二级增压耦合喷射策略对柴油机性能影响

发布时间：2017-07-25 17:27

  本文关键词：二级增压耦合喷射策略对柴油机性能影响

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【摘要】：高效燃烧与降低排放成为影响内燃机设计及发展的主要问题。二级涡轮增压通过增加进气量,有助于发动机获得更大的升功率,理论上能够解决瞬态过程的燃烧劣变、烟度排放过高的问题。为此,本文在柴油机上搭载二级增压系统,通过调节进气参数与供油参数对燃烧边界条件进行控制,对瞬、稳态条件下二级增压柴油机性能进行了研究。第一部分,优化二级增压系统压气机效率。具体研究结果如下:(1)针对二级增压系统进气压力不足以及高压级压气机效率低的情况,本研究采取了将自带内置高压级涡轮放气阀关闭的方式。结果表明:外特性工况下,两级压气机效率均超过60%;二级增压系统进气最大压力升至334kPa,较内置放气阀未关闭时提高50kPa。(2)在二级增压柴油机上增设高压级涡轮旁通阀,通过合理控制涡轮旁通阀的开度,有效调节了不同工况下进气压力、压比分配以及高、低压级压气机效率。第二部分,通过对二级增压柴油机的喷油参数和进气参数进行调节,研究了供油参数和供气参数对柴油机稳态性能的影响。具体研究结果如下:(1)增加喷油压力与提前主喷正时可改善燃油经济性和降低烟度,但同时导致NOx排放增加,压力升高率增高。基于经济性、排放性能与压升率折衷考虑,二级增压在原轨压MAP的-10MPa~+10MPa区间内选择自身轨压参数,在低转速工况的主喷正时与原机相同,中高转速的主喷正时较原机适当提前。(2)中、低转速中高负荷关闭旁通阀有利于提高二级增压柴油机的经济性,在其余工况,适当增大旁通阀开度有利于二级增压经济性提高,尤其在高转速的低负荷工况,完全打开旁通阀使二级增压柴油机获得较好的经济性。第三部分,本研究在恒转速增转矩(B转速、10%-100%负荷、5s加载时间)的瞬变工况下,通过对不同旁通阀开度下的轨压参数进行调节,来研究不同旁通阀开度下的轨压控制策略对柴油机瞬态性能的影响。研究结果表明:(1)在旁通阀关闭时,“全程轨压”策略均可以有效抑制瞬态过程烟度峰值,而在旁通阀小开度开启时,大幅度提高轨压(较原机提高20MPa)条件下,烟度峰值并不能得到有效抑制。(2)以控制瞬变过程中烟度排放为主要目标,在旁通阀开度为0、10%和20%时采取“分段轨压”策略,其烟度峰值较原机均得到有效改善,在进气量较低情况下,改善效果更加明显。(3)以控制瞬变过程中烟度排放为主要目标,综合考虑“全程轨压”与“分段轨压”策略,确定旁通阀开度为0、10%和20%时的优选方案分别为“全程轨压+20MPa”、“30%负荷后轨压+10MPa”和“40%负荷后轨压+10MPa”,对应的烟度峰值相比原机分别降低了2.1%、3.6%和8.8%,降幅为52.5%、55.3%和51.7%。
【关键词】：柴油机 二级增压 涡轮旁通阀 瞬态工况 喷射参数 排放
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK421
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 能源危机与环境污染10-12
• 1.1.1 能源危机10-11
• 1.1.2 环境污染11-12
• 1.2 排放法规与技术方案12-19
• 1.3 瞬变工况的研究现状与存在问题19-21
• 1.4 本课题主要研究内容21-22
• 第2章 试验测控系统的构建22-26
• 2.1 试验对象22-23
• 2.2 瞬变工况测控平台搭建23-26
• 第3章 二级增压系统压气机效率的优化策略研究26-38
• 3.1 二级增压系统与柴油机的匹配计算26-29
• 3.1.1 匹配目标26
• 3.1.2 匹配点选择26-27
• 3.1.3 匹配点参数估算27-29
• 3.2 二级增压性能测试及优化29-31
• 3.3 压比分配对柴油机与压气机效率的影响31-35
• 3.4 本章小结35-38
• 第4章 二级增压柴油机油气参数的优化选择38-54
• 4.1 喷油压力调节对二级增压柴油机性能的影响38-42
• 4.2 喷油正时调节对二级增压柴油机性能的影响42-45
• 4.3 进气参数调节对二级增压柴油机性能影响45-52
• 4.3.1 旁通阀开度对低转速负荷工况性能影响45-48
• 4.3.2 旁通阀开度对中、高转速负荷工况性能影响48-52
• 4.4 本章小结52-54
• 第5章 轨压控制策略对二级增压柴油机性能影响54-74
• 5.1 轨压控制策略对柴油机稳态性能的影响54-58
• 5.2“全程轨压”策略对柴油机瞬变过程的控制58-63
• 5.2.1“全程轨压”对瞬变工况动态响应的影响58-60
• 5.2.2“全程轨压”对瞬变工况性能劣变的影响60-61
• 5.2.3 不同进气能力下“全程轨压”对瞬变过程的影响61-63
• 5.3“分段轨压”策略对瞬变性能的控制63-71
• 5.3.1 不同的拐点负荷对瞬变性能的影响64-67
• 5.3.2 拐点负荷处不同的喷油压力对瞬变性能的影响67-71
• 5.4 本章小结71-74
• 第6章 全文总结与展望74-76
• 6.1 全文总结74-75
• 6.2 工作展望75-76
• 参考文献76-82
• 作者简介及科研成果82-84
• 致谢84

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本文编号：572442