【摘要】：小型非道路柴油機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊,價(jià)格適宜,使用維修方便等特點(diǎn),有著廣闊的市場,但隨著能耗與污染問題不斷凸顯,其節(jié)能減排控制已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。因此,本文針對(duì)小型非道路柴油機(jī)結(jié)構(gòu)特征和成本限制問題,引入內(nèi)部廢氣再循環(huán)技術(shù),研究內(nèi)部廢氣再循環(huán)對(duì)柴油機(jī)燃燒特性與排放性能的影響,并通過電控燃油噴射系統(tǒng)參數(shù)的協(xié)同控制,實(shí)現(xiàn)排放性能優(yōu)化。首先,基于AVL BOOST軟件建立樣機(jī)的熱力學(xué)計(jì)算模型,在驗(yàn)證模型準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上,通過熱力學(xué)模擬計(jì)算驗(yàn)證了采用排氣門二次開啟實(shí)現(xiàn)內(nèi)部廢氣再循環(huán)的可行性,研究了排氣門二次開啟始點(diǎn)、凸輪升程、持續(xù)期對(duì)內(nèi)部EGR率、功率及燃油消耗率的影響規(guī)律,完成了內(nèi)部廢氣再循環(huán)實(shí)施方案的設(shè)計(jì)。研究表明:隨著排氣門二次開啟時(shí)刻的推遲,內(nèi)部EGR率不斷下降,尤其在477°CA后顯著降低;二次開啟升程的增加有利于內(nèi)部EGR率的提高,但是當(dāng)升程大于1.2 mm時(shí),動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性開始惡化;二次開啟持續(xù)期對(duì)內(nèi)部EGR率、功率及燃油消耗率影響較小。其次,通過進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)壓力采集、臺(tái)架與排放性能測試,研究了內(nèi)部EGR對(duì)小型非道路柴油機(jī)排放性能與燃燒特性的影響規(guī)律,試驗(yàn)結(jié)果表明:保持其他燃燒參數(shù)不變的條件下,各個(gè)內(nèi)部EGR方案下的排放性能有著明顯的差異,其中方案1在降低NO_x排放方面有著明顯的優(yōu)勢,相比于原機(jī)而言,NO_x加權(quán)排放降低了11.9%,HC和NO_x總的加權(quán)排放降低9.1%,Soot排放和CO排放雖然有所上升,但與法規(guī)限值相比仍有較大的裕度。通過燃燒特征分析得知,引入內(nèi)部EGR后,缸內(nèi)最大燃燒壓力峰值有所增加,且對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角有所提前,各工況下高溫相位有所推遲,燃燒持續(xù)期略有增加;全負(fù)荷工況下,滯燃期縮短,瞬時(shí)放熱率峰值增加;而小負(fù)荷工況下,滯燃期略有延長,瞬時(shí)放熱率峰值則有所降低。最后,研究了引入內(nèi)部EGR前后燃油噴射正時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排放性能與燃油經(jīng)濟(jì)性的影響規(guī)律,并以不同的優(yōu)化目標(biāo)分別完成了內(nèi)部EGR條件下電控燃油噴射策略優(yōu)化。結(jié)果表明:在引入內(nèi)部EGR后結(jié)合噴油正時(shí)的調(diào)整能夠有效改善NO_x和HC總的排放,且能在部分工況同時(shí)降低CO的排放;以HC和NO_x總排放為優(yōu)化目標(biāo),噴油策略優(yōu)化后HC和NO_x總排放較原機(jī)降低17.6%,Soot和CO排放雖有所增加,但仍距排放法規(guī)限制仍有較大裕度;保持HC和NO_x總排放性能與原機(jī)相當(dāng)?shù)臈l件下以燃油經(jīng)濟(jì)性為優(yōu)化目標(biāo),噴油策略優(yōu)化后燃油經(jīng)濟(jì)性提高6.4%。
【圖文】：

Tab.2. 1 Main parameters of the diesel engine2.1.2 計(jì)算模型的建立使用AVL-BOOST軟件建立EH20原型機(jī)的熱力學(xué)計(jì)算模型，如圖2.1所示。圖 2. 1 原機(jī)熱力學(xué)計(jì)算模型Fig.2. 1 Thermodynamic calculation model of original engine其中，SB1 與 SB2 為系統(tǒng)邊界，，前者需要輸入進(jìn)氣管道環(huán)境溫度和壓力作為進(jìn)氣邊界條件，后者需要輸入排氣管環(huán)境溫度和壓力作為排氣邊界條件。CL1 為項(xiàng)目 參數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)型式 直噴式、單缸、水冷、四沖程缸徑×行程（mm） 105×120總排量（L） 1.039壓縮比 19標(biāo)定功率（kW） 13.3標(biāo)定功率轉(zhuǎn)速（r/min） 2200最大轉(zhuǎn)矩（N m） 64最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速（r/min） 1320進(jìn)、排氣凸輪升程（mm） 7.5

D渦流的強(qiáng)弱可采用無因次參數(shù)渦流比 /Dn n ，用定氣道進(jìn)出口壓差來測定升程vh 下的 。測量的渦流比數(shù)據(jù)作為仿真計(jì)算的輸入條件。（5）燃燒模型鑒于柴油機(jī)復(fù)雜的燃燒過程，缸內(nèi)氣體溫度與壓力取決于燃燒時(shí)的放熱規(guī)響了熱力過程，對(duì)柴油機(jī)動(dòng)力、排放及經(jīng)濟(jì)性都產(chǎn)生總要影響。為了有計(jì)算，AVL BOOST 提供了 Vibe, Double Vibe, Multiple Vibe, AVL Mschni/Anisi,等燃燒模型。本次計(jì)算采用 Vibe 燃燒放熱模型，相應(yīng)參數(shù)根實(shí)際參數(shù)輸入。 模型驗(yàn)證.1 試驗(yàn)臺(tái)架及主要設(shè)備圖 2.2、2.3 分別為試驗(yàn)臺(tái)架實(shí)物照片和示意圖。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TK421.5

【參考文獻(xiàn)】

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