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.     

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。     

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。     

增压直喷柴油机EGR系统开发与试验研究

以增压直喷柴油机为研究对象,设计了一套EGR控制系统以降低NOx排放。试验研究了不同EGR率对柴油机性能及排放的影响规律,针对柴油机不同工况的特点,确定了各工况所用的EGR率,并设计了EGR率电控系统。台架试验表明,在保持其它排放物基本不变的情况下,借助EGR系统该柴油机的NOx排放下降了26．4％。     

米勒循环结合EGR的可调两级增压柴油机性能研究

将米勒循环和EGR技术相结合,研究二者综合使用降低NO_x排放的同时保持燃油经济性的潜力。开展了不同米勒正时结合低压和跨级EGR系统的负荷特性及推进特性工况试验,得到了推进特性和发电特性在NO_x排放满足IMO Tier Ⅲ要求下的最佳经济性控制策略。并进一步研究了针对万有特性的综合减排措施控制策略及效果。     

内部EGR在增压柴油机的应用研究

以CA6DF3—24柴油机为研究对象，提出了3种能够实现内部EGR的结构设计方案，利用GT—POWER软件建立了上述结构的仿真模型，模拟研究了3种结构能够达到的EGR率、NOx排放和油耗率特性。根据模拟计算结果从上述方案中优选出在排气凸轮上增加一个小凸轮，使排气门二次开启的最优设计方案。最后通过发动机试验研究了内部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可有效降低柴油机的NOx排放量，但对排气烟度产生不利影响。     

增压中冷柴油机EGR数值模拟与试验研究

建立了带废气再循环(EGR)系统的增压中冷柴油机工作过程热力学计算模型,并进行数值模拟,模拟计算与试验结果表明两者基本吻合,误差在合理范围内。在此基础上,研究EGR在不同工况下对柴油机动力性、经济性和排放性的影响,并根据柴油机的综合性能对各工况下最佳EGR率进行优化,得出理想的EGR控制MAP图。最后按照模拟计算结果搭建试验平台,并进行试验研究。研究结果表明:13工况排放测试循环工况的NOx和碳烟排放分别为3.0g/(kW.h)和0.45g/(kW.h),满足欧Ⅳ排放法规的要求。     

不同增压方式下EGR对高压共轨柴油机燃烧和排放的影响

在一台电控高压共轨柴油机上,采用单级增压、两级增压和可变几何截面增压3种增压方式,进行了高压冷却废气再循环(EGR)的燃烧与排放试验研究.结果表明,柴油机采用可变几何截面增压时,涡前与进气压差较低,泵气损失小,具有良好的燃油经济性;大负荷、等EGR率情况下,单级增压、两级增压和可变几何截面增压的缸内最大爆发压力和主燃烧...     

增压直喷柴油机EGR系统结构方案及关键技术

以增压直喷柴油机为对象，介绍了实现EGR控制的典型结构方案，并着重分析了EGR技术在增压直喷柴油机上应用的难点及实现EGR控制的关键技术，以期为EGR技术的深入研究和推广应用提供借鉴作用。     

进气门晚关机构和EGR模式对两级增压柴油机热效率和排放的影响

在低速中等负荷工况下对一台装有高压级带VGT的两级涡轮增压器(VGT+TC)的直列6缸重型柴油机进行了试验研究,对比分析进气门晚关机构(LIVC)开启与不开启、高压EGR系统(HP EGR)与低压EGR系统(LP EGR)以及不同VGT开度对柴油机热效率和排放的影响.研究表明,使用LIVC后,与EGR能产生协同作用,使缸内氧浓度和高温区域减少,有效降低NOx排放,同时延长滞燃期,当量比分布更加均匀,可有效降低碳烟排放,但碳烟排放对应EGR率变化存在一个临界EGR值,超过临界EGR率后,碳烟排放变差.使用LIVC对有效热效率的影响很小.在相同EGR率下,采用低压EGR系统时,具有更好的NOx和碳烟折中排放,同时有较高的有效热效率.     

高/低压EGR对两级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,进行了高压废气再循环(HP-EGR)和低压废气再循环(LP-EGR)对柴油机燃烧、性能和排放影响的试验研究。研究结果表明:随EGR率增加,LP-EGR的高低压级压气机的压比和流量变化较小,而HP-EGR的高压级和低压级压气机都由中心高效区向低效区和流量减小的方向偏移,并快速靠近喘震线;低负荷时,HP-EGR的滞燃期延长,预混合燃烧比例较高,燃烧持续期缩短,更好地改善了NOx排放与油耗率和碳烟排放之间此消彼长的关系;低速高负荷时,随EGR率增加,相对HP-EGR,LP-EGR能提高两级增压系统的效率和做功能力,明显提高氧燃当量比,同时显著改善NOx排放与油耗率和碳烟排放之间此消彼长的关系;中高转速高负荷时,随EGR率增加,HP-EGR的进排气压差逐渐下降并越加低于LP-EGR,使得泵气损失明显减少,NOx排放与油耗率和碳烟排放之间此消彼长的关系好于LP-EGR。     

喷油系统参数对重型车用增压直喷柴油机NOx排放的影响

本文针对一台重型车用增压中冷电控直喷式柴油机,试验研究了喷油系统参数如喷孔直径、喷孔锥角、喷油压力、喷油定时等对NO_x排放和排气烟度的影响,指出了通过它们的优化匹配,改善柴油机排放特性的途径。     

增压压力对增压柴油机喷雾混合和着火的影响

介绍了增压柴油机中增压压力对燃油喷雾混合过程和着火的影响。研究结果表明,柴油机增压可以改善燃油喷雾和油气混合过程。提高增压压力可以减少燃烧室壁面附近的燃油堆积,加强燃油和空气的空间混合,改善油气混合质量并缩短着火延迟期,使着火位置向燃烧室中心区域移动。     

增压中冷车用柴油机EGR率阶跃工况响应

利用实时EGR率测量系统及瞬态工况测控平台对增压中冷柴油机废气再循环(EGR)阶跃工况下的EGR率、进气量、发动机转矩、燃烧过程特征参数、排气烟度及气态有害排放物的响应历程进行了试验研究.试验结果表明:在1 600 r/min5、0%负荷工况,EGR率从0分别阶跃到3%、5%、13%和28%时,EGR率、进气流量及发动机有效转矩响应速度较快且相近,均为0.5 s左右;排气烟度和以最高燃烧压力表征的缸内燃烧过程趋于稳定状态历时较长且时间相近,不同EGR率阶跃时均为2.5 s左右;以气态有害物排放表征的柴油机排放响应历时最长为6 s左右.这说明在EGR阶跃工况下,当EGR率达到稳定时,由于燃烧边界条件存在迟滞效应,从而会导致燃烧过程、有害物排放存在较长的延迟.     

增压直喷式柴油机EGR率测试及优化研究

针对增压直喷式柴油机,开展了应用废气再循环技术降低NOx排放的研究.研究了不同EGR率对发动机13工况下性能和排放的影响规律,并优选了发动机13工况下EGR率.利用设计的EGR电控系统,实现了发动机EGR率的自动控制,并通过试验对EGR系统进行了验证.     

环境湿度对柴油机NO_x及Soot排放特性的影响

采用发动机台架试验和数值模拟相结合的方法,进行了某重型柴油机在不同进气湿度下的排放特性研究,探索了进气湿度对柴油机燃烧和排放的内在机制,并确定了进气湿度对柴油机排放特性影响的范围.结果表明:进气湿度对燃烧和排放的影响主要体现在进气湿度变化导致缸内环境氧浓度、工质比热容、水煤气反应以及高温离解自由基能力等情况发生变化.进气温度为30,℃时,氮氧化物(NO_x)排放随着进气湿度的增加迅速降低,直至接近0;进气湿度的含湿量达到27.20,g/kg(D30)前,碳烟(soot)排放缓慢增加;当进气湿度超过D30后,soot排放出现一个拐点,随着进气湿度的增加而大幅上升.在饱和湿空气下,当进气温度较低时,进气温度对燃烧的影响比进气湿度明显,进气温度越高,放热率峰值越大,NO_x排放增大,soot排放减小;当进气温度达到15,℃后,进气湿度对燃烧和排放的影响开始显现;随着进气温度的提高,饱和湿空气含湿量迅速增大,当进气温度达到25,℃后,进气湿度对燃烧的影响显著增强,使缸内最高燃烧温度和最高爆压都逐步降低,NO_x排放逐渐减为0,soot排放逐步增大.     

轨压和EGR率对柴油机性能的影响

基于一台采用EGR+DOC+DPF+SCR(EGR为排气再循环系统;DOC为柴油机氧化型催化器;DPF为柴油机颗粒捕集器;SCR为选择性催化还原)技术路线的欧Ⅵ排放柴油机,研究轨压和EGR率对柴油机经济性的影响,其中经济性分析以综合油耗为指标,综合油耗包括油耗、尿素消耗和再生消耗的柴油。研究表明:随着轨压升高,NOx排放升高,碳烟(Soot)排放降低,柴油机有效燃油消耗率(break specific fuel consumption,BSFC)变好,综合油耗出现拐点;不同轨压变化时,EGR率对柴油机排放的影响变化一致,随着EGR率的升高,NOx排放降低,Soot排放升高,BSFC变差,综合油耗变好,当EGR率在18%左右时,综合油耗最佳。同时,与非EGR路线的欧Ⅴ柴油机进行经济性对比,EGR路线对BSFC有一定程度恶化,综合油耗并没有恶化。     

基于中型柴油机的电动增压技术研究

基于发动机一维性能仿真模型,在某中型柴油机平台及其衍生的混动平台上开展了电动增压系统匹配方案对于整机性能影响的研究.基于柴油机平台研究了不同电动压气机布置形式对发动机性能的影响,并在基于同一柴油机升级的混合动力平台上研究了应用电动压气机的效果.结果表明:柴油机平台上,电动压气机串联布置形式优于并联式.串联前置时低速转矩...