隨著排放法規(guī)日益嚴格,排放成了目前內燃機尤其是柴油發(fā)動機必須重視的問題。針對柴油機的排放問題,廢氣再循環(huán)(EGR)技術在車輛上得到了普遍應用。早期的EGR技術直接將廢氣引入進氣管,導致進氣溫度大幅升高,對柴油機的燃油經濟性和NOx的排放都會產生負面影響,所以近年來能夠在EGR基礎上降低進氣溫度的冷EGR技術得到了廣泛應用。然而很多研究表明,冷EGR明顯加重了微粒在EGR系統(排氣冷卻器和EGR閥)中的沉積,造成排氣冷卻效果變差、排放控制效果降低以及EGR率控制精度降低等不良影響。本文通過對冷EGR系統內排氣微粒的受力及運動特性的研究,有助于了解柴油機排氣微粒在冷EGR系統中的運動規(guī)律,對于解決冷EGR系統內的積碳問題有重要的參考意義。首先本文建立了冷EGR系統的幾何模型,在此基礎上分別對EGR閥和EGR冷卻器波紋管內部的流場進行分析。通過對速度場、溫度場、溫度梯度、壓力場和湍動能場的數值計算,得到了各流場的分布特征并研究得到系統結構參數、氣流入口速度、氣流入口溫度對冷EGR系統內流場的影響規(guī)律,為分析微粒的受力及運動特性提供了一定的理論依據。接下來對微粒的受力進行分析。建立了微粒在冷EGR系統中的受力模型,包括曳力、熱泳力、升力、布朗力和重力的模型,并研究了不同粒徑的微粒在EGR閥和波紋管內不同位置處的受力特性。最后研究冷EGR系統內柴油機排氣微粒的運動特性。采用FLUENT中的隨機軌道模型對微粒的運動軌跡進行了計算。通過分析得到了微粒相邊界條件、系統結構參數、入口速度、入口溫度等對微粒在EGR閥和波紋管內運動軌跡的影響規(guī)律。綜合以上研究,論文的研究成果有助于了解冷EGR系統內部柴油機排氣微粒的受力和運動特性及其影響因素,為柴油機冷EGR系統內積碳問題的解決提供一定理論依據。
【學位單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TK421.5
【部分圖文】：

可以有效地解決傳統ＥＧＲ技術導致的缸內溫度和壓力急劇升高的問題。??冷ＥＧＲ系統在傳統ＥＧＲ系統的基礎上加裝了冷卻器。整個系統由ＥＧＲ冷卻器、??ＥＧＲ閥、水箱、旁通閥以及連接管道等部件組成，結構如圖２－１所示［２８】。??Ｖａｒｉａｂｌｅ?Ｇ？ｏｍ？ｔｒｙ?－．??Ｔｕｒｂｏ?ｄｔａｒｇｅｒ??，、?ＥＧＲ?ｖａｌｖｅ??圖２－１冷ＥＧＲ系統結構圖??Ｆｉｇ．２－１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｃｏｏｌｅｄ?ＥＧＲ?ｓｙｓｔｅｍ??本文主要研究冷ＥＧＲ系統內微粒的受力以及運動特性。根據研究需要，本章??首先合理建立ＥＧＲ閥和ＥＧＲ冷卻器的物理模型，然后有針對性地選取特征流道??建立幾何模型，最后對幾何模型進行網格劃分。??２．２物理模型的建立??冷ＥＧＲ系統的組成比較復雜，對所有部分都進行建模工作量太大且沒有必要，??本節(jié)選取冷ＥＧＲ系統內最重要的兩個部分：ＥＧＲ閥和ＥＧＲ冷卻器進行建模。??２．２．１?ＥＧＲ閥物理模型??ＥＧＲ閥是控制廢氣流量的關鍵性部件，種類主要有真空膜片彈簧式ＥＧＲ閥、??數字式ＥＧＲ閥、線性ＥＧＲ閥等。對于升程閥來說，不同ＥＧＲ閥的區(qū)別主要在于??控制閥門升程的方式

大小也就是ＥＧＲ率的大小是由真空口的真空度控制，并隨真空度的增加而增大，??真空度由ＥＣＵ控制，實現根據工況選取合適的ＥＧＲ率的目的。真空膜片彈簧式??ＥＧＲ閥的結構如圖２－２所示［３１］。???［Ｔ１?￣??ｖ．?）？??ｒ，?￣?｜?，?一１??過氣??圖２－２真空膜片彈簧式ＥＧＲ閥結構圖??Ｆｉｇ．２－２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＥＧＲ?ｖａｌｖｅ?ｗｉｔｈ?ｄｉａｐｈｒａｇｍ?ｓｐｒｉｎｇ??為了研宄不同閥門升程下ＥＧＲ閥內部流場以及微粒的運動情況，本文以某一??型號的真空膜片彈簧式ＥＧＲ閥為實體，分別建立了閥門升程為３ｍｍ、４＿、５＿、??６ｍｍ和７ｍｍ的ＥＧＲ閥物理模型，圖２－３是參考的ＥＧＲ閥實物圖及閥門升程為??５ｍｍ的ＥＧＲ閥物理模型。??（ａ）真空膜片彈簧式ＥＧＲ閥實物圖?（ｂ）?ＥＧＲ閥物理模型??圖２－３?ＥＧＲ閥實物及物理模型??Ｆｉｇ．２－３?Ｔｈｅ?ｐｈｏｔｏ?ａｎｄ?ｐｈｙｓｉｃａｌ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ＥＧＲ?ｖａｌｖｅ??２．２＿２?ＥＧＲ冷卻器物理模型??對于采用冷端ＥＧＲ閥的冷ＥＧＲ系統來說，ＥＧＲ冷卻器的功能主要是對柴油??機排出的廢氣進行冷卻，降低進入ＥＧＲ閥乃至進氣道的廢氣溫度。除了具有一般??換熱器換熱效率高、壓力損失小等特點外，ＥＧＲ冷卻器還要具有耐高溫、耐腐蝕，??抗震、不易積碳等特性。??１０??

大小也就是ＥＧＲ率的大小是由真空口的真空度控制，并隨真空度的增加而增大，??真空度由ＥＣＵ控制，實現根據工況選取合適的ＥＧＲ率的目的。真空膜片彈簧式??ＥＧＲ閥的結構如圖２－２所示［３１］。???［Ｔ１?￣??ｖ．?）？??ｒ，?￣?｜?，?一１??過氣??圖２－２真空膜片彈簧式ＥＧＲ閥結構圖??Ｆｉｇ．２－２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＥＧＲ?ｖａｌｖｅ?ｗｉｔｈ?ｄｉａｐｈｒａｇｍ?ｓｐｒｉｎｇ??為了研宄不同閥門升程下ＥＧＲ閥內部流場以及微粒的運動情況，本文以某一??型號的真空膜片彈簧式ＥＧＲ閥為實體，分別建立了閥門升程為３ｍｍ、４＿、５＿、??６ｍｍ和７ｍｍ的ＥＧＲ閥物理模型，圖２－３是參考的ＥＧＲ閥實物圖及閥門升程為??５ｍｍ的ＥＧＲ閥物理模型。??（ａ）真空膜片彈簧式ＥＧＲ閥實物圖?（ｂ）?ＥＧＲ閥物理模型??圖２－３?ＥＧＲ閥實物及物理模型??Ｆｉｇ．２－３?Ｔｈｅ?ｐｈｏｔｏ?ａｎｄ?ｐｈｙｓｉｃａｌ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ＥＧＲ?ｖａｌｖｅ??２．２＿２?ＥＧＲ冷卻器物理模型??對于采用冷端ＥＧＲ閥的冷ＥＧＲ系統來說，ＥＧＲ冷卻器的功能主要是對柴油??機排出的廢氣進行冷卻，降低進入ＥＧＲ閥乃至進氣道的廢氣溫度。除了具有一般??換熱器換熱效率高、壓力損失小等特點外，ＥＧＲ冷卻器還要具有耐高溫、耐腐蝕，??抗震、不易積碳等特性。??１０??
【參考文獻】

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本文編號：2888481