EGR对二级增压重型柴油机性能和排放的影响

发布时间：2016-12-16 06:10

  本文关键词：EGR对二级增压重型柴油机性能和排放的影响，由笔耕文化传播整理发布。

《吉林大学》 2014年

EGR对二级增压重型柴油机性能和排放的影响

李鲁宁  

【摘要】：排放法规和油耗标准的升级对柴油机提出了更为苛刻的要求，实现近零排放、低油耗、高功率密度是未来柴油技术的主要发展方向。对重型柴油机来说，随着增压强化需求的提高，传统的单级增压已难以满足发动机匹配要求。近年来，国内外对柴油机实现强化增压高度重视，研究结果表明采用高压比且可调的增压技术优化缸内燃烧是达到未来超低排放标准的必要手段。其中二级增压系统由于其高增压比及灵活的可调节性，可实现全工况优化，具有采用大EGR率的潜力。因此，研究EGR耦合二级增压系统对发动机性能和排放的影响具有重要的现实意义。 本文首先应用发动机性能仿真软件GT-Power，建立了二级增压发动机计算模型，通过前期试验数据对仿真模型进行了校准，并对高压级排气旁通量进行了优化。在此基础上，建立了高压、低压和级间三种EGR回路模型进行仿真分析，对比研究了不同EGR实现方式对发动机性能的影响，为台架EGR控制系统搭建提供了理论依据。在仿真计算的基础上，建立了带高压EGR的单级及二级增压柴油机性能测试平台，试验研究了EGR耦合不同增压方式对发动机动力性、经济性及排放性的影响，并以原机单级增压为对比基准，分析了EGR耦合二级增压技术提高发动机性能和降低排放的潜力。 研究结果表明： 采用二级增压后，发动机低速扭矩得到提高，800r/min最大扭矩由1030N2m提高到1136N2m。中低转速大负荷工况下的经济性有所改善，燃油消耗率最大降低幅度达9%；最大增压压力达3.5bar，使得发动机全工况下的进气量和空燃比都较单级增压有明显提高；缸内爆发压力增大，而缸内最高燃烧温度有所降低。且通过对高压级排气旁通阀开度进行优化可进一步提高发动机性能。 排放方面，匹配二级增压后，发动机烟度和PM质量排放明显降低，微粒的十三工况加权平均比排放量降低75.6%，微粒数量排放也明显降低，特别是积聚态微粒数量降低更为明显，积聚态微粒数量与排气烟度具有相关性。但由于进气氧含量的增大使得NOX排放较单级增压升高了10%-20%。 由于二级增压能够提高发动机的进气量和空燃比，为采用较大比例的EGR降低NOX排放提供了充足的进气条件。二级增压使得EGR的实现及组合方式更加灵活，三种EGR实现方式对不同工况下发动机性能和增压器工作效率的影响有所不同。二级增压柴油机的涡前与进气压差明显大于单级增压，，能够实现更大的高压EGR率，且随EGR率增大，单级增压柴油机性能参数和排放指标恶化明显，而二级增压系统能在更宽广的EGR率范围内保持发动机良好的动力性和经济性，且NOX与烟度和燃油消耗率的平衡关系更好。与单级增压相比，在同等EGR率下，二级增压发动机积聚态微粒数量排放明显较低，而粒径50nm以下的核态微粒比例有所增加。

【关键词】：
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TK421
【目录】：

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【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 孙万臣;谭满志;陈士宝;李国良;;燃料特性对柴油机排放微粒粒度分布的影响[J];汽车工程;2010年07期

2 魏名山,季凯,马朝臣;车用柴油机的二级增压[J];汽车技术;2005年01期

3 董尧清;吴乐欣;刘永祥;王一江;;中重型车用柴油机实施欧Ⅳ排放的技术路径[J];汽车技术;2007年03期

4 李国良;赖春杰;孙万臣;谭满志;陈士宝;;生物柴油燃料对柴油机不同负荷工况微粒粒度分布的影响[J];热科学与技术;2011年03期

5 林妙山;王玉群;;中重型车用柴油机达到欧Ⅳ、欧Ⅴ标准的技术措施[J];农业装备与车辆工程;2009年06期

6 张永栋;朱文英;倪江忠;;基于GT-POWER的柴油机排放仿真分析[J];农业装备与车辆工程;2011年03期

7 帅石金;唐韬;赵彦光;华伦;;柴油车排放法规及后处理技术的现状与展望[J];汽车安全与节能学报;2012年03期

8 司康;;商用车发动机分区域主要企业现状及行业发展趋势(上)[J];轻型汽车技术;2013年03期

9 吴筱玲;;柴油机技术先行路线[J];时代汽车;2013年08期

10 王银燕;杜剑维;王贺春;石凡;;基于GT-power与Simulink的发动机及其控制系统仿真[J];系统仿真学报;2008年16期

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 刘博;柴油机可调二级涡轮增压系统研究[D];上海交通大学;2011年

2 佟德辉;降低车用柴油机NOx排放的SCR技术控制策略研究[D];山东大学;2009年

3 郑尊清;采用EGR结合DOC实现柴油机低排放的研究[D];天津大学;2009年

4 隋菱歌;增压柴油机瞬态工况性能仿真及优化[D];吉林大学;2012年

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王武林,钱汉生;小型柴油机排放控制技术的研究[J];排灌机械;2004年03期

2 钟科;朱荣福;韩秀坤;;VMAS排放测试系统的应用研究[J];汽车工程;2007年03期

3 葛蕴珊;杨志强;张学敏;韩秀坤;高力平;;在用汽油车瞬态工况排放测试方法研究[J];汽车工程;2007年03期

4 姚广涛;资新运;张春润;王琛;李幸丹;;柴油机微粒捕集器燃油添加剂催化再生的试验研究[J];汽车工程;2008年08期

5 朱昌吉;王立军;李君;杨立平;贾磊;;富氧下EGR对增压中冷CNG发动机性能的影响[J];汽车工程;2010年07期

6 李腾腾;秦孔建;方茂东;钟绍华;;混合动力客车颗粒物排放特性的研究[J];汽车工程;2011年04期

7 资新运;张卫锋;姚广涛;姜大海;卜建国;;柴油机微粒捕集器复合再生策略的试验研究[J];汽车工程;2011年07期

8 姚广涛;何锦勇;刘宏威;姜大海;资新运;;影响柴油机微粒捕集器背压因素的试验研究[J];汽车工程;2011年08期

9 王凤滨;牟薇;高俊华;;国Ⅳ柴油机SO_2排放特性试验研究[J];汽车工程;2011年09期

10 徐正飞;张卫锋;资新运;何锦勇;杜小东;谭柏春;;轻型柴油车排气后处理系统耐久性的研究[J];汽车工程;2012年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 马磊;李俊华;常化振;傅立新;;Fe/分子筛催化剂上氨气选择性催化还原NO_x[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年

2 翟步英;刘奇;潘雄;;柴油车尾气净化催化剂的研究[A];2011中国功能材料科技与产业高层论坛论文集（第二卷）[C];2011年

3 王林江;郭子峰;吴群英;张燕;肖彦;;柴油车尾气净化四效催化技术进展[A];第六届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2009年

4 王昊;武斐;袁忠庄;;CA7136威姿轿车欧Ⅲ排放的标定[A];2007年APC联合学术年会论文集[C];2007年

5 曹丽;业红玲;王继先;王务林;;柴油机微粒捕集器技术研究进展[A];2007年APC联合学术年会论文集[C];2007年

6 魏明锐;;柴油机车排放尾气在大气中演化历程研究[A];湖北省内燃机学会2009年学术年会论文集[C];2009年

7 华东旭;;CNG发动机电控单元控制软件设计[A];重庆汽车工程学会2008年学术会议论文集[C];2008年

8 张昭良;韩栋;辛颖;王仲鹏;;铈铁复合氧化物四效催化剂在碳烟燃烧中的协同效应[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年

9 赵春生;刘艳利;丁技峰;;某柴油机炭烟排放改善研究[A];第十七届全国大功率柴油机学术年会论文集[C];2011年

10 李华雷;刘博;邓康耀;邢卫东;王振彪;;可调二级增压系统调节能力的计算和试验研究[A];第十七届全国大功率柴油机学术年会论文集[C];2011年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 蔡皓;三效催化转化器长寿低排放机理及性能优化研究[D];湖南大学;2010年

2 王曙辉;旋转式连续微波再生微粒捕集器再生机理及结构优化研究[D];湖南大学;2010年

3 张辉;轿车柴油机微粒捕集器工作过程数值模拟及再生控制策略研究[D];吉林大学;2011年

4 赵弘志;汽油机动力总成系统匹配标定及优化研究[D];吉林大学;2011年

5 姚春玲;汽油机进气混合O_2/CO_2的燃烧机理与性能研究[D];东北林业大学;2011年

6 刘云卿;壁流式柴油机微粒捕集器捕集及微波再生机理研究[D];湖南大学;2009年

7 陈绪平;柴油乙醇组合燃烧及其在发动机上应用的研究[D];天津大学;2010年

8 韩志群;钡—铈基氮氧化物存储还原催化剂的组分作用和优化研究[D];天津大学;2010年

9 张全长;柴油机低温燃烧基础理论和燃烧控制策略的试验研究[D];天津大学;2010年

10 司知蠢;CuO_x/WO_（x-）ZrO_2催化剂制备及其NH_3-SCR催化机理研究[D];清华大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张波;缸内流场结构对天然气发动机性能影响的模拟研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

2 尹和俭;紧凑式SCR净化消声装置设计与仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

3 潘维;基于DSP的柴油机Urea-SCR控制系统研究[D];天津理工大学;2010年

4 黄瑞;改善汽油机起动暖机过程的试验与仿真研究[D];浙江大学;2010年

5 毕克刚;富氧进气结合EGR技术对增压柴油机排放的试验研究[D];昆明理工大学;2010年

6 何常明;柴油机螺旋进气道的参数化设计[D];昆明理工大学;2009年

7 陈男;高原环境下高压共轨柴油机燃用生物柴油的应用研究[D];昆明理工大学;2010年

8 王凤;16V240ZJE柴油机缸内燃烧过程数值模拟[D];大连交通大学;2010年

9 唐磊;Cu-SAPO-34/堇青石整体式催化剂用于柴油机尾气净化的研究[D];太原理工大学;2011年

10 高辉;DPF反吹加热再生装置的开发研究[D];山东建筑大学;2011年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 徐建平;美国第2代及欧洲汽车微机故障诊断系统[J];汽车电器;2003年06期

2 王旭斌;王生昌;李茂月;;车载自诊断的原理及使用[J];汽车电器;2006年12期

3 王延岭,欧阳明高,卢青春,陈志坚;车用电控柴油机瞬态过程控制研究[J];汽车工程;1999年06期

4 方显忠,刘忠长,许允,刘巽俊;车用直喷式柴油机排气微粒与消光式烟度的关系[J];汽车工程;2003年02期

5 吴君华,黄震,王天灵;可变喷嘴增压器与增压柴油机的匹配试验研究[J];汽车工程;2005年01期

6 孙万臣;韩永强;刘忠长;刘巽俊;;可变喷嘴涡轮增压器对车用柴油机瞬态性能的影响[J];汽车工程;2006年02期

7 杨帅;张振东;应启戛;周毅;李秀元;;GTL柴油作为柴油机清洁代用燃料可行性分析[J];汽车工程;2007年01期

8 资新运;郭猛超;张伟;姚广涛;蔡强;;采用燃烧器+氧化催化器的柴油机微粒捕集器复合再生控制策略的研究[J];汽车工程;2010年01期

9 孙万臣;谭满志;陈士宝;李国良;;燃料特性对柴油机排放微粒粒度分布的影响[J];汽车工程;2010年07期

10 赵彦光;胡静;陈镇;帅石金;肖建华;王建昕;;混合器对车用柴油机尿素SCR系统性能影响的试验研究[J];汽车工程;2011年04期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 董尧清;吴乐欣;刘永祥;王一江;;我国中重型车用柴油机实施欧Ⅳ排放技术路线的思考[A];2006年APC联合学术年会论文集[C];2006年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 记者 刘蔚;[N];中国环境报;2004年

中国博士学位论文全文数据库 前7条

1 薛胜军;基于神经网络与模糊技术的内燃机热工故障在线诊断的研究[D];武汉理工大学;2001年

2 朱昌吉;车用柴油机电控EGR系统设计及性能研究[D];吉林大学;2005年

3 王忠恕;边界条件对柴油机瞬态工况下燃烧的影响及数值模拟[D];吉林大学;2006年

4 石秀勇;喷油规律对柴油机性能与排放的影响研究[D];山东大学;2007年

5 陶建忠;利用选择性催化还原反应（SCR）降低车用柴油机氮氧化物的技术研究[D];山东大学;2008年

6 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

7 张哲;柴油机大小涡轮三阶段相继增压系统稳态与瞬态性能研究[D];上海交通大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前8条

1 刘秋颖;柴油机两级涡轮增压系统选型与匹配[D];上海交通大学;2011年

2 王贺春;TBD234V12柴油机相继增压技术研究[D];哈尔滨工程大学;2004年

3 宋红英;基于蚁群神经网络的发动机故障诊断专家系统的研究[D];中国农业大学;2005年

4 麦华志;电控单体泵系统在重型柴油机上的应用[D];山东大学;2006年

5 张伟;基于GT-POWER的船用柴油机氮氧化物排放特性研究[D];大连海事大学;2007年

6 田径;VGT/EGR对重型柴油机性能与排放的影响规律[D];吉林大学;2007年

7 王启峰;4100QBZL柴油机二级可变增压系统的研究[D];昆明理工大学;2007年

8 贺淑超;车用增压柴油机瞬态过程仿真及分析[D];吉林大学;2009年

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