本文關(guān)鍵詞：增壓柴油機(jī)EGR系統(tǒng)開發(fā)及試驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 廢氣再循環(huán) 射流式EGR裝置 CFD 邊界壓力特性 可變EGR率

【摘要】：在汽車產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的同時(shí),汽車尾氣排放帶來的污染已經(jīng)嚴(yán)重影響到人類的生存環(huán)境。就柴油機(jī)而言,可優(yōu)化燃燒過程的廢氣再循環(huán)技術(shù)(Exhaust Gas Recirculation:EGR)已經(jīng)成為控制柴油機(jī)NOx排放最重要的手段之一。而對(duì)于增壓柴油機(jī),選擇合理的EGR回路和設(shè)備,對(duì)柴油機(jī)順利實(shí)現(xiàn)EGR尤為重要。因此,本文以DK4A增壓柴油機(jī)為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了基于文丘里原理的射流式可變EGR率的EGR裝置及回路,利用CFD手段對(duì)裝置進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),搭建了帶有EGR回路的發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架并進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn),探究了該EGR回路對(duì)柴油機(jī)性能的影響。本文通過三維CFD軟件Fluent對(duì)裝置進(jìn)行仿真計(jì)算,利用所設(shè)計(jì)的驗(yàn)證試驗(yàn)驗(yàn)證明了計(jì)算模型的可靠性。仿真計(jì)算主要分析了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下,裝置內(nèi)氣體的流場(chǎng)情況,探究了裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)以及邊界條件對(duì)裝置最大可實(shí)現(xiàn)EGR率(EGRmax)的影響。計(jì)算結(jié)果表明:裝置的收縮段寬度與空氣進(jìn)口直徑越小,裝置的EGRmax越大;廢氣進(jìn)氣管向內(nèi)移動(dòng)時(shí),裝置的EGRmax增大,而收縮角對(duì)EGRmax無太大影響;廢氣入口處與出口處壓力差越小,裝置實(shí)現(xiàn)EGR則越困難;收縮段寬度減小、收縮角減小和擴(kuò)壓角減小有利于廢氣和空氣的混合;較小的收縮段寬度、較大的空氣進(jìn)口直徑會(huì)帶來較大的能量損失。最終依據(jù)仿真計(jì)算的結(jié)果,并結(jié)合試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架的尺寸條件,確定了EGR裝置的最終尺寸,并加工得到試驗(yàn)用裝置實(shí)物。為探究本文所設(shè)計(jì)EGR裝置及實(shí)驗(yàn)回路對(duì)柴油機(jī)性能的影響,主要選擇了試驗(yàn)柴油機(jī)小負(fù)荷工況下的部分工況點(diǎn),探究了裝置的邊界壓力特性及不同EGR率時(shí)EGR系統(tǒng)對(duì)該發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性及排放性的影響,試驗(yàn)結(jié)果表明:發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及負(fù)荷的升高使EGR裝置進(jìn)出口邊界上的壓力不斷升高,而廢氣進(jìn)口處壓力與出口處壓力的壓差卻不斷減小,造成了裝置的EGRmax不斷下降。當(dāng)壓差為-0.02bar時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)不能實(shí)現(xiàn)EGR。裝置廢氣進(jìn)氣管向內(nèi)移動(dòng)15mm后,裝置實(shí)現(xiàn)EGR的能力明顯增強(qiáng)。通過墊片調(diào)節(jié)廢氣進(jìn)氣管相對(duì)位置可以達(dá)到調(diào)節(jié)EGRmax的目的,向內(nèi)移動(dòng)時(shí)EGRmax增大,向外移動(dòng)時(shí)減小。EGR率增加后,缸內(nèi)最高爆發(fā)壓力與放熱率峰值下降,其出現(xiàn)時(shí)對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角推遲;發(fā)動(dòng)機(jī)的有效燃油消耗率隨EGR率的升高而升高,而在同一EGR率下,裝置廢氣進(jìn)氣管向內(nèi)移動(dòng)后發(fā)動(dòng)機(jī)油耗率上升,向外移動(dòng)后油耗下降;隨著EGR率的升高,發(fā)動(dòng)機(jī)NOx排放大幅下降,而碳煙排放值趨勢(shì)相反。
【關(guān)鍵詞】：廢氣再循環(huán) 射流式EGR裝置 CFD 邊界壓力特性 可變EGR率
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U464.172
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-22
• 1.1 引言9-10
• 1.2 柴油機(jī)排放法規(guī)現(xiàn)狀10-12
• 1.3 廢氣再循環(huán)技術(shù)12-16
• 1.3.1 EGR技術(shù)原理12-13
• 1.3.2 EGR技術(shù)分類13-16
• 1.3.3 EGR對(duì)柴油機(jī)性能的影響16
• 1.4 廢氣再循環(huán)技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-20
• 1.4.1 船用EGR技術(shù)進(jìn)展17-18
• 1.4.2 車用EGR技術(shù)進(jìn)展18-19
• 1.4.3 帶文丘里裝置EGR技術(shù)研究19-20
• 1.5 本課題研究?jī)?nèi)容及意義20-22
• 2 EGR系統(tǒng)的設(shè)計(jì)22-34
• 2.1 EGR系統(tǒng)布置方案及工作原理22-23
• 2.2 EGR裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)23-26
• 2.3 仿真模型的建立26-33
• 2.3.1 三維模型27-28
• 2.3.2 網(wǎng)格劃分28-29
• 2.3.3 控制方程及湍流模型29-31
• 2.3.4 計(jì)算設(shè)置及邊界條件31-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 3 裝置關(guān)鍵參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)34-54
• 3.1 仿真模型的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)34-36
• 3.2 裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)EGR率的影響36-44
• 3.2.1 收縮段寬度S對(duì)EGR率的影響36-38
• 3.2.2 空氣進(jìn)口直徑d1對(duì)EGR率的影響38-40
• 3.2.3 收縮段角度 α 對(duì)EGR率的影響40-42
• 3.2.4 廢氣進(jìn)氣管相對(duì)位置對(duì)EGR率的影響42-44
• 3.3 結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)廢氣均勻性的影響44-47
• 3.3.1 擴(kuò)壓角對(duì)裝置出口處流場(chǎng)的影響45-46
• 3.3.2 收縮段寬度對(duì)裝置出口處流場(chǎng)的影響46-47
• 3.3.3 收縮角對(duì)裝置出口處流場(chǎng)的影響47
• 3.4 邊界條件對(duì)EGR率的影響47-50
• 3.4.1 邊界條件對(duì)不同收縮段寬度的裝置EGR率的影響48-49
• 3.4.2 邊界條件對(duì)不同空氣進(jìn)口直徑的裝置EGR率的影響49
• 3.4.3 邊界條件對(duì)不同擴(kuò)壓角的裝置EGR率的影響49-50
• 3.5 可變EGR率裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)50-53
• 3.5.1 廢氣進(jìn)氣管相對(duì)位置的確定50-51
• 3.5.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定及加工裝配圖51-53
• 3.6 本章小結(jié)53-54
• 4 EGR裝置發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)研究54-66
• 4.1 試驗(yàn)方案的整體設(shè)計(jì)及裝置設(shè)備54-58
• 4.1.1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>54
• 4.1.2 試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)54-55
• 4.1.3 試驗(yàn)用臺(tái)架及主要儀器設(shè)備55-58
• 4.2 EGR裝置特性研究58-62
• 4.2.1 不同轉(zhuǎn)速下裝置壓力變化58-60
• 4.2.2 不同扭矩下裝置壓力變化60-62
• 4.2.3 不同廢氣進(jìn)氣管相對(duì)位置下EGR率變化62
• 4.3 EGR率對(duì)柴油機(jī)性能特性的影響62-65
• 4.3.1 不同EGR率對(duì)柴油機(jī)燃燒過程的影響62-63
• 4.3.2 不同EGR率對(duì)柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性的影響63-64
• 4.3.3 不同EGR率對(duì)柴油機(jī)排放性的影響64-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 5 總結(jié)與展望66-68
• 5.1 全文總結(jié)66-67
• 5.2 工作展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及科研成果71-72
• 致謝72-73

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本文編號(hào)：965909