多次噴射策略結(jié)構(gòu)EGR對輕型車用柴油機(jī)性能及排放的影響研究.pdf

1、近年來,隨著全球石油等不可再生資源的日益枯竭和環(huán)境問題的凸顯,節(jié)能減排是內(nèi)燃機(jī)發(fā)展的熱點(diǎn)和趨勢。多次噴射策略結(jié)合EGR被認(rèn)為是滿足國Ⅳ及更加嚴(yán)格排放法規(guī)要求,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)的重要技術(shù)途徑。因此,本課題所開展的多次噴射策略結(jié)合EGR對輕型車用高壓共軌柴油機(jī)的燃燒過程及排放性能的影響的研究,對輕型車用柴油機(jī)具有重要的理論價值和工程意義。
　　 本文首先建立了某輕型車用柴油機(jī)的一維熱力學(xué)計算模型和三維燃燒過程仿真模型,結(jié)合臺架試驗(yàn),

2、分別對預(yù)噴油量、主預(yù)噴間隔、后噴油量、主后噴間隔以及EGR率對柴油機(jī)燃燒過程及排放性能的影響進(jìn)行了研究,研究結(jié)果表明:隨著預(yù)噴油量的增加,燃油消耗率會上升,NOX和Soot則呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢;主預(yù)噴間隔對NOX排放的影響不是太明顯,隨著主預(yù)噴間隔角度的增加,燃油消耗率增大,Soot的排放先減小后增大,因此在恰當(dāng)?shù)闹黝A(yù)噴間隔下噴入適量的預(yù)噴燃油即可達(dá)到Nox、Soot和燃油消耗率的折衷。后噴可以有效的減少Nox和Soot的生成,但需

3、要犧牲一部分經(jīng)濟(jì)性,存在一個最佳的后噴油量和主后噴間隔控制范圍,使得排放和油耗都達(dá)到較為滿意的結(jié)果。EGR技術(shù)能有效地增大缸內(nèi)廢氣濃度、降低缸內(nèi)氧氣濃度,使得柴油機(jī)缸內(nèi)燃燒持續(xù)期變長,瞬時放熱率峰值、缸內(nèi)壓力、缸內(nèi)溫度下降,以抑制Nox的形成,但高的EGR率會造成Soot排放和燃油經(jīng)濟(jì)性的惡化。在上述研究的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了基于正交設(shè)計的多次噴射結(jié)合EGR的虛擬優(yōu)化,研究了多次噴射參數(shù)和EGR率對缸內(nèi)燃燒過程和排放性能的影響。研究發(fā)現(xiàn):EG

4、R是影響燃燒過程及排放性能的最關(guān)鍵因素;在1595r/min,106N.m工況下,預(yù)噴油量為7.5%、主預(yù)噴時間間隔為20°CA、后噴油量為10%、主后噴時間間隔為30°CA、EGR率為30%時,發(fā)動機(jī)的性能較佳。
　　 利用數(shù)值模擬與試驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法,對樣機(jī)的多次噴射策略和EGR進(jìn)行了優(yōu)化,根據(jù)優(yōu)化后的結(jié)果結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)繪制了多次噴射策略和EGR的MAP圖,并對改進(jìn)后的發(fā)動機(jī)進(jìn)行整車試驗(yàn)。改進(jìn)后的CO排放為0.21.11g/