EGR柴油机瞬态性能优化研究

以降低瞬态过程烟度和NO_x排放为目标,在一台高压共轨电控重型柴油机上进行了EGR对柴油机恒转速增扭矩5s典型瞬态过程燃烧和排放性能影响的优化研究。结果表明:瞬态过程中固定EGR阀开度造成EGR率"超调"、烟度剧增;与"全程轨压"策略相比,"分段轨压"有利于改善小负荷工况的燃烧热氛围,提高瞬态起始负荷并耦合"分段轨压"可以有效降低瞬态过程烟度峰值;EGR阀的开闭对瞬态性能影响最大,瞬态过程1.5s关阀、4s开阀的策略可以实现较好的烟度和NO_x排放折中,消光烟度峰值为9.2%,NO_x峰值稍有增加但增幅不大。     

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。     

车用柴油机变工况下排气微粒的测量

研制了一种在发动机台架上进行柴油机变工况下排气微粒测量的测试系统。该系统主要由普通测功机和微粒稀释取样袋等组成。用此系统可进行柴油机恒转速扭矩、恒扭矩变转速和转速与扭矩成比例变化等模式变工况的微粒测量。试验结果表明柴油机在不同变工况模式下的微粒和有各自不同的变化规律。     

重型柴油机冷EGR与VGT耦合优化试验研究

以1台重型柴油机为试验对象,基于台架试验结果,通过建立数学模型和评价标准,对各个工况下的EGR和VGT阀门开度组合进行优化。经各评价标准优化结果的比较,选取折中NO_x排放和烟度的标准作为最优方案,对其优化结果进行分析可知:相同转速下,随着负荷的增大,EGR阀门开度先增大后减小;中等负荷下,VGT阀门开度较小,随着转速的升高,阀门开度逐渐增大;NO_x及CO排放整体较低,大负荷和高转速工况下NO_x排放显著提升,低速大负荷工况下CO排放严重升高;中等负荷下,排气烟度极低,但低速大负荷工况下烟度迅速升高。     

重型柴油机全工况两阀联合控制EGR系统的设计

为对某重型柴油机EGR系统进行排放优化和流量精确控制,基于排放优化原则,采用了一种节气阀配合EGR阀控制EGR流量的全工况两阀联合控制系统。先后在半实物实时仿真平台和台架上进行了控制器跟踪效果和排放改进效果的验证。结果表明:所设计的控制器能在各种工况下精确控制空燃比;在测试工况条件下,排放水平较稳态EGR优化MAP控制方法有了较大改进。     

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。     

EGR系统在SNH4102型柴油机中的标定试验

EGR系统是治理内燃机排放污染物Nq的有效方法之一,在PTO台架上对SNH4102型柴油机EGR系统进行标定试验,采用真空度控制EGR阀开度,实现EGR系统的调节。在柴油机额定转速下,将测功器开至100％,75％,50％,10％;在最大扭矩下,将测功器开至100％,75％,50％;及怠速工况下,找到EGR阀最佳开度,完成EGR系统的标定;并通过NHA-501型废气分析仪和FLB-100不透光式烟度计等测量排放物的含量。结果表明：在SNH4102型柴油机台架试验中,EGR系统对于NOx的控制有明显的效果,对CO和HC等排放物的抑制作用不明显。     

低速提扭对废气涡轮增压柴油机燃烧排放特性的影响

为解决废气涡轮增压柴油机低速段扭矩过低问题,通过提高电动增压器变频器的频率来提升增压器的转速,进而控制进气流量,提升柴油机低速段扭矩。通过分析额外进气量对提扭后废气涡轮增压柴油机的经济性、燃烧特性和排放特性的影响表明,与加装增压器前相同转速的原机外特性工况点的数据相比,提扭后扭矩提升9%～25%。随电动增压器频率的增加,油耗率呈先升后降的趋势,在频率为50 Hz时油耗率比原机增加了1.14%～4.44%;烟度也呈先升后降趋势,但在频率为50 Hz时的烟度比0 Hz时下降了37.4%～44.9%;NO_x排放随电动增压器频率的增加无明显规律。     

基于喷油提前角一EGR阀开度联合标定的欧Ⅳ柴油机试验研究

以某4缸、增压直喷柴油机为样机,利用专业试验台架,对样机的喷油提前角和EGR阀开度进行了不同工况下的标定,使样机的排放指标达到欧Ⅳ排放标准.验证了喷油提前角和EGR系统对柴油机排放的影响,找到了使发动机排放达到最理想状态时的最佳喷油提前角和EGR阀开度.     

VNT和EGR耦合对柴油机性能及排放特性影响的试验研究

针对VNT-EGR技术在国六柴油机上的应用,研究了VNT与EGR耦合对柴油机经济性和排放特性的影响规律。通过VNT与EGR开度的正交试验,并结合喷油参数进行与柴油机的优化匹配。研究结果表明:VNT增压器与EGR同时工作时,EGR开度增加导致可利用的排气能量降低,增压器的效率向低效率区域移动,减小VNT开度可改善这一现象;相同EGR开度下,减小VNT开度可以提高柴油机的空燃比,在炭烟排放水平相同的条件下,可以实现更大的EGR率,进一步降低NO_x比排放,炭烟与NO_x的总体排放水平有所降低,燃油消耗率随VNT开度的减小呈先降低后升高的趋势,是泵气损失与缸内燃烧状况共同作用的结果;VNT与EGR开度的正交优化大幅度降低了NO_x比排放,烟度与油耗有所上升,但低速大负荷的经济性会有所改善,配合喷油参数优化,可以在满足NO_x原排的条件下,经济性最优。     

Influence of the accelerating operation mechanism on the combustion noise in DI-diesel engines

This paper focuses on the mechanisms of combustion noise during the accelerating operation of multi-cylinder diesel engines using testing technology for the transient conditions of IC engines. Based on impact factors, such as the gas dynamic load and cylinder pressure oscillations, tests and analysis of the combustion noise during transient and steady-state conditions for different loads are made on four-cylinder naturally aspirated engines, turbocharged engines, EGR-introduced engines, and high pressure common rail engines. The laws of combustion noise difference for the same engine speed and load are researched during transient and steady-state conditions. It is found that during transient conditions, the maximum pressure rise rate and the high frequency oscillation amplitude of the cylinder pressure are all higher than those observed during steadystate conditions for the same engine speed and load. With their joint action, the combustion noise during transient conditions is greater than that during steady-state conditions. Turbocharging is useful in reducing the combustion noise during transient conditions. Turbocharging has a better effect on the control over the combustion noise during transient conditions with a constant engine speed and an increasing torque than in conditions with a constant torque and an increasing engine speed. One of the main reasons for different control effects on the combustion noise is that turbocharging causes different wall temperatures inside combustion chambers. The introduction of the appropriate EGR is helpful in the reduction of the combustion noise during transient conditions. The key to the control of combustion noise with EGR during transient conditions is whether a real-time adjustment to the EGR rate can be made to achieve the optimization of the EGR rates for different transient conditions. By means of analyzing the differences in the combustion noise between the transient and steady-state conditions for different pilot injection controls, we obtain a strategy for controlling the combustion noise during transient conditions with a pilot injection. Compared with the steady-state conditions, a larger pilot injection quantity and a longer interval between the main injection and pilot injection should be selected for transient conditions, and this is verified through tests.     

基于液压驱动气门的柴油机性能优化研究

在某柴油机上将传统凸轮驱动气门机构改进设计为液压驱动气门机构,利用仿真软件GT-Power建立液压驱动气门柴油机模型,分析进气滞后角、排气提前角和气门重叠角对柴油机动力性的影响,然后以扭矩最大为目标对配气正时进行联合仿真优化,最后对比两种内部EGR实现方法在不同负荷下的EGR率和对NOx排放量的改善效果。研究结果表明,在外特性下,液压驱动气门柴油机在中低转速时的动力性和经济性有了明显改善,扭矩比原机提高了5.6%,燃油消耗率降低了5.1%;但由于液压气门响应滞后,随着转速的升高,改善效果逐渐降低。在转速2 000r/min时,排气门晚关比排气门早关可以获得更大的EGR率,NOx排放量降幅也比排气门早关的大,在50%负荷时,NOx排放量降幅最大为23.8%。     

EGR对轻型柴油机超细颗粒排放的影响

基于1台匹配废气再循环(EGR)系统的轻型柴油机,在中低负荷下研究了EGR对发动机超细颗粒排放的影响.研究发现:各工况下,随EGR率的增大,颗粒排放中核模态颗粒数量浓度在各粒径下有所减少,核模态颗粒排放数量速率和质量速率有减少趋势,且在最大扭矩转速的低负荷工况更加明显;积聚态颗粒数量浓度在各粒径下都增加,积聚态颗粒排放数量和质量速率也都增加,且中负荷时更加明显,而积聚态颗粒数量浓度峰值粒径基本没有改变.随EGR率的增大,总的超细颗粒排放数量速率在最大扭矩转速的低负荷工况减小,而其他工况都明显增加.由于积聚态颗粒总质量浓度占超细颗粒总质量浓度比例达99%,所以超细颗粒排放质量速率也都增加,几何平均粒径也都明显增大.在低负荷较低EGR率和中负荷较大EGR率时,过高的喷油压力都将使超细颗粒排放数量速率增加.     

A study of a torque control algorithm for direct-injection gasoline engines

A new torque control system was developed for direct injection gasoline engines. The control algorithm was obtained through an analysis of torque behavior under lean combustion with the application of EGR. Tests were conducted in which the openings of both the throttle valve and EGR valve were used as the control parameters, and the fuel injection quantity was synchronized with the phase of the air flow into the cylinders. It was found that good correspondence was obtained between the actual torque and the target torque even when the air–fuel ratio and the EGR rate were changed under transient operating conditions.     

EGR对正丁醇-柴油混合燃料燃烧和排放的影响

依据发动机台架试验数据,利用 Fire 软件建立计算模型,并验证了模型的准确性,研究了不同比例的正丁醇‐柴油混合燃料在不同 EGR 率下的燃烧和排放特性。研究结果表明：通过向柴油中掺混正丁醇可以加快燃烧速率,改善 EGR 对燃烧过程带来的负面影响;采用较高的 EGR 率,可以抑制 NO x 的生成,但混合燃料携氧燃烧,对 NO x 的生成有促进作用,但总体来说 NO x 的最终生成略有降低;Soot 的最终生成量随着 EGR 率的增大而增加,通过添加含氧燃料可以有效地降低 Soot 的最终生成。     

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。     

排气再循环对增压直喷式柴油机排放特性的影响

在ＩＳＵＺＵＬ６ＴＣ型增压中冷直喷式柴油机上进行了排气再循环（ＥＧＲ）试验。分析研究了在增压中冷柴油机上采用不同的ＥＧＲ系统，以及在不同负荷下ＥＧＲ率对其排放特性的影响，同时给出了ＥＧＲ降低柴油机ＮＯｘ排放的具体效果