燃烧特征参数对柴油机性能的影响研究

发布时间：2017-11-17 23:17

  本文关键词：燃烧特征参数对柴油机性能的影响研究

  更多相关文章： 柴油机 燃烧特征参数 多段喷射 实验设计 国Ⅳ排放

【摘要】：目前柴油机的发展方向为高效率和低排放。优化缸内燃烧过程以实现机内净化NOx和烟度是解决排放问题的根本手段。本研究以重型高压共轨增压中冷柴油机为研究对象，借助INCA标定系统，通过试验研究了喷油参数、喷射模式和EGR等单因素及多因素耦合对柴油机燃烧过程和排放的影响，并探索达到国Ⅳ排放的技术措施。 第一部分研究了单因素边界条件对柴油机燃烧特征参数的影响，并分析了典型特征参数CA50和燃烧持续期与排放及经济型映射关系。试验在1650r/min转速50%负荷工况下进行，具体结论如下： 1)喷射压力对CA50和燃烧持续期有显著影响，提升喷射压力能够使CA50提前，，燃烧持续期缩短；CA50随喷油正时的提前而前移且呈近似线性关系，而喷射正时对燃烧持续期影响不明显。随CA50前移，燃油消耗率降低，热效率升高，但CA50提前至一定程度(10°CAATDC)后出现拐点，喷射正时过早，会引起燃烧过程粗暴。 2)主后喷两段喷射能够降低缸内最高温度，有效降低NOx和烟度排放，但存在最优主后喷间隔，然而，过大后喷射油量容易引起燃油消耗和烟度增加。主后喷两段喷射对主燃烧影响较小，CA50变化不明显，但随主后喷间隔和后喷油量比例增大，燃烧持续期延长。 3) EGR率可作为控制放热率的主要手段，随EGR率增大CA50略微延后，燃烧持续期显著延长，EGR能够有效降低NOx排放，但较大的EGR率易引起燃油消耗和烟度排放恶化。 第二部分利用多因素耦合DoE响应曲面设计方法，研究了喷射参数耦合EGR对柴油机性能及排放的影响。试验在1650r/min转速50%负荷工况下进行，得到如下结论： 1)利用中心复合设计构建5因素3响应二阶模型，得到的NOx、烟度和燃油消耗率模型经检验均显著有效。利用意愿函数对多目标问题进行优化，以国Ⅳ排放结合燃油消耗增量不超过5%为限定目标。优化试验点验证显示模型吻合度高，说明模型在研究范围内能够对响应有效预测。 2)在固定EGR率、喷射压力和后喷射油量在较优水平条件下，通过改变喷射正时和主后喷间隔，研究了CA50和燃烧持续期对柴油机性能和排放的影响，结果表明，多段喷射下存在使烟度较小的最优主后喷间隔，CA50的提前和燃烧持续期的缩短，有助于降低燃油消耗率，但NOx排放增加。 3)多次喷射耦合EGR优化策略组合最终得到的NOx和PM排放值分别为3.3g·(kWh)-1和0.019g·(kWh)-1，NOx排放较原机降低了65%，在不依赖后处理系统的条件下达到国Ⅳ排放限值，而此时燃油消耗率增加了5.1%。另外，在保持原机油耗的条件下，通过多次喷射耦合EGR手段能够降低NOx比排放达到40%，若想大幅度降低NOx，则需要牺牲较多燃油消耗。本文所研究条件下，解决NOx和be的矛盾关系比较困难。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK421.2

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 蒋德明;;达到欧洲Ⅵ排放法规的新一代车用重载柴油机[J];车用发动机;2009年04期

2 刘忠长;金华玉;李康;;高压共轨喷射柴油机采用燃料主喷和后喷的燃烧模拟[J];吉林大学学报(工学版);2008年06期

3 王晓瑜,陈国华,蒋炎坤;2~k析因试验设计及其在发动机排放中的运用[J];内燃机工程;2004年02期

4 倪计民;杜倩颖;周英杰;刘疆;杨挺然;;DoE在高压共轨柴油机优化设计中的应用[J];内燃机学报;2009年03期

5 袁野;李国岫;虞育松;赵鹏;李洪萌;;基于响应面法的高强化柴油机燃烧系统多参数多目标优化匹配研究[J];内燃机工程;2012年05期

6 黄豪中;安彦召;苏万华;毛立伟;梁源飞;代玉利;;喷射压力和喷孔直径对柴油机混合燃料喷雾特性的影响[J];内燃机学报;2013年03期

7 刘敬平;夏孝朗;赵智超;詹樟松;张晓宇;胡铁刚;;内燃机燃烧放热率的典型特征参数对比以及对热-功转换效率的影响[J];内燃机学报;2012年03期

8 张玉银;张高明;许敏;;直喷汽油机燃烧系统开发中的喷雾激光诊断技术[J];汽车安全与节能学报;2011年04期

9 刘忠长;金华玉;王忠恕;沈照杰;李康;;基于后喷策略的柴油机时序分区燃烧模拟[J];燃烧科学与技术;2010年01期

10 谢辉;孙艳辉;吴召明;;基于离子电流的汽油HCCI发动机燃烧相位传感方法[J];天津大学学报;2007年09期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 田径;基于EGR耦合多段喷射实现超低排放研究[D];吉林大学;2010年

本文编号：1197717