本文關鍵詞：增壓柴油機EGR系統(tǒng)開發(fā)及試驗研究

  更多相關文章： 廢氣再循環(huán) 射流式EGR裝置 CFD 邊界壓力特性 可變EGR率

【摘要】：在汽車產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的同時,汽車尾氣排放帶來的污染已經(jīng)嚴重影響到人類的生存環(huán)境。就柴油機而言,可優(yōu)化燃燒過程的廢氣再循環(huán)技術(Exhaust Gas Recirculation:EGR)已經(jīng)成為控制柴油機NOx排放最重要的手段之一。而對于增壓柴油機,選擇合理的EGR回路和設備,對柴油機順利實現(xiàn)EGR尤為重要。因此,本文以DK4A增壓柴油機為基礎,設計了基于文丘里原理的射流式可變EGR率的EGR裝置及回路,利用CFD手段對裝置進行了優(yōu)化設計,搭建了帶有EGR回路的發(fā)動機臺架并進行相關試驗,探究了該EGR回路對柴油機性能的影響。本文通過三維CFD軟件Fluent對裝置進行仿真計算,利用所設計的驗證試驗驗證明了計算模型的可靠性。仿真計算主要分析了不同結構參數(shù)下,裝置內氣體的流場情況,探究了裝置結構參數(shù)以及邊界條件對裝置最大可實現(xiàn)EGR率(EGRmax)的影響。計算結果表明:裝置的收縮段寬度與空氣進口直徑越小,裝置的EGRmax越大;廢氣進氣管向內移動時,裝置的EGRmax增大,而收縮角對EGRmax無太大影響;廢氣入口處與出口處壓力差越小,裝置實現(xiàn)EGR則越困難;收縮段寬度減小、收縮角減小和擴壓角減小有利于廢氣和空氣的混合;較小的收縮段寬度、較大的空氣進口直徑會帶來較大的能量損失。最終依據(jù)仿真計算的結果,并結合試驗發(fā)動機臺架的尺寸條件,確定了EGR裝置的最終尺寸,并加工得到試驗用裝置實物。為探究本文所設計EGR裝置及實驗回路對柴油機性能的影響,主要選擇了試驗柴油機小負荷工況下的部分工況點,探究了裝置的邊界壓力特性及不同EGR率時EGR系統(tǒng)對該發(fā)動機動力性、經(jīng)濟性及排放性的影響,試驗結果表明:發(fā)動機轉速及負荷的升高使EGR裝置進出口邊界上的壓力不斷升高,而廢氣進口處壓力與出口處壓力的壓差卻不斷減小,造成了裝置的EGRmax不斷下降。當壓差為-0.02bar時,發(fā)動機不能實現(xiàn)EGR。裝置廢氣進氣管向內移動15mm后,裝置實現(xiàn)EGR的能力明顯增強。通過墊片調節(jié)廢氣進氣管相對位置可以達到調節(jié)EGRmax的目的,向內移動時EGRmax增大,向外移動時減小。EGR率增加后,缸內最高爆發(fā)壓力與放熱率峰值下降,其出現(xiàn)時對應的曲軸轉角推遲;發(fā)動機的有效燃油消耗率隨EGR率的升高而升高,而在同一EGR率下,裝置廢氣進氣管向內移動后發(fā)動機油耗率上升,向外移動后油耗下降;隨著EGR率的升高,發(fā)動機NOx排放大幅下降,而碳煙排放值趨勢相反。
【關鍵詞】：廢氣再循環(huán) 射流式EGR裝置 CFD 邊界壓力特性 可變EGR率
【學位授予單位】：西華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U464.172
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-22
• 1.1 引言9-10
• 1.2 柴油機排放法規(guī)現(xiàn)狀10-12
• 1.3 廢氣再循環(huán)技術12-16
• 1.3.1 EGR技術原理12-13
• 1.3.2 EGR技術分類13-16
• 1.3.3 EGR對柴油機性能的影響16
• 1.4 廢氣再循環(huán)技術國內外研究現(xiàn)狀16-20
• 1.4.1 船用EGR技術進展17-18
• 1.4.2 車用EGR技術進展18-19
• 1.4.3 帶文丘里裝置EGR技術研究19-20
• 1.5 本課題研究內容及意義20-22
• 2 EGR系統(tǒng)的設計22-34
• 2.1 EGR系統(tǒng)布置方案及工作原理22-23
• 2.2 EGR裝置結構參數(shù)設計23-26
• 2.3 仿真模型的建立26-33
• 2.3.1 三維模型27-28
• 2.3.2 網(wǎng)格劃分28-29
• 2.3.3 控制方程及湍流模型29-31
• 2.3.4 計算設置及邊界條件31-33
• 2.4 本章小結33-34
• 3 裝置關鍵參數(shù)的優(yōu)化設計34-54
• 3.1 仿真模型的驗證實驗34-36
• 3.2 裝置結構參數(shù)對EGR率的影響36-44
• 3.2.1 收縮段寬度S對EGR率的影響36-38
• 3.2.2 空氣進口直徑d1對EGR率的影響38-40
• 3.2.3 收縮段角度 α 對EGR率的影響40-42
• 3.2.4 廢氣進氣管相對位置對EGR率的影響42-44
• 3.3 結構參數(shù)對廢氣均勻性的影響44-47
• 3.3.1 擴壓角對裝置出口處流場的影響45-46
• 3.3.2 收縮段寬度對裝置出口處流場的影響46-47
• 3.3.3 收縮角對裝置出口處流場的影響47
• 3.4 邊界條件對EGR率的影響47-50
• 3.4.1 邊界條件對不同收縮段寬度的裝置EGR率的影響48-49
• 3.4.2 邊界條件對不同空氣進口直徑的裝置EGR率的影響49
• 3.4.3 邊界條件對不同擴壓角的裝置EGR率的影響49-50
• 3.5 可變EGR率裝置的優(yōu)化設計50-53
• 3.5.1 廢氣進氣管相對位置的確定50-51
• 3.5.2 結構參數(shù)的確定及加工裝配圖51-53
• 3.6 本章小結53-54
• 4 EGR裝置發(fā)動機臺架試驗研究54-66
• 4.1 試驗方案的整體設計及裝置設備54-58
• 4.1.1 試驗方案設計及實驗目的54
• 4.1.2 試驗發(fā)動機參數(shù)54-55
• 4.1.3 試驗用臺架及主要儀器設備55-58
• 4.2 EGR裝置特性研究58-62
• 4.2.1 不同轉速下裝置壓力變化58-60
• 4.2.2 不同扭矩下裝置壓力變化60-62
• 4.2.3 不同廢氣進氣管相對位置下EGR率變化62
• 4.3 EGR率對柴油機性能特性的影響62-65
• 4.3.1 不同EGR率對柴油機燃燒過程的影響62-63
• 4.3.2 不同EGR率對柴油機經(jīng)濟性的影響63-64
• 4.3.3 不同EGR率對柴油機排放性的影響64-65
• 4.4 本章小結65-66
• 5 總結與展望66-68
• 5.1 全文總結66-67
• 5.2 工作展望67-68
• 參考文獻68-71
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表論文及科研成果71-72
• 致謝72-73

【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];華南工學院學報;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];內燃機工程;1988年01期

5 侯升;增壓柴油機的使用特點[J];內燃機;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];農業(yè)機械學報;2002年02期

8 林靜 ,徐顯海;增壓柴油機應避免“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;;相繼增壓柴油機準穩(wěn)態(tài)建模及仿真研究[A];2004年船舶與海洋工程學術研討會論文集[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)合學術年會論文集[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];中國航海學會船舶機電專業(yè)委員會2000年度學術報告會論文集[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];第十二次全國農機維修學術會議論文集[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研討會論文集[C];2001年

中國博士學位論文全文數(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;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;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;2012年

中國碩士學位論文全文數(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)化及排放控制技術研究[D];吉林大學;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;2016年

3 梁存鵬;XD6113增壓柴油機曲軸斷裂故障分析與改進設計[D];廣西大學;2016年

4 石誠;玉柴某款二級增壓柴油機的開發(fā)及在客車上的應用[D];湖南大學;2016年

5 王毅;某增壓柴油機性能模擬及優(yōu)化分析[D];大連理工大學;2016年

6 楊皓然;增壓柴油機EGR系統(tǒng)開發(fā)及試驗研究[D];西華大學;2016年

7 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;2013年

8 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;2011年

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

10 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;2012年

，

本文編號：965909