EGR增压柴油机的燃烧及排放特性研究

在1台增压中冷柴油机上,采用从涡轮前取气回流到压气机后的高压EGR系统,研究了恒定转速不同负荷下发动机的燃烧和排放特性。在同一工况下,随着EGR率增加,压缩终了混合气温度升高,着火延迟期缩短,燃气压力和温度下降,燃烧持续期延长。分析了柴油机燃烧过程及排放污染物的形成机理。研究发现,当发动机负荷由大变小时,随着EGR率增加,CO的形成因受温度控制增幅越来越大,HC受着火延迟期和供氧的影响增幅越来越小,NO_x的降幅几乎随EGR率呈线性变化,而排气烟度则呈二阶多项式趋势的恶化。     

EGR对柴油机TR燃烧系统性能影响的试验研究

重点研究冷却EGR对柴油机TR系统的燃烧和排放性能影响,并在一台4气门单缸135柴油机上进行试验研究。研究结果表明,EGR能有效降低NOx排放,但同时发动机的烟度排放有一定幅度的上升。     

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％。     

内外EGR和喷油压力对柴油机低温燃烧的影响

在1台装有电液可变气门的单缸柴油机上,通过改变内外EGR策略和喷油压力,对柴油机小负荷工况下低温燃烧的燃烧特性和排放特性进行了试验研究。内部EGR通过排气门两次开启实现,发动机转速和喷油量分别固定为1 500r/min和20mg/cycle。研究结果表明,通过高EGR率控制可以实现超低NOx排放,其中采用高喷油压力可以降低内部EGR的炭烟排放,而采用低喷油压力可以降低外部中冷EGR的HC和CO排放。在内外EGR耦合控制策略中,提高内部EGR比例可以降低HC和CO排放,但改善效果逐渐减弱,同时为了抑制炭烟排放,需要结合更高喷油压力,而提高外部中冷EGR比例可以获得较高热效率。     

EGR控制系统

EGR(Exhaust Gas Recirculation)控制系统即废气再循环控制系统，其作用就是将一部分排气引入进气系统和混合气一起再进入气缸中燃烧。由于废气的掺入，能有效抑制燃烧温度的升高，而且由于惰性气体的增加，使着火延迟期变长，燃烧速度减缓，燃烧温度下降，因而可以有效地抑制NOx的生成。但是由于废气的掺入会使混合气的着火性能和发动机的输出功率下降，     

EGR在内燃机上的应用

EGR是降低内燃机NOx排放的主要机外净化措施之一。文章介绍了EGR技术对抑制NOx生成的理论基础及EGR率的确定原则：阐述了EGR对发动机排放性、动力性、经济性、气缸磨损的影响以及EGR在其他新型燃料发动机的应用。指出随着EGR的增大,发动机NOx的降低效果非常明显,但是烟度、PM和CO的排放都有增加的趋势,对HC的影响不大;同时,随着EGR的增大,发动机的动力性和经济性都有恶化的趋势,特别是对于发动机的动力性降低较明显。     

进气温度对高密度-低温柴油机燃烧的数据模拟

柴油机在HC和CO排放上具有汽油机无法比拟的优势。然而,由于柴油机NOx和碳烟排放存在＂此消彼长＂关系的缘故,同时降低这两种排放物非常困难。尽管柴油机后处理技术取得一些进展,但这种技术距实用化尚待时日。柴油机越来越向高强化、高功率密度方向发展。为了满足日益严格的排放法规和节能要求,柴油机需要一种有效的技术途径同时降低排放物和提高热效率。苏万华等人提出一种高密度-低温燃烧技术,可以通过降低充量初始温度,提高进气压力,提高充量密度和控制EGR的方法来实现降低排放和高热效率。然而,这些初始条件对燃烧和排放的影响过程有待进一步深入研究。针对这种情况,本文应用fire软件对不同进气温度对高密度-低温柴油机燃烧和排放以及对动力性、经济性的影响进行了研究。     

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。     

内部EGR增压中冷柴油机排放性能试验研究

以1台6缸增压柴油机为研究对象,提出了2种能够实现内部EGR的结构设计方案,利用软件建立了仿真模型,根据模拟计算结果确定了在排气凸轮上增加一个小凸轮,使排气门二次开启的试验方案.通过试验研究了内部EGR对柴油机动力性、经济性和排放性能的影响,试验结果表明,内部EGR系统能有效降低气体和PM污染物的排放.     

理论空燃比下废气再循环率对汽油机性能的影响

为了提高某增压汽油机的性能,将其压缩比提高到11.5,并加装一套EGR循环系统。通过台架试验,在低速小负荷和中速中负荷工况下,研究了理论空燃比下废气再循环率对改造后汽油机性能的影响。结果表明:当EGR率小于20%时,采用合适的EGR率配合优化的点火时刻,可以使该发动机燃烧稳定,在保证发动机动力性的同时,指示热效率随着EGR率的增加不断升高;与无EGR时相比,EGR率为20%时,有效燃油消耗率在低速小负荷工况下降低了约4.5%,中速中负荷工况下降低了9.7%;随着EGR率的增加,THC排放增加,而NOx排放显著降低,CO排放在低速小负荷时出现上下波动的现象,而在中速中负荷工况时,随着EGR率的增加不断降低。     

燃气发动机进气不均匀性试验研究

通过对6190直列燃气发动机进行缸内压力、瞬时转速及同步信号等的测量,对比各缸做功效果,分析各缸进气不均匀性对发动机造成的影响。试验结果表明,在小负荷时,循环变动率大,随着负荷的增加,循环变动率有所改善,从6190发动机p-V曲线上可以看出各缸做功并不均匀。最后提出改进优化建议。     

柴油机低温燃烧的研究进展

介绍了柴油机低温燃烧模式的概念和提出背景,详细分析了其现阶段在柴油机上的实现方式及特点,并且阐述了这种燃烧模式的最新研究进展。最后,讨论了柴油机低温燃烧模式进一步研究的方向。     

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。     

不同进气压力对高密度-低温柴油机燃烧的数值模拟

应用fire软件模拟分析不同进气压力对高密度-低温柴油机燃烧和性能的影响。对4100柴油发动机进行模拟计算,结果表明：不同进气压力情况下,其燃烧路径大部避开Soot和NOx的主要生成区域;提高进气压力会使燃烧充分,放热速率加快。进气压力对发动机性能影响明显,进一步增大进气压力能在Soot和NOx排放有效降低的同时,发动机的动力性能明显提高而燃油消耗降低。这表明高密度-低温柴油机燃烧模式能够通过提高进气压力同时降低排放和提高热效率。     

低温和常温环境下 EGR冷却器积碳台架试验对比研究

为研究发动机低温和常温环境下EGR冷却器积碳的差异性,以两台相同型号和配置的国Ⅵ柴油机为试验对象,设计了常温 （25 ℃）、低温 （-8 ℃） 两种不同环境温度下EGR积碳发动机896 h台架试验。结果表明,低温环境下EGR冷却器的积碳程度和速度均大于常温,换热效率下降幅度和压力损失增大幅度均大于常温;EGR冷却器积碳导致的换热效率下降是试验后NOx、PM排放增大,HC排放减小的主要原因,冷却器换热效率下降越严重排放变化越明显;HC的冷凝会导致废气中 HC浓度的下降,排气温度和冷却介质的冷却能力都对 EGR管道内 HC浓度的下降有影响,但是冷却介质的冷却能力起主导作用。     

废气再循环对天然气发动机性能影响研究

利用1台增压中冷天然气发动机,在2 840 r/min,75%和50%负荷、过量空气系数a为1.1~1.3稀混合气条件下研究了EGR对天然气发动机性能影响。结果表明:不同负荷和a下,随着EGR增加,NOx排放迅速降低,与单纯采用空气稀释相比,稀混合气加EGR联合稀释的方式更具降低NOx排放的潜力,75%负荷、a=1.3发动机达到稳定运行界限时(循环变动系数为10%)NOx排放降低到0.3 g/(kW.h),而单纯采用空气稀释时只能降低到1.92 g/(kW.h);当EGR率小于10%时,随着EGR增加,HC和CO排放缓慢增加,有效热效率缓慢下降,当EGR率超过10%后,HC,CO排放增加和有效热效率下降的速度都加快。小负荷时产生的NOx排放较少,且达到相同NOx排放目标值时所需的EGR量也较少,但是会产生较高的HC和CO排放及较低的热效率。