基于柴油机各缸EGR率差异的分缸仿真分析

利用发动机仿真模拟软件,对电控单体泵柴油机的燃烧过程进行数值模拟分析。通过研究电控单体泵柴油机各缸实际EGR(Exhaust Gas Recycling,废气循环)率不均匀的成因以及对柴油机燃烧排放的影响,提出柴油机各缸喷油参数分缸标定的优化方案。经过对喷油量和喷油提前角同时进行分缸标定仿真模拟研究,结果表明,分缸标定能有效地解决因柴油机各缸实际EGR率差异导致的柴油机各缸燃烧不均衡的问题,并能有效降低柴油机尾气中SOOT(碳烟)和NOx(氮氧化物)的排放。     

基于CFD仿真分析与试验验证的EGR率均匀性研究

为满足非道路柴油机第三阶段排放法规要求,设计了一种简单、低成本的无冷却器废气再循环(EGR)系统。本文主要研究四缸非道路柴油机采用这种EGR系统的各缸EGR率分布的均匀性。首先通过一维仿真计算得到三维CFD分析计算的边界,然后通过三维AVL FIRE仿真软件计算得出进气管及EGR管路的气体流场。计算结果发现除了瞬态EGR率波动有差异外,采用和不采用EGR混合器的柴油机各缸EGR率均匀性差异不大。通过试验证明,采用和不采用EGR混合器确实对于EGR率较小的增压非中冷柴油机性能影响很小。     

基于DOE喷油策略和EGR的耦合优化研究

利用发动机性能仿真软件GT POWER建立了某柴油机模型。选取喷油提前角、喷孔直径和EGR率为自变量,在保证动力性和经济性的基础上以降低NOx和Soot排放为目标进行实验设计(DOE),并对仿真结果进行了评估。应用多目标帕累托法进行参数寻优,得到了优化后的喷油提前角、喷孔直径和EGR率。验证表明拟合结果与模拟结果基本吻合。     

基于某柴油机排放特性的机内净化技术优化分析

机内净化的主要目的是从源头上减少柴油机做功所产生的污染物,是降低柴油车尾气污染的重要手段之一。为优化机内净化技术,合理降低各工况排放污染物浓度,本文使用某3.8L四缸柴油机分别进行稳态和瞬态相关试验。试验首先通过稳定工况下调整EGR率、喷油提前角和轨压等条件分析缸内燃烧状态的变化对排放污染物的影响,然后通过比对瞬态循环冷、热启动下污染物浓度的差异分析温度对缸内燃烧状态的影响,最后根据以上分析结果探讨在保证动力性的前提下发动机降低排放污染物浓度的方法。     

进气歧管EGR均匀性CFD分析方法研究

基于某4缸带外部废气再循环装置的欧Ⅵ增压柴油机,采用CFD分析技术对柴油机进气歧管EGR分布均匀性进行分析,通过分析各缸的EGR率和EGR率均匀性偏差,得出不同的曲轴转角下进气歧管EGR均匀性分布的情况。最终可以仿真分析得到进气歧管EGR分布结果的切片,结合动态图查看废气再循环在进气管内的流动情况,分析各缸EGR率分配均匀性受结构因素的影响,为模型优化提供理论依据。     

喷油提前角对柴油机性能影响的实证研究

利用三维仿真软件AVL-FIRE对柴油机燃烧过程进行数值仿真。通过研究喷油正时对缸内混合气形成、压力、温度以及NO和Soot排放的影响,获得喷油正时对柴油机燃烧及排放特性的影响规律。结果表明:喷油提前角对缸内混合气的形成及燃烧有着显著影响,进而影响柴油机的动力性和排放性能;通过实验与仿真对比,可快速有效地实现喷油提前角的优化。     

喷油参数对重型柴油机细小颗粒排放的影响

在满足国六排放重型柴油机上,分别测试了不同EGR开度、轨压、主喷提前角和后喷油量对发动机原排PN排放的影响,同时基于国六标准WHTC循环分析了PN的排放特征,结果表明：不同喷油参数下,PN10和PN23排放规律表现一致,在高负荷区域,随EGR率的增加,sub-23nm占比逐渐降低;EGR率在一定范围内,主喷提前角的增加并未影响sub-23nm占比变化,同时发现不同工况下sub-23nm占比基本在10%～34.1%;随轨压的增加,sub-23nm的占比增大;在低速低负荷区域,随后喷油量的增加,sub-23nm占比呈先增加后降低的趋势。在循环排放方面,原排的冷热态WHTC循环下PN10和PN23排放相当,热态WHTC循环下喷射尿素会增加PN的排放,其中sub-23nm增加了8.34倍。     

某四缸机EGR各缸均匀性计算和结构优化

利用AVL BOOST软件针对某四缸柴油机建立带有EGR系统增压直喷柴油机的一维工作模型,根据设计好的EGR率,计算得到不同工况下的EGR流量、进排气流量等参数。根据BOOST计算结果,利用AVL FIRE软件进行EGR各缸均匀性的CFD计算,分析EGR均匀性计算结果,优化进气管结构,最终获得理想的EGR均匀性。     

二甲醚发动机满足国Ⅵ排放的试验研究

本研究探讨了废气再循环率（EGR）在各种喷射工况下对二甲醚（DME）发动机燃烧所排放出来的物质进行了试验测试。为了检测EGR和注射时间对发动机排放的影响,进行了EGR率在0%、15%、30%三种情况下和喷射时间从上止点前（BTDC）40°至上止点（TDC）喷射DME对发动机燃烧排放的影响。随着喷射注入时间的提前（TDC至25°BTDC）,缸内平均有效压力（IMEP）随着EGR率的变化,发动机在燃烧过程中烟尘（FSN）排放量很少,但随着燃烧时间的延长和EGR率的增加,FSN略有增加。虽然随着喷射注入时间25°BTDC至40°BTDC,高的EGR率会产生非常低的NO_X,但HC和CO的产量却会高于EGR为0°时的排放量。另外,EGR的使用增加了废气中总粒子数和粒子体积的增加,但总粒子数体积会随着喷油正时的提前而降低。     

生物柴油喷油器变参数研究

应用三维CFD软件FIRE,修正了柴油机燃烧生物柴油的喷油器的喷雾模型,模拟了生物柴油的燃烧过程,探讨了喷雾锥角、喷孔直径和喷油提前角对燃烧生物柴油的气缸压力和放热规律的影响。结果表明:喷雾锥角增加,喷孔直径减小,喷油提前角增大,气缸内最大压力升高率增加;随喷雾锥角、喷孔直径和喷油提前角的增大,燃烧放热的峰值降低。计算结果对燃用生物柴油的柴油机的喷油器的试验和分析提供了依据。     

喷油提前角对共轨柴油机的性能影响

为了研究高压共轨柴油机在不同喷油提前角下的动力性、经济性、排放性,采用GT-SUITE软件建立了某型高压共轨柴油机的仿真模型,并根据实验数据进行了验证。在不同喷油提前角下,对该柴油机的爆压、功率、扭矩、油耗、NOx和soot生成量等性能指标进行了研究,经过分析得出结论:随着喷油提前角的增大,滞燃期延长,着火点提前,缸内爆压、最高温度升高;扩散燃烧减弱,预混合燃烧增强;功率与扭矩先增加后减少;油耗先减小后增加;柴油机NOx生成量一直增加,柴油机soot生成量先增加,后下降,在-19°CA达到峰值。     

共轨柴油机燃烧排放性能数值仿真研究

为了研究柴油机燃烧排放性能,建立共轨620柴油机包括进气道和燃烧室在内的三维几何模型,利用FIRE软件划分网格并且进行数值仿真计算,在喷油量一定的前提下分析共轨系统中各参数对柴油机燃烧与排放性能的影响。结果表明喷油提前角和共轨压力对整机性能的影响较大。增大喷油提前角和共轨压力、减小喷孔直径有利于改善燃烧排放性能。     

生物柴油喷油器参数的匹配优化研究

试验与仿真模拟相结合,利用正交试验设计方法,对喷油器喷孔直径、喷孔数目、喷雾锥角和喷油提前角4个因素进行数值模拟计算,研究多因素匹配对发动机燃用B20生物柴油-柴油混合燃料时扭矩、燃油消耗率和NOX排放量的影响,通过极差分析和方差分析确定因素主次关系,给出相应的最优匹配方案。研究表明,喷孔数目和喷油提前角是影响发动机扭矩和燃油消耗率的显著因素,喷油提前角是影响NOX生成的显著因素。为了更好的满足日益严格的排放法规,同时兼顾发动机动力性和燃油消耗率得出其最优匹配方案为:喷孔直径为0.25mm,喷孔数目为8,喷油提前角为10℃A,喷雾锥角为145°。     

某汽油机EGR系统设计及优化

EGR技术是改善汽油机燃油经济性的一个有效方法。为提高EGR的瞬态响应速度,不同于常规的由进气总管引入EGR,由各个进气歧管处引入EGR,并从各缸EGR均匀性和整个EGR系统流通性两方面出发设计了一款满足性能需求的EGR系统。首先基于GT-SUIT及STAR-CCM+,通过耦合计算得到可以满足各缸EGR均匀性的EGR稳压腔和EGR支管的设计。然后基于STAR-CCM+,对整个EGR系统进行CFD分析,获得具有所要求EGR率能力的EGR系统设计。     

燃油供给系参数对非道路柴油机排放的影响

以某型非道路电控单体泵柴油机作为试验样机,试验按照欧盟排放法规中的八工况法规定进行测试,研究了启喷压力、喷油泵、喷油提前角等对柴油机烟度、NO_x排放及燃油消耗率的影响。结果表明:喷油器启喷压力从24MPa提高到26MPa,试验柴油机经济性和排放性均有一定的改进;柱塞直径相同,凸轮升程从11mm提高到12mm时,碳烟排放有明显下降,而NO_x排放略有增加;凸轮升程相同,柱塞直径不同时,柱塞直径增加使碳烟排放明显下降,而NO_x的排放升高。在2300r/min转速不同负荷下,烟度值和燃油消耗率都是随着喷油提前角的增加而减小,而NO_x排放浓度则随着喷油提前角的增加而增大,每个工况下均存在较佳的喷油提前角使得试验非道路柴油机排放性能和经济性能较为折衷。     

燃油喷射参数对柴油机燃烧排放的影响

为了研究不同喷射规律和喷油提前角对柴油机燃烧排放性能的影响,采用三维流体数值分析软件AVL FIRE建立了某型柴油机的燃烧计算模型。结果表明:相较于方波喷油规律,原机喷油规律最高燃烧温度、最高燃烧压力和NO排放均较低,但Soot排放较高;随着喷油提前角的增大,滞燃期延长,缸内最高燃烧压力和最高温度也随之升高,燃烧初期缸内压力升高较高,适当延后喷油时刻可以降低NO排放。     

国六轻型柴油机PN排放试验研究

为探究国六柴油机PN排放的影响因素,本文以某国六轻型柴油机为研究对象,研究万有工况PN原排的分布特点,以及主喷提前角、轨压、预喷、近后喷、EGR率、进气节流阀开度等参数对单一工况PN原排和WHSC循环PN排放的影响;同时还研究了PN排放和NOx排放之间的相关性。研究结果表明：(1)万有工况,随着转速增大,PN排放整体上呈上升的趋势,随着扭矩的升高,PN排放呈降低的趋势;(2)主喷提前角、轨压、EGR率对PN排放的影响较显著;而预喷间隔角、预后喷油量对PN排放影响较小;(3)PN比排放与NOx比排放存在此消彼长的Trade-off关系,并且存在一个拐点,当NOx比排放低于拐点后,PN比排放会大幅度上升。(4)对于WHSC循环,增加主喷提前角与轨压可以较大程度降低PN排放,但NOx排放会增加明显。     

车用柴油机燃烧和热流分析的数值研究

利用商用软件STAR—CD及ES—ICE对某D6114柴油机在的缸内燃烧过程进行了数值模拟计算,分析和比较了不同喷油提前角对缸内燃烧过程和燃烧室表面热流的影响。研究结果表明：喷油提前角提前,柴油机缸内的燃烧效果优于喷油提前角推迟,燃烧过程中缸内的压力和温度比推迟喷油提前角时要大,同时缸内的最高燃烧压力和最高温度也高;喷油提前角对缸盖和活塞顶壁面平均热流的影响与其对缸内平均温度的影响相似,对缸套壁面的影响是喷油提前角提前越早,传给缸套的热流越小。数值计算结果为高功率、高强化和低热损的柴油机设计提供理论依据。．     

二甲醚-柴油发动机排放模糊控制研究

为进一步提高柴油汽车排放环保性,根据二甲醚-柴油发动机的工作原理和特点,提出二甲醚柴油混合气浓度和喷油提前角优化方案,并应用于柴油发动机排放优化控制.基于Fire仿真软件和康明斯WD615型柴油发动机建立二甲醚-柴油发动机三维燃烧过程仿真模型.根据国Ⅵ(a)标准选择氮氧化合物NOX、一氧化碳CO和碳氢化合物HC为排放环保性评价指标,使用层次分析法标定各环保性评价指标的权重系数,采用遗传算法确定典型工况下最优的二甲醚-柴油混合比例和最佳的喷油提前角.通过MATLAB/Simulink中的模糊逻辑工具箱(Fuzzy Logic Toolbox)研制发动机排放的模糊推理系统(FIS),然后将其引入到模糊逻辑控制器(Fuzzy Logic Controller)中进行排放控制.最后在混合工况条件下验证优化前后发动机排放物的变化情况,仿真结果表明,提出的优化方法在典型工况下能有效降低排放物,使氮氧化合物NOX排放量、一氧化碳CO排放量和碳氢化合物HC排放量低于国Ⅵ(a)标准8.9％、4.0％和5.0％,从而有效提高柴油汽车的环保性.     

基于EGR的高压共轨柴油机排放性能仿真研究

采用工作过程联合燃烧分析的方法,分析了EGR对TBD234共轨柴油机排放性能的影响。利用工作过程分析软件对配有EGR系统的TBD234柴油机进行建模及仿真分析,将计算结果作为初始条件对柴油机缸内燃烧过程进行燃烧计算分析,研究了不同EGR率下共轨柴油机排放特性。结果表明,随着EGR率的增加,NOx的排放显著降低,但soot生成量明显提高,燃烧过程的最高压力和最高温度降低,放热速率减小,燃烧进行变缓。当EGR率达到0.4时NO的生成量降低到原机的2.25%,但是soot的生成量几乎是EGR率为0.3时的两倍,所以在较高负荷情况下应该采用小EGR率。