废气再循环对柴油机工作过程影响的模拟分析

根据实际柴油机的基本结构,建立了带有废气再循环(EGR)系统的增压直喷(TDI)柴油机的一维工作模型.将柴油机台架试验获得的最佳EGR率MAP图作为一维模型中EGR控制单元的控制MAP图,建立了模拟形式下EGR系统的控制单元,实现了柴油机在使用EGR后,不同工况EGR率条件下,EGR对柴油机工作全过程影响的一维模拟,模拟结果发现柴油机在使用EGR后空燃比、缸压、缸内温度都有所下降,缸内气体质量有所增加,与柴油机台架试验获得的结论吻合.     

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。     

内外部EGR控制二甲醚发动机的燃烧与排放

在一台改造过的2-135柴油机上通过气道引入二甲醚和CO2,模拟实现了内外部EGR控制二甲醚发动机燃烧与排放的试验研究.结果表明,燃烧过程包括二甲醚HCCI燃烧和缸内喷雾的预混及扩散燃烧;燃烧方式主要受内外部EGR率的影响而呈现不同的放热特征.缸内直喷燃烧采用较大供油提前角时,在较小内外部EGR率下可使NOx排放控制在50 x 10-6以下;在较小供油提前角和微量内外部EGR率下可实现二甲醚发动机两级预混合低温燃烧模式,NOx排放接近于零.采用适当的内外部EGR率,二甲醚发动机经济性与NOx排放可获得较好的折中.     

EGR率对船用柴油机中低负荷燃烧排放性能影响的仿真及试验研究

在船用高压共轨柴油机TBD234V6上进行了中低负荷工况下EGR率对柴油机燃烧排放性能影响的试验研究。应用AVL-FIRE软件建模,对柴油机缸内燃烧过程进行CFD仿真分析。仿真和试验研究结果表明:中低负荷工况下采用EGR能够有效降低NO_x的排放。EGR率较小时,对柴油机的性能影响较小;当EGR率较大时,柴油机的工作性能恶化,soot排放迅速增多。特定工况下的CFD模拟结果显示:随着EGR率的增加,燃烧过程的最高压力和最高温度降低,放热速率减小,燃烧过程变得平缓。     

EGR率对高压共轨柴油机燃烧性能影响的多维仿真

为了预测不同废气再循环(exhaust gas recirculaction,EGR)率对某型高压共轨柴油机性能的影响,采用AVL FIRE软件建立了该柴油机缸内的多维仿真模型,并与试验结果进行对比,验证了模型的正确性;对样机采用不同的EGR率进行缸内模拟计算,分析研究了不同EGR率对柴油机缸内燃烧过程参数及排放(NOx和Soot)的影响。结果表明:随着EGR率从0.00增加到0.20,柴油机缸内燃烧速率减小,爆压和最高温度分别下降了4.0%和3.9%,累计放热量下降了3.5%,滞燃期增加了0.9℃A,同时缸内NOx排放生成区域明显减少,但Soot排放生成区域明显增加。     

增压柴油机EGR技术的试验研究

对增压柴油机EGR技术进行了试验研究。分析了不同工况下不同EGR率对柴油机动力性、经济性和排放性能的影响规律,最后给出了随发动机工况变化的最佳EGR率MAP图。     

海拔高度对重型柴油机缸内机油消耗影响研究

通过计算缸内工作过程、缸套壁面温度和缸内机油消耗,建立了缸内机油消耗数值仿真模型,并通过高原模拟台架性能试验和柴油机机油消耗试验,对模型进行了验证,结果表明模型计算的最大误差不大于7%。计算分析了不同海拔高度下的缸内机油消耗,计算结果表明:随着海拔的升高缸内机油消耗量增加,在标定工况下,缸内机电消耗量在海拔4500m时比海拔100m时增加20.9%。     

基于DOE虚拟优化柴油机EGR及多次喷射策略

以某轻型车用高压共轨柴油机为研究对象,将DOE(Design of Experiment)试验设计方法与CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟相结合,进行柴油机EGR(Exhaust Gas Recirculation)及多次喷射策略参数的虚拟优化。建立了完整的缸内燃烧过程的仿真模型,并用试验测得的缸内压力数据对模型进行验证,验证表明该模型可以较为准确地反映柴油机的工作情况。利用该仿真模型对EGR率及多次喷射策略参数进行虚拟优化,结果表明,EGR的引入可以大幅度降低缸内最高温度与NOx排放量。预喷燃油的燃烧对燃烧室起到预热作用,提高了主喷时的缸内温度和压力,缩短了滞燃期,同时稀释了缸内的氧气浓度,抑制了NOx的生成。后喷可以再次提高燃烧末期时燃烧室的温度,能有效对缸内Soot进行氧化。EGR与多次喷射相结合可以显著降低NOx和Soot的排放,并改善其trade-off关系,且当预喷油量为5%,主预喷时间间隔为20℃A,后喷油量为10%,主后喷时间间隔为20℃A时,发动机的综合性能较佳。     

EGR率和涡流比对HPD柴油机燃烧特性影响

应用AVL FIRE三维软件,建立了高功率密度柴油机模型,研究了不同涡流比和EGR率对放热率、缸内压力、温度、平均指示压力和燃油消耗率等动力性和经济性的影响规律。仿真结果显示:EGR率使压力和温度降低,燃烧速率变缓,油耗增加,而涡流比的使用可以改善EGR率引入后的不良影响,二者匹配为优化高功率密度柴油机的燃烧过程提供了方法,解决了高功率密度柴油机动力性和经济性问题。     

可变喷油速率的超高压共轨系统喷射控制研究

通过AMESim软件建立了喷油速率可调的超高压共轨系统仿真模型,分析了相同喷油量条件下喷油率的变化特点。采用GT-Power软件建立单缸柴油机模型,将不同喷油率导入柴油机的燃烧计算模型,研究了不同喷油率对柴油机缸内压力、缸内温度、放热率、NO_x排放、碳烟排放及输出转矩和油耗率的影响。仿真结果表明:靴形喷油速率匹配合适的喷油提前角可优化柴油机的综合性能。搭建了超高压共轨柴油机台架,开展了不同喷油速率的喷射控制试验,结果表明:与相同油量条件下的高压共轨喷射相比,柴油机实施变喷油速率超高压喷射可获得更优异的动力性和燃油经济性,动力输出提高了5%,燃油消耗量下降了6%,碳烟排放降低,但NO_x排放升高。