喷油参数对轻型车用柴油机性能及排放的影响研究

发布时间：2020-10-25 02:57

　　 近年来出现的雾霾天气与汽车尾气排放有着一定的联系,因此降低污染物的排放显得十分必要。随着排放法规的日益严格,需要更加行之有效的排放控制措施。多次喷油策略与废气再循环(EGR)配合使用可对柴油机的燃烧和排放有明显的改善作用,再匹配相应的后处理技术措施,可满足更加严格的排放标准。在喷油参数上进行有效控制、优化油气混合速率是实现清洁燃烧关键技术之一,而且EGR能显著降低NO_x的排放。因此,开展多次喷油策略结合EGR的研究具有很好的应用前景。本文以某型号的轻型车用共轨柴油机为研究对象,采用数值仿真和台架试验相结合的方式,通过调节喷油参数和EGR来改善柴油机的燃烧进程,从而使排放和燃油消耗率达到折中优化。在数值仿真部分,应用FIRE软件建立柴油机燃烧室的仿真模型,重点分析了油嘴伸出量、喷油正时、预喷射参数对共轨柴油机燃烧过程和排放的影响。对比了各参数下的燃烧和排放,结果表明:本次模拟的油嘴伸出量在3 mm时和燃烧室匹配较好;随着喷油正时提前,缸内压力和温度的峰值随之增大,且到达峰值的时间也变短,推迟喷油正时能够有效降低NO的排放;预喷射能够提高缸内初始温度,减少主喷射燃烧的滞燃期,有效地降低NO的排放。在主燃烧前,有预喷时的压力和温度的升高率均小于单次喷射,存在合适主预喷间隔角和预喷油量能够使NO和soot达到折中优化。基于数值仿真的优化分析,采用单因素变量法,开展了柴油机台架试验工作,分析了喷油参数和EGR对柴油机排放性能的影响。结果表明:当调整喷油器垫片厚度为1.4 mm时,此时的油嘴伸出量较适合;增大轨压可有效改善燃油雾化特性,使得烟度和燃油消耗率降低,但NO_x排放增多;推迟主喷正时可有效降低NO_x的排放,这两个喷油参数可作为优化柴油机性能的重要指标;柴油机存在一个最佳的主预喷间隔角;随着预喷油量的增加,烟度和燃油消耗率逐渐增加,NO_x呈现先减少后增加的趋势,过大或过小的预喷油量都不利于燃烧;EGR开度的增加使NO_x排放明显减少,但EGR开度在30%之后,烟度开始明显恶化。基于正交试验法,研究了喷油参数结合EGR对排放性能和燃油消耗率的影响。根据试验结果得到了各因素对试验指标影响的主次因素,综合考虑,确定研究工况下的喷油策略和EGR开度。结合数值分析和台架试验的研究结果作为指导,对柴油机重点控制排放工况点都进行了排放标定优化,结合工程经验确定相关参数的MAP图。将优化后的共轨柴油机匹配到整车,进行了整车排放试验,并对结果进行了排放特性分析,对后续柴油机性能与排放的优化工作具有重要的指导意义。
【学位单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U464.172
【部分图文】：

图 1.1 直喷柴油机燃烧过程示意图.1 Diagram of the combustion process of a direct injection diesel eng机以扩散燃烧方式为主，会导致生成较多的 NOx和 PM HC 和不完全燃烧的 CO 等其他有害物质。这些都是造成这些污染物严重威胁着人们的健康，因此这些排放污染物

1.2.2 PM 生成机理柴油机 PM 包含碳烟（soot）、碳烟表面吸附和凝聚的可溶性有机物（SOF）和少量的硫酸盐等。颗粒物的形成比较复杂，如图 1.2 所示，PM 的形成一般经过裂解并成核、表面生长和凝聚、碳粒的氧化、SOF 的吸附与凝结等过程[6]。颗

同时增加了对颗粒物数量（PN）的要求。由图1.3 和表 1.3 所示两种测试循环的对比来看，WLTC 测试循环有以下特点：（1）行驶时间和距离都加长；（2）平均车速更高且瞬态加速更加激烈；（3）暖机过程中瞬态加速更频繁；（4）覆盖更广泛的发动机运行工况等。图 1.3 两种测试循环对比Fig. 1.3 Comparison of test cycles between NEDC and WLTC
【参考文献】

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本文编号：2855357