采用EGR与SCR降低柴油机排放的对比试验研究

采用EGR+DPF和SCR两种降低排放的方式,对某重型年用柴油机进行了稳态循环工况和瞬态循环工况试验研究.结果表明,对于降低NOx排放,无论稳态循环工况还是瞬态循环工况,采用EGR尾气处理方式均优于SCR处理方式;对于降低PM的排放,在稳态循环工况中,EGR处理方式优于SCR处理方式,而在瞬态循环工况中,SCR处理方式优于EGR处理方式.     

M15甲醇柴油的燃烧过程及循环变动分析

通过增压中冷柴油机燃用M15甲醇柴油混合燃料的台架试验,研究了外部EGR对柴油机燃烧过程及循环变动的影响。结果表明:与燃用0号柴油比,原机燃用M15甲醇柴油工作柔和,循环波动小。低转速低负荷时宜采用小EGR率,滞燃期短,放热重心基本不变,循环波动小;中等负荷时可采用大EGR率,随着EGR率的增大,滞燃期延长,放热重心推后,最大燃烧压力循环变动率稍有上升,平均指示压力和最大压力升高率波动大幅降低。经相关性分析,低转速中低负荷下,滞燃期对循环波动影响较小,放热重心与最大压力升高率有着很好的线性关系。     

EGR对高压共轨柴油机小负荷工况燃烧过程及排放性能的影响

以某轻型车用高压共轨柴油机为样机,研究了在小负荷工况条件下,EGR率对柴油机排放、燃烧过程及燃油消耗的影响。试验结果表明:EGR减小了缸内最高燃烧压力及压力峰值,使压力升高率略有增加,降低了瞬时放热率与峰值,延长了燃烧持续期,降低了缸内温度峰值及平均温度。在小负荷工况,EGR可以同时有效改善NOx,HC及CO排放,当EGR阀全开,EGR率为42%时,NOx排放降低了38.7%,HC降低了39.6%,CO排放降低了21.3%;PM排放先随着EGR率增加而减小,EGR率超过某一值后,PM排放增加,整个PM排放曲线呈现"鱼钩"状变化趋势。EGR对小负荷工况燃油耗性能影响不大。     

不同EGR率对高密度-低温柴油机燃烧的数值模拟

以4100柴油发动机为研究对象,用fire软件模拟分析不同EGR对高密度一低温柴油机燃烧和性能的影响。结果表明,应用EGR能有效降低NOx的排放,但同时发动机的烟度排放会有一定幅度的上升：EGR率的增加会给柴油机的动力性、燃油消耗率、烟度的排放带来不同程度的负面影响,使柴油机的最大爆发压力及放热率峰值下降。     

欧Ⅵ天然气发动机关键技术研究

利用GT‐SUITE软件建立天然气发动机湍流火焰预测燃烧模型,结合试验数据验证了模型的计算精度,基于该模型对实现欧Ⅵ排放的当量燃烧路线关键技术,包括增压器匹配、米勒循环、瞬态参数优化进行了分析。研究表明：非对称流道增压器在实现相同EGR率前提下泵气损失最小;米勒循环可以抑制爆震,提升发动机经济性和可靠性,适当减小油门响应速度和增加放气阀响应速度可以降低发动机瞬态超负荷率。研究结果对欧VI天然气发动机开发具有一定指导意义。     

重型柴油机瞬态工况排放和EGR影响的试验研究

本文中对一重型柴油机瞬态工况下的NOx与碳烟排放和引入EGR技术的影响进行试验研究。结果表明,引入EGR后,NOx的瞬态排放有所改善;但碳烟的瞬态排放恶化;关闭EGR阀可缓解碳烟瞬态排放的恶化。通过直流电机EGR阀关闭阶跃试验,揭示了EGR阀的关闭对发动机各项性能的影响规律,为重型柴油机瞬态排放的EGR控制提供了依据。     

可调二级增压结合EGR策略对米勒循环柴油机性能的影响

针对米勒循环柴油机新鲜充量系数低,扭矩输出能力不足的问题,引入了电子增压器(E-Booster)技术,讨论可调二级增压结合EGR策略对米勒循环柴油机性能的影响。在1 400 r/min,p_(me)=1.85 MPa工况分析了米勒度、二级增压策略以及EGR对柴油机性能及NO_x排放的影响。仿真结果表明:无论是在进气门早关还是进气门晚关策略下,随着米勒循环的加深,缸内燃烧温度逐渐下降,使得NO_x排放降低,但由于循环充量系数的减少,扭矩输出降低;采用E-Booster可调二级增压方案,合理控制E-Booster的介入策略,提高进气压力,能够弥补米勒循环扭矩输出能力的不足,同时提高燃油经济性,但也会造成缸内最大压力和NO_x排放的增加;采用EGR策略则能够弥补由较高进气压力造成的不利影响,降低机械负荷和NO_x排放。米勒度、p_(in)、π_H、EGR率分别为M30、0.286 MPa、7%、10%时,p_(me,ac)提高0.03 MPa,同时NO_x排放下降0.47 g/(kW·h),有效改善了米勒循环柴油机动力性和NO_x排放。     

采用电控直列泵+冷却EGR技术的国Ⅲ柴油机排放性能的研究

研究了采用电控直列泵+冷却EGR技术的国Ⅲ柴油机强制关闭EGR阀对ESC、ETC和ELR循环排放的影响.分析了在调整喷油提前角后的ESC循环试验结果.比较了满足国Ⅲ排放法规的直列泵、电控单体泵和高压共轨3种技术的ESC循环的油耗率.研究结果表明,国Ⅲ柴油机在关闭EGR阀后NO_x大幅上升,超过了法规限值;虽通过调整喷油提前角可达到国Ⅲ排放的要求,但油耗率上升,动力性下降;与其它技术相比,采用电控直列泵+冷却EGR技术时国Ⅲ柴油机ESC循环油耗率最低.     

EGR 对甲醇-柴油组合燃烧柴油机燃烧和排放的影响

利用三维仿真软件AVLFire建立进气道喷射甲醇、缸内喷射柴油的模型,应用试验结果验证了模型的正确性。改变2200r／min,136N·m工况下的EGR率（0％,5％,15％,25％和35％）,分析了EGR对甲醇‐柴油组合燃烧发动机燃烧过程和排放的影响。结果表明：与EGR率为0相比,随着EGR率增加,甲醇‐柴油组合燃烧发动机着火延迟期先缩短后延长,缸内最高压力降低,EGR率为5％时,着火延迟期缩短2°曲轴转角;随着EGR率增加,放热率曲线由双峰分布向单峰分布转变,最高温度下降,高温持续时间缩短;随着EGR率增加,NOx排放降低,CO和炭烟排放上升,与EGR率为0时比,EGR率为15％时的NOx排放量降低了54％。     

柴油机燃用生物柴油低温燃烧性能的仿真研究

采用GT-Power软件模拟分析了不同EGR率和喷油正时对柴油机燃用生物柴油低温燃烧性能的影响。研究表明:随着EGR率的增加,最高燃烧压力下降,缸内最高平均温度逐渐升高,燃烧相位后移,有效燃油消耗率增加,热效率降低,NO_x排放大幅度降低,炭烟排放、CO排放和THC排放都升高。在相同的EGR率下,随着喷油正时的延迟,最高燃烧压力和缸内平均燃烧温度降低,燃烧放热相位后移,燃油消耗率先减小后增加,热效率先升高后降低,NO_x排放降低,炭烟排放先升高后降低,CO排放和THC排放同时升高。通过调节EGR率和喷油正时可同时使NO_x排放和炭烟排放低于原机,但是会导致燃油消耗率和热效率大幅度恶化,且CO和THC排放升高。     

轻型柴油机预混合低温燃烧和排放性能的试验研究

本文中对比分析了某四缸轻型车用柴油机喷射正时、废气再循环(EGR)率和喷射压力对燃烧过程和污染物排放的影响规律。结果表明:采用适时早喷或者晚喷策略均能延长滞燃期而改善可燃混合气的均匀性,以实现部分预混合燃烧,抑制碳烟排放。适时早喷策略相对晚喷策略更有利于降低碳烟排放,但将受到NO_x排放恶化的限制。引入EGR后,适时早喷不但可降低缸内燃烧温度抑制NO_x排放,还可有效解决因早喷带来的燃烧相位过早的问题,从而提高燃烧效率,改善燃油经济性,在高EGR率区域可兼顾有效燃油消耗率、NO_x和碳烟排放。而晚喷条件下,引入EGR后会进一步加重后燃现象,使有效燃油消耗率和碳烟排放有所恶化。随着喷射压力的提高,适时早喷时,燃烧放热过程变缓,瞬时放热率峰值和缸内平均温度降低,从而可同时降低NO_x和碳烟排放,而晚喷则相反,NO_x排放随着喷射压力的提高而有所上升。而不论适时早喷还是晚喷,有效燃油消耗率受喷射压力的影响很小。     

外部热EGR对基于优化动力技术的汽油HCCI燃烧的影响

考察了外部热EGR对基于优化动力技术的汽油HCCI发动机燃烧的影响。试验结果表明:外部热EGR可以推迟HCCI燃烧的着火时刻,减缓放热速率,但对于高辛烷值燃料的HCCI燃烧,它对更高EGR率的兼容能力不强,需要提高进气温度来提高燃烧的稳定性;随着EGR率的增加,燃烧持续期延长,缸内温度和压力峰值均减小,指示热效率也随着减小;NOx排放随着EGR率的增加在经过一个"拐点"后始终维持在一个较低的水平,而CO和HC的排放随着EGR率的增加显著增加,燃烧恶化。     

高低压EGR对增压天然气发动机燃烧与排放的影响

通过台架试验对一台增压天然气发动机分别采用高压废气再循环(EGR)和高低压废气再循环系统时发动机的燃烧与排放特性进行了试验研究,并结合数值模拟方法对发动机的能量平衡进行了定量分析,探究不同EGR引入系统对天然气发动机经济性的影响.发动机台架试验结果表明:与高压EGR相比,发动机采用高低压EGR系统时,火焰发展期和快速燃烧期缩短,燃烧相位提前,缸内最高燃烧压力和最大瞬时放热率增加;HC和CO排放降低,NO x排放增加;燃气消耗率下降4.5％ ～9.3％.发动机能量平衡分析结果表明:发动机采用高低压EGR系统时摩擦损失增加,泵气损失、传热损失和排气能量损失减少,其中,排气能量损失的减少幅度最大.     

富氧下EGR对增压中冷CNG发动机性能的影响

为了解富氧下EGR的效果,选取最经济的过量空气系数1.1的工况,进行了不同EGR率下发动机燃烧、排放和燃料经济性的试验。结果表明:小负荷时低EGR率可促进燃烧,大负荷低EGR率时缸内燃烧压力、放热率峰值变化不大,当EGR率大于5%后,燃烧过程后移;随着EGR率的增加,CO基本保持不变,HC排放小负荷时呈上升趋势,大负荷时呈下降趋势,NOx排放量迅速减少,但燃料经济性也下降。     

国六排放天然气发动机的开发

将柴油机改造为点燃式单点集中喷射预混天然气发动机。该发动机采用无废气再循环EGR的当量比燃烧+三元催化器的技术路线,通过匹配增压器、三元催化器和电控系统的优化标定,按全球统一瞬态循环WHTC进行排放试验。结果表明,所开发的国六天然气发动机动力性和燃料经济性达到设计指标,排放满足GB17691—2018《重型柴油车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》的要求。     

基于滑模理论的车用EGR系统混沌控制

基于高阶滑模混沌控制的快速稳定和高效鲁棒特点,建立了柴油机EGR系统动态数学模型;设计了柴油机EGR系统的误差评估滑模面、滑模控制率与混沌控制器;针对EGR阀动态控制规律与响应迟滞机理,制订了柴油机EGR阀的控制、修正与优化策略。利用Control Core软件,对EGR阀的响应特性、占空比和EGR率进行了仿真,实现了高阶滑模混沌控制器对EGR系统精确修正、优化与控制。依据柴油机瞬态测试循环法规,进行了增压柴油机EGR系统的动态响应特性和排放测试等试验。试验结果表明,该高阶滑模混沌控制器性能可靠、处理能力强、控制精度高,满足柴油机EGR系统的控制要求。     

增压柴油机废气再循环控制系统

为了降低增压柴油机的NOx排放,设计了电控单向阀EGR系统,实现了废气再循环。阐述了EGR的系统方案和机构;研究了稳态和瞬态工况下EGR系统的控制策略和智能PID算法;进行了台架试验。试验表明,系统可以实现0~16%的EGR率,有效降低了NOx排放,使柴油机达到国Ⅲ标准。     

汽油机瞬态工况仿真与试验

为掌握汽油机在瞬态工况下的工作特性,建立了汽油机准维燃烧模型,编制了循环仿真程序。对某四缸汽油机稳态和瞬态加速工况进行了仿真,并通过台架试验进行验证。两者结果的对比表明,缸内燃烧压力、燃烧放热率和平均指示压力等指标的仿真与实测结果相当一致。该程序充分考虑了汽油机燃烧室内紊流流动、燃烧室形状和瞬态工况对燃烧过程的影响,可用于研究火花塞位置、燃烧室结构尺寸对汽油机燃烧过程和火焰传播的影响。     

EGR率对柴油机富氢EGR燃烧过程的影响

在一台柴油机可视化实验台上,用高速摄像机拍摄下柴油机富氢EGR燃烧过程的火焰照片,应用三基色法计算了燃烧温度场,结合示功图和放热率曲线分析了EGR率对富氢EGR燃烧过程的影响.结果表明:当掺氢比为2％时,随着EGR率的增加,着火时刻呈现推迟的趋势,燃烧持续时间先延长后缩短;缸内最大爆发压力减小,达到峰值压力的时间推迟;放热率峰值下降,放热率曲线整体推后;缸内最高温度和平均温度随之降低.     

EGR对柴油-天然气双燃料发动机稀燃的影响

在一台由柴油机加装天然气供给系统改装而成的双燃料发动机上进行试验,分别研究了EGR率和过量空气系数(a)随喷油提前角变化对双燃料发动机的影响。结果表明:当EGR率为0时,a过大导致热效率降低。增大喷油提前角使着火提前,燃烧得以改善,最大压力升高率和最高燃烧压力提高,热值折合燃料消耗率降低。喷油提前角一定时,最大压力升高率、最高燃烧压力随EGR率的增大先升高后降低,热值折合燃料消耗率先降低后升高,EGR率为20%时热值折合燃料消耗率达到最低值。采用EGR技术能有效降低NOx排放,但HC,CO,CH4和炭烟排放随着EGR率的增大而增大;增大喷油提前角使缸内柴油预混燃烧比例增加,HC,CO,CH4和炭烟排放降低。因此,采用EGR时应适当增加喷油提前角。