EGR对增压柴油机排放特性的影响

废气再循环(EGR)是降低柴油机NOx的一条有效技术路径.对于轻型车用增压中冷柴油机,采用从涡轮前取气回流到压气机后的高压EGR系统.应用真空驱动的弹簧膜片式EGR阀,真空度由控制器根据输入的电压信号量决定,从而控制EGR阀的开度.在不同工况下,研究了EGR阀的流通特性,分析了柴油机的HC、CO、NOx排放,烟度和比油耗随EGR率的变化规律.     

EGR对涡轮增压柴油机瞬态特性的影响

通过一台电控单体泵柴油机进行定转速瞬态加载和定负荷瞬态加速试验,分析不同废气再循环(EGR)阀开度下柴油机重要性能参数在瞬态工况时的变化趋势.结果表明:在瞬态加载过程中,由于增压器响应滞后以及进/排气的相互影响,进气滞后现象严重,空燃比下降且碳烟(soot)排放值升高;在瞬态加速过程中,进气流量滞后现象不明显,由于油量超调引起过量空气系数减小,使得soot排放量增多;在整个瞬态试验过程中,氮氧化物(NOx)排放变化趋势与进气氧体积分数变化趋势的相关程度高于EGR率.在瞬态工况下,由于进气状态发生变化,传统的基于EGR率的EGR控制方法已不适用,需要研究新的柴油机瞬态控制策略.     

HPAS控制策略对柴油机瞬态烟度影响

为解决增压中冷车用柴油机瞬态工况排气烟度恶化问题,建立了基于实时数据采集的高压射流辅助能量供给（High Pressure Air Spray Assistant Power Supply,HPAS）试验系统,研究了不同HPAS控制策略对发动机瞬态性能的影响规律。试验结果表明采用工况瞬变前2s开始补气、油门稳定后即停止补气的预补气策略时HPAS对瞬态性能改善并不明显;采用油门增加即开始补气、回油门时停止补气的全程补气策略和油门增加到一半时开始补气、回油门时停止补气的中间补气两种策略对瞬态性能改善明显且幅值相近。考虑到实车应用的方便性确定了全程补气作为最终控制策略。     

基于EGR的二冲程柴油机排放模式切换瞬态过程研究

针对船用低速二冲程柴油机为满足TierⅢ排放法规要求,采用EGR技术导致压气机运行点接近喘振线的问题,引入进排气旁通技术。建立了带EGR与进排气旁通的瞬态仿真系统,模拟分析TierⅢ和TierⅡ模式切换过程。分析结果表明:合理选择切换顺序及延迟时间可避免切换过程中发生气体倒流,维持增压压力稳定。并得到了不同负荷下阀门的最佳切换控制策略。     

PCCI结合EGR对柴油机燃烧排放的影响

燃烧过程对发动机的整机性能有着重要的影响,通过调整进气门关闭时刻和提前喷油角度可以实现预混压燃,预混压燃(PCCI)能够很好的控制SOOT的排放,但对降低NOx排放不是很明显,PCCI结合外部EGR可以很好地控制NOx的排放。本文运用三维CFD模型对由4102BZLQ柴油机改造的PCCI进行了数值模拟,分析预混压燃对燃烧排放的影响,针对PCCI中NOx高排放问题加入外部EGR,对比不同EGR率时NOx、CO、HC排放的变化,并分析了可能导致NOx、CO、HC变化的机理。     

瞬态EGR对柴油机低温燃烧切换平顺性影响

针对传统燃烧(CDC)与低温燃烧(LTC)双模式柴油机在燃烧模式切换过程中出现的平均指示压力(IMEP)波动、发动机工作平顺性差的问题,基于自主设计开发的单缸柴油机,进行了燃烧模式切换过程瞬态废气再循环(EGR)影响研究.研究表明:燃烧模式切换过程中EGR率变化与燃油喷射变化不同步是造成IMEP波动的主要原因,在110...     

冷EGR技术对柴油机性能及排放的影响

通过在不同转速和负荷工况下进行的冷EGR试验,研究了冷EGR技术对降低柴油机NOx排放的有效性,同时对比分析了EGR开启和关闭时对柴油机性能和排放的影响.试验研究表明:冷EGR技术除了可以有效降低柴油机的NOx排放以外,还将对柴油机的进气流量、燃油消耗率、烟度、排温以及HC,CO等排放物产生影响,且这种影响随着EGR率和工况的不同而变化.     

EGR对可变压缩比SI发动机燃烧及排放特性的影响

基于一台可变压缩比火花点火(SI)单缸发动机,在不同废气再循环(EGR率为0~20%)、不同压缩比(8、9、10和11)下,对发动机燃烧和排放特性进行对比分析.结果表明:随着EGR率的增大,滞燃期和燃烧持续期变长,瞬时放热率曲线峰值减小并后移,缸内压力和最高平均燃烧温度降低.而增大压缩比则使滞燃期和燃烧持续期变短,缸内压力和燃烧温度升高.同时,NOx排放随EGR率的增大而降低,当压缩比为9时,20%,EGR率比无EGR时降低了92%,但随着压缩比增大NOx排放增多.CO和HC排放在EGR率较小时无明显变化,但随压缩比增大而减小,当EGR为5%,时,CO和HC排放最高降低7.8%和27%.     

可变EGR对柴油-天然气发动机排放特性影响的研究

对柴油-天然气双燃料发动机采用可变EGR时的排放特性进行了研究,试验发动机65%的功率由天然气提供,其余由柴油提供.研究结果表明:柴油-天然气双燃料发动机采用EGR时,在较低负荷能有效降低排放,但在较高负荷会有热效率降低和CO排放较高的缺点;而采用可变EGR时,可以明显降低NOx、HC、CO和碳烟排放,并且热效率几乎可保持基础发动机的水平.     

EGR冷却温度对重型柴油机性能及排放的影响

以一台配有废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)冷却系统和可变几何截面涡轮增压器的高压共轨重型柴油机作为研究对象,进行了EGR冷却温度对柴油机性能及排放影响的台架试验研究。结果表明:随着EGR冷却温度降低,柴油机燃油消耗率、烟度和NOx排放均持续降低。而EGR冷却温度每降低1℃,柴油机燃油消耗率、烟度和NOx排放在不同转速、负荷下降幅差异明显。燃油消耗率在中等转速、低负荷工况降幅最大,NOx排放和烟度在高转速、低负荷工况下降幅最大;在考虑到EGR冷却系统消耗的能量后,可以通过计算得到理论燃油消耗率。在兼顾燃油消耗率和排放性的原则下得到了各工况下EGR相对最优冷却温度,而所得到的相对最优EGR冷却温度正是各个试验工况下理论燃油消耗率最低的温度。     

EGR对直喷式柴油机瞬态工况燃烧噪声影响的试验研究

设计了合适的废气再循环(EGR)系统和试验方案,通过测量引入EGR前后影响燃烧噪声的参数,开展EGR对直喷式柴油机瞬态工况燃烧噪声影响的研究.研究结果表明:引入合适的EGR量,可以降低柴油机瞬态工况燃烧噪声,使大部分负荷工况的柴油机瞬态工况辐射噪声降低1dB以上,且对动力性能影响不大.针对试验结果的分析表明:合适的EGR率使得瞬态工况过程的压力升高率降低,压力高频振荡幅值减小,从而引起相应的燃烧噪声的降低.     

利用EGR降低柴油机排放的研究

介绍了废气再循环（ＥＧＲ）降低柴油机ＮＯｘ排放的原理和控制方法,考察了不同工况下柴油机废气污染物的排放分布情况,并进行了柴油机废气再循环的试验。试验结果表明,在柴油机稍作更改,成本增加不多的基础上,采用ＥＧＲ能够较有效地降低ＮＯｘ排放。     

EGR的三效应对柴油机燃烧特性及排放的影响

将D19共轨柴油机的一维仿真模型与正庚烷简化机理耦合,计算不同EGR率下缸内进气组分的质量分数,以此为初始条件,利用三维CFD模拟,研究EGR的三种效应各自对燃烧及排放的影响以及三效应间的相互关系.结果表明:EGR的稀释效应是降低缸内压力、温度和累积放热量,推迟燃烧相位的主因,同时也决定着CO与NO的排放终值;由稀释效应引起的低温、缺氧抑制NO的生成,其中低温比缺氧的影响更强,并会削弱H_2O和CO_2的热效应对NO的抑制作用;对于EGR热效应而言,单位物质的量浓度CO_2吸热作用约是H_2O的4倍;碳烟排放在中等EGR率时主要受稀释效应影响,在高EGR率时,受三效应共同影响呈现低生成、弱氧化的变化趋势.     

EGR与喷油定时对柴油机预混燃烧颗粒排放的影响

采用试验方法研究了小负荷单次早喷射模式下EGR率和喷油定时对柴油机预混燃烧过程和颗粒排放的影响.结果表明:当喷油定时处于45°~35°,CA BTDC、EGR率不超过60%,时,积聚态颗粒物数浓度受EGR影响而增加的趋势较为缓慢,此时平均粒径大小在50~60,nm;当EGR率超过60%,达到70%,时,积聚态颗粒物数浓度急剧增加,此时数浓度的最大值所对应的平均粒径却减小到30~40,nm.当喷油定时处于30°~26°,CA BTDC时,积聚态颗粒物数浓度受EGR影响并不明显.随着喷油定时的推迟,核态颗粒物数浓度逐渐升高.当ηEGR≤60%,,总颗粒物数浓度受EGR率变化影响不大,但随喷油定时的推迟呈现逐渐升高的趋势,与核态颗粒物变化趋势一致;当ηEGR60%,,总颗粒物数浓度随EGR率升高急剧增加,这是积聚态和核态颗粒物共同作用的结果.     

EGR对燃用煤制油增压柴油机燃烧与排放的影响

在一台增压柴油机上通过试验方法研究了废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)对煤直接液化柴油(diesel from direct coal liquefaction,DDCL)和普通石化柴油的燃烧及排放的影响。试验结果表明:DDCL着火滞燃期比柴油长,燃烧持续期比柴油短,这种差别在40%EGR率下更明显;相同策略下DDCL燃烧对应的最大压升率高于柴油;当进气氧浓度低于19%后DDCL燃烧产生的NOx排放浓度低于柴油;不论采用何种控制策略,DDCL燃烧产生的碳烟排放浓度总低于柴油,产生的CO和HC排放浓度总高于柴油;柴油机分别燃用DDCL与柴油的油耗率很接近,随着EGR率的增加,DDCL的燃油经济性逐渐差于柴油。     

复合EGR对增压柴油机性能和排放影响的试验研究

在一台两级增压高压共轨柴油机上,在B25和B50工况进行了高压、低压及复合EGR三种EGR方式的试验研究。研究结果表明:在试验研究工况,低压EGR能够保持充足进气量,实现较高EGR率,获得低NOx排放,并在较大EGR率范围保持低碳烟比排放,但是其泵气损失较高,燃油经济性较差。高压EGR在一定EGR率范围内可以有效降低泵气损失,但其对增压器工作能力影响较大,EGR引入能力受到限制;采用进气节流的方法,可以提升其EGR引入能力,但是会造成比油耗明显上升,同时碳烟比排放迅速增大。对高、低压EGR比例进行优化后的复合EGR方式能够有效降低泵气损失,在宽广EGR范围内保持良好的燃油经济性。同时,由于复合EGR一方面增强了EGR引入能力,同时具有较高的进气量,在B25工况复合EGR的EGR率在47%时,此时其NOx比排放为0.67g/(kW·h),碳烟比排放为0.016g/(kW·h);B50工况复合EGR率为33%时,NOx比排放为1.27g/(kW·h),碳烟比排放为0.080g/(kW·h)。复合EGR在较大EGR率下可以同时实现低NOx和碳烟比排放。     

EGR的热效应和稀释效应对柴油机燃烧和排放的影响

以改进的KIVA-3V程序为计算平台,在转速为1,600,r/min,每循环喷油量为52.8,mg工况下,分别进行了EGR的热效应和稀释效应对柴油机燃烧和排放影响的数值模拟.结果表明,EGR的热效应对滞燃期影响较大,而稀释效应成为制约最高爆发压力和缸内温度的主要因素,且随着氧气体积分数的降低,热效应对最高爆发压力的影响增强;EGR导致碳烟排放增加是由于EGR的稀释效应,低温燃烧时碳烟排放的降低是EGR的稀释效应和热效应相互作用的结果;相比稀释效应,EGR的热效应是实现低温燃烧的主要因素,高进气热容更易改善NOx和碳烟排放的折衷关系.     

EGR+DPF系统降低柴油机的排放

柴油机具有良好的动力性和经济性,汽车柴油机已成为发展趋势,但柴油机NOx和颗粒(PM)的高排放成为制约柴油车发展的因素之一。随着机动车排放法规的日益严格,降低NOx和颗粒的排放成为现阶段柴油机汽车的主要研究课题。废气再循环(EGR)技术是现今降低柴油机NOx排放的有效方法之一,应用颗粒捕集器(DPF)可以有效的降低尾气中颗粒的排放。本文介绍了EGR技术和DPF技术的原理、特点,对不同工况下EGR对NOx排放进行了分析,同时对不同工况下颗粒捕集器的再生效率进行了研究,结果表明适宜的EGR率和颗粒再生效率才能同时降低柴油机NOx和PM的排放。     

柴油机使用EGR后供油提前角对排放特性影响的研究

研究了增压直喷柴油机供油提前角对排放特性的影响规律,分析了在柴油机采用废气再循环（EGR）技术降低NOX排放的同时,不同供油提前角对柴油机排放及油耗的影响情况。依据柴油机EGR控制系统的工作特点和功能,确定了柴油机的最佳供油提前角,并通过负荷特性试验对比分析,证实了在保证此最佳供油提前角的情况下,EGR综合降低排放效果可达到最佳。     

大气压力/VNT/EGR对车用柴油机性能与排放的影响

为了研究可变喷嘴涡轮增压(VNT)技术、排气再循环(EGR)技术及大气压力三者共同作用对车用柴油机性能与排放的影响,利用大气压力模拟装置开展了相应的试验研究,基于响应曲面法以响应曲面图的形式分析研究VNT喷嘴环开度、EGR阀开度及大气压力3个参数交互作用对柴油机性能与排放的影响。结果表明:随着大气压力的降低及EGR阀开度的增大,柴油机动力性下降,经济性恶化。当VNT与EGR耦合时,在最大转矩工况,在EGR阀关闭及开度较小时,随着VNT喷嘴环开度的减小,转矩呈现增大的趋势,有效燃油消耗率逐渐降低;而在EGR阀开度较大及全开时,随着VNT喷嘴环开度的减小,转矩降低,油耗升高。在标定功率工况,无论EGR阀置于何种开度,随着VNT喷嘴环开度的减小,转矩均增大,油耗均降低。随着大气压力的升高,NOx比排放升高,烟度降低。当VNT与EGR耦合时,在不同的运行工况下,NOx比排放与烟度表现出不同的变化趋势。欲获得良好的整机性能,针对不同的运行工况,需要合理匹配VNT喷嘴环开度与EGR阀开度。