基于进气及喷油参数控制的柴油机燃烧优化技术研究
发布时间：2021-05-13 14:31
汽车工业的飞速发展给人们的生活带来极大便利的同时,也造成了严重的环境污染,节能减排是当今汽车行业面临的一项紧迫任务。对于重型柴油机,由于排放法规和燃油耗法规的加严,传统的单级增压已经无法满足发动机对于进气量的需求,增压系统朝着高增压的方向发展。二级增压系统可以实现的增压比高、压比灵活可调、流量范围宽,是重型柴油机实现高增压的有效手段。发动机采用二级增压系统后,进气量和空燃比得到大幅提升,有效的改善了发动机的燃烧状况,同时为大比例EGR的引入创造了条件。电控燃油喷射系统可以独立的控制喷油正时、喷油压力等喷油参数,实现理想的喷油规律,对于进一步优化二级增压发动机燃烧与排放性能具有重要的作用。本文以某车用重型二级增压柴油机为样机,利用GT-power软件建立一维仿真模型。首先研究了涡轮旁通阀开度对二级增压压比分配、总压比及增压器效率的影响规律。结果表明:不同工况下随着涡轮旁通阀开度的增加,高压级压比降低,低压级压比升高,总压比下降。并且存在一个合适的旁通阀开度,使得高低压级压气机均处于高效率区。其次,针对采用二级增压系统后EGR引入较难的问题,根据台架试验数据,设计了基于文丘里管的EGR系统...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 内燃机的增压技术
1.2.1 废气旁通涡轮增压
1.2.2 可变截面涡轮(VNT)增压
1.2.3 顺序涡轮增压
1.2.4 机械-涡轮复合增压
1.2.5 电动-涡轮复合增压
1.2.6 二级涡轮增压
1.3 二级增压国内外研究现状
1.3.1 二级增压国外研究现状
1.3.2 二级增压国内研究现状
1.4 柴油机废气再循环(EGR)技术
1.4.1 高增压柴油机EGR实现方式
1.5 电控燃油喷射系统
1.6 本课题的意义及主要研究内容
第2章 二级增压系统及文丘里管EGR系统的一维仿真研究
2.1 二级增压发动机一维仿真模型建立
2.1.1 GT-Power软件介绍
2.1.2 模型建立
2.1.3 模型验证
2.2 二级增压压比分配规律研究
2.3 文丘里管EGR系统模拟仿真研究
2.3.1 文丘里管EGR系统基本工作原理
2.3.2 文丘里管设计准则
2.3.3 文丘里管基本尺寸设计
2.3.4 文丘里管的EGR引入能力初步研究
2.3.5 文丘里管结构尺寸优化
2.3.6 十三工况EGR引入能力分析
2.4 本章小结
第3章 进气及喷油参数单因素对柴油机燃烧与排放的影响
3.1 Fire三维仿真分析平台建立
3.1.1 燃烧室网格划分及计算步长设定
3.1.2 计算模型的选择及初始条件确定
3.1.3 模型验证
3.2 进气压力对柴油机燃烧与排放性能的影响
3.2.1 进气压力对缸内混合气形成及燃烧的影响
3.2.2 进气压力对发动机经济性及排放的影响
3.3 进气温度对柴油机燃烧与排放性能的影响
3.3.1 进气温度对缸内混合气形成及燃烧的影响
3.3.2 进气温度对发动机经济性及排放的影响
3.4 EGR对柴油机燃烧与排放性能的影响
3.4.1 EGR对缸内混合气形成及燃烧的影响
3.4.2 EGR对发动机经济性及排放的影响
3.5 喷油压力对柴油机燃烧与排放性能的影响
3.5.1 喷油压力对缸内混合气形成及燃烧的影响
3.5.2 喷油压力对发动机经济性及排放的影响
3.6 主喷定时对柴油机燃烧与排放性能的影响
3.6.1 主喷定时对缸内混合气形成及燃烧的影响
3.6.2 主喷定时对发动机经济性及排放的影响
3.7 后喷量对柴油机燃烧与排放性能的影响
3.7.1 后喷量对缸内混合气形成及燃烧的影响
3.7.2 后喷量对发动机经济性及排放的影响
3.8 本章小结
第4章 进气与喷油边界条件协同配合的优化方法与策略
4.1 多因素耦合正交试验设计方法概述
4.1.1 正交试验设计的一般流程
4.1.2 试验结果极差分析
4.1.3 试验结果方差分析
4.2 正交试验设计
4.3 计算结果与分析
4.3.1 油耗率的计算结果分析
4.3.2 NO的计算结果分析
4.3.3 soot的计算结果分析
4.3.4 综合平衡法多指标分析
4.4 边界参数优化后与原机对比
4.5 本章小结
第5章 全文总结与工作展望
5.1 全文总结
5.2 工作展望
参考文献
作者简介及科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]涡轮增压器电控放气阀研究现状与发展展望[J]. 童凯麟,倪计民,石秀勇. 小型内燃机与车辆技术. 2017(06)
[2]不同增压系统对重型柴油机性能和排放影响的试验研究[J]. 邹泽宇,郑尊清,刘佳林,毛斌,邹宪,尧命发. 内燃机工程. 2017(06)
[3]电控旁通阀涡轮增压器匹配计算研究[J]. 龚金科,陈长友,胡辽平,杨迪,刘冠麟. 湖南大学学报(自然科学版). 2016(08)
[4]中国新能源汽车的研发及展望[J]. 欧阳明高. 科技导报. 2016(06)
[5]柴油机可控机械复合涡轮系统总能效率优化研究[J]. 谢辉,何诗洁. 内燃机工程. 2016(06)
[6]基于多级闭环的电控EGR控制策略的研究[J]. 韦雄,冒晓建,祝轲卿,蒋祖华,王俊席,冯静. 内燃机工程. 2016(01)
[7]增压中冷柴油机EGR系统文丘里管的设计与试验[J]. 赵昌普,朱云尧,李艳丽,刘国强,商潭苏,朱敬安,董伟,焦天民. 农业工程学报. 2013(15)
[8]船用V型柴油机大小涡轮增压器相继增压切换过程试验研究[J]. 何清林,王贺春,王银燕,李先南. 内燃机工程. 2013(02)
[9]利用文丘里管和VNT提高柴油机EGR率的研究[J]. 郭鹏江,王天灵,李德刚,高希彦. 内燃机学报. 2009(02)
[10]带有放气阀的二级增压系统的设计与试验[J]. 魏名山,张志,方金莉,马朝臣,施新,邢卫东. 内燃机学报. 2009(02)
博士论文
[1]宽馏程燃料及燃烧边界条件对压燃式发动机燃烧及排放的影响研究[D]. 肖森林.吉林大学 2016
[2]燃料特性及燃烧边界条件对压燃式发动机超细微粒排放的影响[D]. 王晓丹.吉林大学 2014
[3]基于EGR技术的低排放重型柴油机燃烧技术研究[D]. 陈贵升.天津大学 2013
[4]柴油机可调二级涡轮增压系统研究[D]. 刘博.上海交通大学 2011
[5]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]. 张哲.上海交通大学 2010
[6]采用EGR结合DOC实现柴油机低排放的研究[D]. 郑尊清.天津大学 2009
硕士论文
[1]丁醇/柴油混合燃料燃烧及颗粒物排放特性研究[D]. 李鹏磊.吉林大学 2017
[2]EGR-VGT柴油发动机[D]. 曲乾坤.南京理工大学 2017
[3]车用重型二级增压柴油机燃烧优化及排放控制技术研究[D]. 刘高.吉林大学 2016
[4]基于响应面法的柴油机分区燃烧系统多参数多目标优化研究[D]. 卢泓坤.江苏大学 2016
[5]柴油机高原可调二级增压系统的匹配与调节[D]. 李长江.北京理工大学 2016
[6]燃烧特征参数对柴油机性能的影响研究[D]. 董春晓.吉林大学 2015
[7]进气条件对预混压燃发动机混合气形成及燃烧的影响[D]. 朱啸龙.吉林大学 2015
[8]重型柴油机二级增压与EGR系统优化匹配研究[D]. 朱睿.吉林大学 2015
[9]EGR对二级增压重型柴油机性能和排放的影响[D]. 李鲁宁.吉林大学 2014
[10]机械—涡轮两级增压柴油机的试验研究[D]. 尹紫恒.上海交通大学 2014
本文编号：3184185
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 内燃机的增压技术
1.2.1 废气旁通涡轮增压
1.2.2 可变截面涡轮(VNT)增压
1.2.3 顺序涡轮增压
1.2.4 机械-涡轮复合增压
1.2.5 电动-涡轮复合增压
1.2.6 二级涡轮增压
1.3 二级增压国内外研究现状
1.3.1 二级增压国外研究现状
1.3.2 二级增压国内研究现状
1.4 柴油机废气再循环(EGR)技术
1.4.1 高增压柴油机EGR实现方式
1.5 电控燃油喷射系统
1.6 本课题的意义及主要研究内容
第2章 二级增压系统及文丘里管EGR系统的一维仿真研究
2.1 二级增压发动机一维仿真模型建立
2.1.1 GT-Power软件介绍
2.1.2 模型建立
2.1.3 模型验证
2.2 二级增压压比分配规律研究
2.3 文丘里管EGR系统模拟仿真研究
2.3.1 文丘里管EGR系统基本工作原理
2.3.2 文丘里管设计准则
2.3.3 文丘里管基本尺寸设计
2.3.4 文丘里管的EGR引入能力初步研究
2.3.5 文丘里管结构尺寸优化
2.3.6 十三工况EGR引入能力分析
2.4 本章小结
第3章 进气及喷油参数单因素对柴油机燃烧与排放的影响
3.1 Fire三维仿真分析平台建立
3.1.1 燃烧室网格划分及计算步长设定
3.1.2 计算模型的选择及初始条件确定
3.1.3 模型验证
3.2 进气压力对柴油机燃烧与排放性能的影响
3.2.1 进气压力对缸内混合气形成及燃烧的影响
3.2.2 进气压力对发动机经济性及排放的影响
3.3 进气温度对柴油机燃烧与排放性能的影响
3.3.1 进气温度对缸内混合气形成及燃烧的影响
3.3.2 进气温度对发动机经济性及排放的影响
3.4 EGR对柴油机燃烧与排放性能的影响
3.4.1 EGR对缸内混合气形成及燃烧的影响
3.4.2 EGR对发动机经济性及排放的影响
3.5 喷油压力对柴油机燃烧与排放性能的影响
3.5.1 喷油压力对缸内混合气形成及燃烧的影响
3.5.2 喷油压力对发动机经济性及排放的影响
3.6 主喷定时对柴油机燃烧与排放性能的影响
3.6.1 主喷定时对缸内混合气形成及燃烧的影响
3.6.2 主喷定时对发动机经济性及排放的影响
3.7 后喷量对柴油机燃烧与排放性能的影响
3.7.1 后喷量对缸内混合气形成及燃烧的影响
3.7.2 后喷量对发动机经济性及排放的影响
3.8 本章小结
第4章 进气与喷油边界条件协同配合的优化方法与策略
4.1 多因素耦合正交试验设计方法概述
4.1.1 正交试验设计的一般流程
4.1.2 试验结果极差分析
4.1.3 试验结果方差分析
4.2 正交试验设计
4.3 计算结果与分析
4.3.1 油耗率的计算结果分析
4.3.2 NO的计算结果分析
4.3.3 soot的计算结果分析
4.3.4 综合平衡法多指标分析
4.4 边界参数优化后与原机对比
4.5 本章小结
第5章 全文总结与工作展望
5.1 全文总结
5.2 工作展望
参考文献
作者简介及科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]涡轮增压器电控放气阀研究现状与发展展望[J]. 童凯麟,倪计民,石秀勇. 小型内燃机与车辆技术. 2017(06)
[2]不同增压系统对重型柴油机性能和排放影响的试验研究[J]. 邹泽宇,郑尊清,刘佳林,毛斌,邹宪,尧命发. 内燃机工程. 2017(06)
[3]电控旁通阀涡轮增压器匹配计算研究[J]. 龚金科,陈长友,胡辽平,杨迪,刘冠麟. 湖南大学学报(自然科学版). 2016(08)
[4]中国新能源汽车的研发及展望[J]. 欧阳明高. 科技导报. 2016(06)
[5]柴油机可控机械复合涡轮系统总能效率优化研究[J]. 谢辉,何诗洁. 内燃机工程. 2016(06)
[6]基于多级闭环的电控EGR控制策略的研究[J]. 韦雄,冒晓建,祝轲卿,蒋祖华,王俊席,冯静. 内燃机工程. 2016(01)
[7]增压中冷柴油机EGR系统文丘里管的设计与试验[J]. 赵昌普,朱云尧,李艳丽,刘国强,商潭苏,朱敬安,董伟,焦天民. 农业工程学报. 2013(15)
[8]船用V型柴油机大小涡轮增压器相继增压切换过程试验研究[J]. 何清林,王贺春,王银燕,李先南. 内燃机工程. 2013(02)
[9]利用文丘里管和VNT提高柴油机EGR率的研究[J]. 郭鹏江,王天灵,李德刚,高希彦. 内燃机学报. 2009(02)
[10]带有放气阀的二级增压系统的设计与试验[J]. 魏名山,张志,方金莉,马朝臣,施新,邢卫东. 内燃机学报. 2009(02)
博士论文
[1]宽馏程燃料及燃烧边界条件对压燃式发动机燃烧及排放的影响研究[D]. 肖森林.吉林大学 2016
[2]燃料特性及燃烧边界条件对压燃式发动机超细微粒排放的影响[D]. 王晓丹.吉林大学 2014
[3]基于EGR技术的低排放重型柴油机燃烧技术研究[D]. 陈贵升.天津大学 2013
[4]柴油机可调二级涡轮增压系统研究[D]. 刘博.上海交通大学 2011
[5]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]. 张哲.上海交通大学 2010
[6]采用EGR结合DOC实现柴油机低排放的研究[D]. 郑尊清.天津大学 2009
硕士论文
[1]丁醇/柴油混合燃料燃烧及颗粒物排放特性研究[D]. 李鹏磊.吉林大学 2017
[2]EGR-VGT柴油发动机[D]. 曲乾坤.南京理工大学 2017
[3]车用重型二级增压柴油机燃烧优化及排放控制技术研究[D]. 刘高.吉林大学 2016
[4]基于响应面法的柴油机分区燃烧系统多参数多目标优化研究[D]. 卢泓坤.江苏大学 2016
[5]柴油机高原可调二级增压系统的匹配与调节[D]. 李长江.北京理工大学 2016
[6]燃烧特征参数对柴油机性能的影响研究[D]. 董春晓.吉林大学 2015
[7]进气条件对预混压燃发动机混合气形成及燃烧的影响[D]. 朱啸龙.吉林大学 2015
[8]重型柴油机二级增压与EGR系统优化匹配研究[D]. 朱睿.吉林大学 2015
[9]EGR对二级增压重型柴油机性能和排放的影响[D]. 李鲁宁.吉林大学 2014
[10]机械—涡轮两级增压柴油机的试验研究[D]. 尹紫恒.上海交通大学 2014
本文编号：3184185
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