某型柴油机进气歧管优化分析

利用CFD软件计算某四缸柴油机各个气缸EGR废气分布,利用Boost软件计算发动机一个工作循环的边界条件,提供给3D模型作为输入。在CFD软件中计算并得到各个气缸的EGR率和EGR质量流量相对误差,由于计算结果不满足评价标准,因此对进气歧管模型结构进行优化,并再次按照以上步骤进行CFD计算。结果证明：优化方案进气歧管EGR分布均匀性很好,满足评价要求。     

不同EGR对氢内燃机的燃烧特性影响

本文基于fire三维CFD模拟软件,建立单缸进气歧管喷射的氢内燃机三维燃烧模型,重点研究了不同EGR率下,氢内燃机的压力场、温度场以及排放的变化。分析结果表明,随着EGR率的不断提高,氢内燃机的最高压力值、最高温度和压力升高率、温度升高率均下降,NO排放量大幅降低,但同时对动力性和经济性也有一定影响。     

点火正时和EGR对甲醇发动机爆震特性影响研究

以一台改装的点火式甲醇发动机为研究对象,通过控制进气压力保证每循环油量为定值,并且按过量空气系数为1进行燃烧,应用CFD软件Fire在易发生爆震的低速大负荷工况分别研究点火正时、EGR率和EGR温度对该发动机爆震指数的影响。结果表明:推迟点火正时可以使压力波动出现在缸压的下降段,有效改善爆震;随EGR率增加,初始爆震指数变化并不明显,之后爆震指数迅速下降;随EGR温度的降低,爆震指数也随之减小;上述3种方式中使用冷EGR降低爆震对缸压的影响最小。     

甲醇发动机缸内EGR分层的研究

针对一台具有螺旋进气道的点火式甲醇发动机,采用进气道加装EGR管的方式实现了EGR和新鲜充量的分开引入。应用CFD仿真软件Fire模拟了不同EGR通入时间、不同燃烧室凹坑形状等对EGR分层的影响。结果显示,加装EGR管能够实现EGR的分层,EGR的通入时长和燃烧室凹坑形状都对EGR的分层产生影响。当燃烧室凹坑形状为浅圆柱型、新鲜充量的通入压力为100kPa、EGR通入压力为160kPa时,在300°BTDC(压缩上止点前)停止通入,能够形成火花塞周围EGR浓度低、越远离燃烧室顶部EGR浓度越高的EGR分层结构。同时,在保证EGR率和燃油消耗量相同条件下,通过改变点火提前角,分析分层EGR和均质EGR对甲醇发动机缸内燃烧的影响。分层EGR能有效地提高缸压峰值、缩短燃烧滞燃期、提前燃烧始点,有利于发动机缸内燃烧的改善。     

进气管内EGR分布的CFD模拟计算

对于采用EGR技术路线的多缸柴油机,EGR在各缸均匀分布可以确保燃烧质量,降低裸机排放。建立了某六缸国ⅣEGR柴油机进气管三维模型,采用一维和三维模拟软件相结合,对EGR在进气管内的分布进行了流动机理的模拟分析,评估了EGR各种导入方案以及进气管相关零部件结构设计对EGR和空气混合的影响。对模型进行了CFD稳态计算,研究了4种节气门位置对EGR和空气混合的影响。     

EGR率和初始燃空当量比对柴油机燃烧和排放性能的影响研究

引入初始燃空当量比的概念——柴油机进气系统引入废气前的燃空当量比,即生成废气再循环系统中的废气的燃空当量比。采用CFD技术建立了某柴油机发动机模型及其燃烧模型,通过该模型算得的压力曲线与实际压力曲线较吻合,验证了模型的正确性;通过对该模型的模拟,分析了EGR系统中EGR率和初始燃空当量比对柴油机燃烧性能和排放性能的影响规律。     

双流量EGR率测量系统开发

利用科里奥利力式回流废气质量流量计和层流式进气流量计构建了双流量实时EGR率测量系统.在EGR阶跃工况下测量了EGR率响应特性并与传统的CO2示踪法进行了对比,二者在稳定段测得的EGR率相近,同时双流量EGR率测量系统响应时间(约为0.7 s)与系统本身响应时间相近,表明该双流量EGR率测量系统可实现EGR率的实时、高精度测量.针对该系统存在的问题及拟解决方案进行了探讨.     

EGR在柴油机中的研究应用

将微粒捕捉氧化系统和EGR系统相结合 ,提出一种将EGR应用于柴油机的可行方法 ,并测录了NOx ,CO ,HC排放随EGR率的变化及EGR率对发动机性能的影响。试验表明发动机处于中小负荷工况时 ,采用EGR的效果很显著 ;当EGR率为 30 %左右时 ,发动机的排放及综合性能较好 ;发动机在大负荷工况时 ,不宜采用EGR。     

排气道EGR策略对CAI燃烧过程影响的模拟研究

通过一维流体动力学软件GT-Power与化学动力学软件CHEMKIN联合模拟发动机循环,建立乙醇燃料排气道EGR模型,研究了发动机CAI燃烧的控制因素。分析了排气道EGR策略中的排气门晚关、进气门晚开和进气门开启时刻与排气门关闭时刻同时变化3种配气定时方案对EGR率的影响。由模拟计算可知排气道EGR策略对发动机缸内的换气过程、燃烧过程有强烈的影响。模拟结果表明:随着排气门逐渐晚关,EGR率增大,进气门关闭时刻缸内温度升高;进气门晚开策略中,EGR率受进气回流的影响较大;排气门晚关、进气门晚开同时变化策略扩大了CAI燃烧的EGR率范围;适当的EGR率有利于CAI燃烧的实现,EGR率过低或过高将导致失火和爆震,在不同的转速下EGR率的分布也不相同。     

柴油机高低压EGR系统模拟分析

EGR技术能有效降低机内NOx排放,EGR率的提升是EGR技术关键之一。通过对某柴油机六缸高压EGR系统进行改进,提出高压加低压EGR系统这一新式布置方案,并利用AVL boost软件进行仿真计算。结果表明,高低压EGR系统具有提升EGR率的潜力。     

EGR率和进气温度耦合作用下的低温燃烧试验研究

基于冷热废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)双回路系统,通过进气温度与EGR率解耦控制,研究了EGR率和进气温度对柴油低温燃烧和排放的影响,并在低温燃烧负荷上限探索EGR率和进气温度耦合作用规律。研究结果表明,负荷上限时,进气温度升高对进气充量的稀释作用占主导地位,进气温度升高对燃烧起抑制作用。EGR率和进气温度的耦合作用在负荷上限时体现在:低EGR率、高进气温度时,燃烧始点提前、燃烧持续期增大;高EGR率、低进气温度时,指示功增加,平均有效压力增大。EGR率升高,NO_x排放量降低,进气温度升高,HC,CO排放量升高。     

车用柴油机EGR瞬态响应特性

应用自行开发的柴油机瞬态测试系统和电控EGR系统进行了EGR瞬态响应特性研究。结果表明:瞬态工况下由于EGR压差的增加和进气量的减小造成EGR率大幅度超调,增加幅值随瞬变率增加而增加;EGR本身会造成柴油机排气烟度增加,瞬态工况下EGR率的超调更加剧了这种恶化;与稳态工况相比,1600 r/min、5 s增负荷工况EGR率最大超调幅度达到43%,排气烟度增加6倍;2000 r/min增负荷工况EGR瞬态响应特性具有大致相同的规律。在发动机瞬变过程中需要制定相应的EGR瞬态控制策略,以降低瞬态排气烟度。     

EGR对车用柴油机性能影响的试验研究

结合某废气涡轮增压和高压共轨小型4缸柴油机国Ⅳ排放达标工作,进行了计算机在线实时控制EGR对柴油机性能影响的试验研究,通过试验分析了EGR对NOx、烟度、排气温度、燃油消耗率的影响规律,并对EGR率与喷油提前角的匹配作了进一步的研究。结果表明,为降低柴油机NOx排放,不同工况应采取不同的EGR率;烟度、排气温度、燃油消耗率均随着EGR率的增加而增大;EGR率和喷油提前角应实现良好的匹配,才能保证NOx排放和燃油消耗率都能达到要求,其中小EGR率匹配小喷油提前角,大EGR率匹配大喷油提前角。     

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。     

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％。     

基于EGR分层的直喷汽油机进气道结构优化研究

为了实现废气围绕在可燃混合气周围,并且废气较浓区域集中于燃烧室底部的EGR分层形式,基于1台缸内直喷汽油机,利用CFD仿真软件Fire针对原机切向气道结构以及切向气道与螺旋气道相结合的气道形式进行了仿真,探究其实现预期EGR分层的潜力,并从缸内进气流场角度分析EGR分层机理。结果表明:原机切向气道由于滚流在压缩冲程中被大幅削弱,不能形成研究预期的EGR分层形式;采用切向气道与螺旋气道相结合的进气道结构形式可以使滚流在压缩冲程中具有较好的保持性,并结合EGR相位调整,实现了约10%的EGR分层梯度,EGR分层形式符合研究预期。     

现代摩托车电喷系统的基本结构、原理及维护(12)

(上接2002年第8期) 排气再循环EGR是控制NOx排放量的主要措施,一般EGR率(即排气再循环量)为15%～20%为最佳.EGR率＜15%系统不能充分发挥作用;EGR率＞20%,发动机的动力性能和经济性能会很快恶化,排气中的HC浓度也会大为增加,因此必须实施排气再循环EGR反馈控制.系统中的反馈信号由EGR控制阀开度传感器检测、提供.电脑ECU经过分析计算后向EGR控制阀发出控制信号,控制其开度,不断地调整EGR率,使排气再循环中的EGR率时刻在电脑ECU的控制之下保持在理想状态,从而有效地减少了NOx的排放量.     

废气再循环系统在车用发动机上的应用研究

介绍了EGR系统结构原理、NOx的形成机理以及EGR技术对抑制NOx生成的理论基础;比较了柴油机和汽油机最优EGR率特性场的分布状况;分析了几种常用EGR率的测量方法、测量原理及其应用范围。着重阐述了不同工况下不同EGR率对发动机动力性、经济性及排放性能的影响;最后指出EGR率优化过程中应该考虑的几个重要设计原则。     

排气背压对有无EGR重型柴油机油耗的影响

为了研究排气背压对有无废气再循环(EGR,Exhaust Gas Recirculation)重型柴油机油耗及排温等性能的影响,选取了1540r/min和320N.m的稳态工况分别对有EGR和无EGR的发动机进行了变排气背压试验。试验结果表明:排气背压每增加1kPa,无EGR的发动机油耗率增加0.49g/kWh;有EGR的发动机油耗率增加1.43g/kWh;排气背压对有EGR发动机的油耗率更敏感;低背压时,有EGR发动机的油耗率低于无EGR发动机,高背压时,有EGR发动机高于无EGR发动机。研究结果为重型柴油机排气系统结构设计和布置提供了理论指导。     

车用重型高压共轨柴油机EGR性能及优化

在1台CA6DL2—35E3重型高压共轨柴油机上建立原理性低压EGR系统,并进行了EGR性能试验。试验结果表明:在欧Ⅲ高压共轨柴油机平台下,小EGR率即可大幅度降低NOx排放;从性能及排放折中考虑,在中小负荷可适当增大废气回流量以实现低温燃烧;根据优化策略优化EGR率后,仅在13%EGR率范围内气体排放即可达到欧Ⅳ法规水平,而通过对大负荷最佳EGR率的修正,在满足排放要求的同时,可降低EGR散热损失;NOx比排放量随燃烧放热率峰值变化存在拐点(EGR率最优点),可作为改善尾气排放的有效判据。