EGR影响高速直喷柴油机NOx和烟度排放机理的研究

设计了基于步进电机的高精度EGR率可变电子控制系统,并利用该系统研究了不同工况下EGR率对柴油机NOx和烟度排放的影响.结果表明,随着负荷的增加,EGR对NOx的抑制效果明显,NOx排放对氧浓度变化的敏感性增强,而燃烧温度的增加是次要因素;随着转速的增加,NOx排放对氧浓度变化的敏感性降低,此时反应时间起主要作用,所以EGR对NOx的抑制效果减弱;烟度排放主要取决于氧的含量,故在各转速下随负荷的增加烟度随EGR率的变化越明显.     

大气因素对车用柴油机烟度排放的影响

通过大量的试验研究，发现大气温度和大气压力对柴油朵烟度排放有很大的影响，大气温度升高和压力降低，烟度排放值将要增加，反之亦然。     

车用柴油机起动烟度试验研究

针对柴油汽车起动过程烟度较为严重的问题,以柴油机台架试验为研究手段,从改善燃烧过程以及燃料自身性能的角度出发对车用柴油机起动烟度的优化进行了研究。结果表明:柴油机喷油起始转速、起动供油量、燃料性能均对起动烟度存在直接影响;试验条件下,适当提高喷油起始转速、降低起动供油量、提升燃料十六烷值及含氧量,可以有效降低该柴油机起动烟度。     

电动补气策略对废气涡轮增压柴油机加速烟度影响的试验研究

通过改变柴油机的加速时间及负荷进行试验,对比电动补气不同策略对加速烟度的影响.结果表明:由1400r/min,50N·m加速加载到2500r/min,100N·m,加速时间为12s,通过采用电动增压器并改变相关补气策略,使原机的最大峰值烟度由0.602 m-1降至0.420 m-1,降幅30.2%;上述加速加载过程中,在无初始补气量的情况下,电动增压器的最终频率越高越好,且采用直线型响应曲线比采用S型响应曲线的烟度低;在有一定初始补气量的情况下,电动增压器理想补气方式为先缓后急.     

柴油机车辆状况对自由加速烟度测量结果的影响浅析

柴油车由于燃油消耗低、动力性好和良好的可靠性而受到广大用户的欢迎.近年来柴油车在汽车产品中的比例逐年增加,一些轻型客车甚至轿车也开始采用柴油机作为动力.另外,柴油车排放的尾气中,HC、CO远低于汽油车.碳烟作为柴油车辆的主要有害排放物,是大气污染的主要来源之一,国家为此制定了相关的标准,即GB/T 3846-93及GB 14761.6-93.柴油车车辆状况对烟度检测的影响主要有以下几方面.     

加载停滞时间对柴油机瞬态性能的影响

为了改善柴油机瞬态加载过程中燃烧与排放性能恶化的问题,在一台增压中冷柴油机上,利用瞬态测控系统,试验研究了先快后慢的多段加载策略,探索不同的加载停滞时间对柴油机θCA10,θCA50,烟度和CO,NOx等排放物的影响规律。试验结果表明:与匀速加载策略相比,加载停滞时间越长,排放性能越好,烟度和CO峰值最大分别降低20.8%和38.32%,但NOx略有增加;在第二段加载过程中θCA10和θCA50延后程度降低;加载过程后期缸内空燃比下降趋势更加缓和。     

DPF对柴油机性能影响的仿真研究

利用GT-Power软件,分别建立了柴油机颗粒捕集器(DPF)和D19柴油机的仿真模型,并把二者进行耦合,研究了DPF对D19柴油机的功率、扭矩、缸压及燃油消耗率等方面的影响。研究结果表明,加装DPF会使发动机排气背压升高,输出功率与扭矩下降,缸内最高燃烧压力降低,燃油消耗率上升,且随着载体内颗粒物数量的增加,这种趋势更为明显;当DPF内炭烟加载量接近满载达到10 g/L时,D19发动机的功率、扭矩已有明显的下降趋势,在高转速下最高降幅达4%左右,燃油消耗率增幅为3%左右。     

增压柴油机瞬态特性的评估方法

通过分析发动机典型瞬态过程中的各个参数变化及能量传递关系,提出了一个通用的评价涡轮增压柴油机瞬态响应性能的方法,建立了发动机的关键结构参数、涡轮增压器尺寸、初始运行工况参数与瞬态响应性能指标的显式关系。采用一维计算模型对提出的评价指标在不同机型上进行了计算验证。研究结果表明,提出的涡轮增压柴油机瞬态性能评价方法适用性强,且在整机设计的初始阶段就能够定量研究瞬态性能并判别设计方案的可行性。     

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。     

压气机性能变化对发动机瞬态性能的影响

基于某1.5 L涡轮增压汽油机,研究了压气机特性参数对发动机低速低负荷瞬态性能的影响。在GT-Power中建立稳态仿真模型并验证,进而构建瞬态仿真模型。采用定转速增转矩的方式进行发动机瞬态性能研究,并建立三种瞬态响应指标用于分析。通过改变压气机特性参数中高效率区在高低压比、大小流量范围内的分布并分析瞬态性能评价指标,可知高效率区处在高压比范围时瞬态性能得到优化;当在该范围内改变比例为20%时,瞬态响应变快68%。研究结果表明,压气机高效率区在高低压比、大小流量范围内的不同分布有助于改善发动机瞬态性能。     

车用柴油机加速瞬态过程控制策略研究

设计了车用柴油机在加速瞬态过程中的控制策略,建立了直列4缸电控单体泵柴油机的数学模型,模型包括燃烧模块、进排气系统模块、带中冷的增压器模块和控制器模块。在加速过程中,针对废气涡轮增压器的滞后问题,设计了一阶油门滤波的油量供给策略。通过仿真研究,给出了根据空燃比和发动机转速变化量决定的控制时间常数。     

可变喷嘴涡轮增压器对车用柴油机瞬态性能的影响

应用自行开发的柴油机瞬态工况测控系统和VNT电控系统,试验研究了可变喷嘴涡轮增压器对车用增压中冷柴油机瞬态工况下烟度、增压压力、燃油消耗量及空燃比等性能参数的影响规律。研究结果表明,在典型瞬态工况下适当减小VNT的开度可以改善进气响应、增加进气充量,选取合理的VNT开度可以降低排气烟度,低速增负荷工况排气烟度可降低34%,但喷嘴环开度过小,将导致增压器效率下降,进气量降低,排气烟度增加。     

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。     

进气节流对车用柴油机性能影响的试验研究

为了满足DPF主动再生温度需求,研究了进气节流对柴油机性能的影响.在某款高压共轨柴油机进气道加装电子节气门,在转速为1600 r/m in和2000 r/m in时,选取低、中、高三个典型负荷,研究不同节气门关度下进气流量对柴油机过量空气系数、燃油消耗率、排气温度及排放特性的影响.试验结果表明:随着节气门关度的增大,发动机过量空气系数逐渐减少,在低速中负荷条件下过量空气系数最大能降低14％;燃油消耗率随着节气门关度的增加呈现先下降后上升的趋势;进气节流可以显著提高排气温度;进气节流增加会导致CO排放和烟度的恶化,在较小的节气门关度下,T HC和NO x排放有所改善.