EGR和喷油参数对柴油机瞬变性能的影响

发布时间：2017-09-05 05:14

  本文关键词：EGR和喷油参数对柴油机瞬变性能的影响

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【摘要】：车用柴油机运行的大部分时间都处在瞬变工况,转速和转矩的频繁的改变会造成涡轮增压柴油机的进气明显滞后于喷油,燃烧不稳定,经济性能和排放性能发生恶化。本研究的研究对象为一重型车用增压电控柴油机,搭建了以INCA为控制系统的试验平台,此研究通过Freescale单片机调节瞬变过程中的电控EGR阀的开度。主要针对柴油机在瞬变过程中的烟度恶化进行研究,以烟度作为主要的评价参数。研究中柴油机的瞬变工况指柴油机以恒定大小的负荷加载率使负荷在5s的时间内从0%上升到100%,同时柴油机保持稳定转速。第一部分主要研究了喷油参数和起始负荷对柴油机瞬变过程的影响,在三种不同的瞬变过程下(相同的负荷加载率),通过调节喷油压力和起始负荷来研究不同的策略下对燃烧性能和排放性能的影响。得到如下的结论:1、瞬变工况下,“全程轨压”策略能够使燃烧重心提前,缸内最大压力升高,但是对烟度的改善效果不明显,并且造成NOx排放的升高。2、不同的起始负荷对柴油机瞬变过程中的烟度影响显著,比较不同的起始负荷下的烟度峰值可以看出,20-100%的瞬变过程下的烟度峰值比0-100%的峰值明显降低,降幅达到20%;利用“全程轨压”策略进一步优化20-100%瞬变工况下的烟度峰值,但改善效果不明显。3、采用“分段轨压”策略对不同起始负荷的瞬变工况进行研究分析,发现“分段轨压”策略协同不同的起始负荷策略能够进一步的改善烟度排放,但尾气排放中的NOx增加,并且“分段轨压”策略能使燃烧持续期缩短,燃烧特征参数CA50提前。20-100%瞬变工况下,490N?m负荷开始增加喷油压力能够最有效的降低瞬变过程中的烟度峰值,从8%下降到6.5%,降幅为18.7%。4、EGR率为2%时,20-100%的瞬变工况下烟度峰值为10.6%,并且通过“分段轨压”策略对烟度排放进行优化发现,在490N?m负荷之后增加喷油压力,烟度峰值的降幅达到55%;EGR率为5%或7%时,“分段轨压”策略对烟度峰值的影响并不太明显但有后移的趋势。第二部分主要研究了在三种不同的瞬变过程下(相同的负荷加载率)下,EGR阀策略以及分段轨压策略对柴油机排放性能的影响,得出最优的调节策略。1、瞬变过程中,关闭了EGR阀使柴油机的进气量有较大幅度的提升,EGR超调增幅减小甚至归零。0-100%瞬变工况下,1s之前关闭EGR阀能将烟度限制在10%以内;20-100%的瞬变工况下,1.5s之前关闭EGR阀能使烟度限制在10%以内,烟度从25%下降到8%(降幅68%)。2、瞬变工况下,联合采用“分段轨压”和EGR阀策略能够进一步降低柴油机瞬变过程中的烟度峰值,能够获得更好的限制烟度的效果。在20-100%的瞬变过程下,烟度峰值不超过10%,瞬变开始后的1.5s之前关闭EGR阀以及在490N?m负荷之后开始增加喷油压力能够使烟度峰值从25%下降到7%,降幅为72%。3、以烟度峰值不超过10%,NOx排放最优做为评价指标,在瞬变结束时刻打开EGR阀能够获得最优的排放效果。
【关键词】：柴油机 瞬变工况 分段轨压 EGR 烟度
【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】：U464.172
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-24
• 1.1 课题背景10-14
• 1.1.1 能源危机及环境问题10-12
• 1.1.2 排放法规12-14
• 1.2 瞬变工况的研究现状14-17
• 1.3 EGR对柴油机性能的影响17-20
• 1.4 EGR阀的控制策略20-22
• 1.5 课题的研究意义及主要内容22-24
• 第2章 瞬变试验平台搭建24-32
• 2.1 研究对象24-25
• 2.2 试验控制系统25-26
• 2.3 试验数据采集系统26-27
• 2.4 EGR系统27-29
• 2.5 本章小结29-32
• 第3章 喷油参数和起始负荷对柴油机瞬变性能的影响32-54
• 3.1 喷油压力和起始负荷对瞬变性能的影响32-44
• 3.1.1“全程轨压”策略对瞬变性能的影响32-35
• 3.1.2 起始负荷对瞬变工况的影响35-38
• 3.1.3“分段轨压”对瞬变性能的影响38-44
• 3.2 喷油压力对采用EGR的柴油机瞬变性能的影响44-52
• 3.2.1“全程轨压”对采用EGR的柴油机瞬变性能的影响44-48
• 3.2.2“分段轨压”对采用EGR的柴油机瞬变性能的影响48-52
• 3.3 本章小结52-54
• 第4章 瞬变工况EGR阀策略研究54-62
• 4.1 EGR阀的关闭时刻的研究54-57
• 4.2 EGR策略和喷油压力的共同影响研究57-59
• 4.3 EGR阀的开启时刻对整个瞬变过程的烟度的影响59-60
• 4.4 本章小结60-62
• 第5章 全文总结及工作展望62-64
• 5.1 全文总结62-63
• 5.2 工作展望63-64
• 参考文献64-69
• 作者简介及科研成果69-70
• 致谢70

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本文编号：796030