-90
• 6.2 工作展望90-91
• 參考文獻(xiàn)91-94
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的相關(guān)科研成果94-95
• 致謝95-96

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本文編號：826701