基于EGR的国Ⅳ柴油机燃烧系统开发

在一台国Ⅲ柴油机上进行了基于EGR的满足国Ⅳ排放的柴油机燃烧系统开发。在基于VGT的EGR系统的基础上,系统研究了燃烧室参数、EGR率和喷油参数等对柴油机性能和排放的影响,确定了最终的国Ⅳ燃烧系统优化方案。研究表明,降低压缩比并对燃烧室结构进行优化,可以明显改善NOx和烟度之间的折衷;在该EGR系统上的某些工况下出现了NOx和烟度随着喷油定时的推迟而同时降低的趋势;通过综合优化,气体排放已达到国Ⅳ标准,碳烟有很大幅度的降低,十三工况加权油耗率略有降低。但采用该EGR方案会使压气机压比上升,压气机效率略有降低。该燃烧系统可在降低对后处理器要求的情况下满足国Ⅳ标准。     

基于EGR技术的国Ⅳ重型柴油机燃烧系统开发

在一台电控重型柴油机上进行了基于EGR技术的燃烧系统开发研究,组建了基于WGT增压器的电控高压EGR系统,研究了燃烧室、喷油器、增压器、EGR率及喷油参数等对柴油机性能和排放的影响,确定了最终的重型柴油机国IV燃烧系统优化方案.结果表明:通过优化匹配燃烧室和增压器并采用孔径较小的多孔喷油器能显著改善柴油机NOx和烟度之间的折衷关系;小负荷时,推迟喷油可以使NOx在降低较多的情况下烟度略有下降;随着EGR率增加,提高喷油压力与推迟喷油相结合,可以同时降低大负荷的NOx和烟度排放,并能改善燃油经济性.ESC循环测试结果表明,通过对燃烧系统、EGR和喷油控制参数的综合优化,在不采用后处理器的情况下,柴油机各气体排放(NOx、HC和CO)及微粒(PM)均达到国Ⅳ排放标准,十三工况加权油耗率与原机基本相当.     

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.     

VGT对高压共轨EGR柴油机性能影响的试验研究

进行了可变几何面积增压器(VGT)与某轻型柴油发动机的匹配试验研究。在稳态工况下,系统研究了VGT开度对EGR柴油机的性能影响规律。研究表明,通过调整VGT的叶片位置可以在保证较大空燃比的前提下实现较为理想的EGR率,从而达到降低NO_x与PM的目的;合理的分配VGT叶片开度,可有效降低柴油机的油耗水平。     

基于EGR技术的国IV重型柴油机燃烧系统开发

在一台电控重型柴油机上进行了基于EGR技术的燃烧系统开发研究,组建了基于WGT增压器的电控高压EGR系统,研究了燃烧室、喷油器、增压器、EGR率及喷油参数等对柴油机性能和排放的影响,确定了最终的重型柴油机国IV燃烧系统优化方案．结果表明：通过优化匹配燃烧室和增压器并采用孔径较小的多孔喷油器能显著改善柴油机NOx和烟度之...     

可变涡轮增压器在柴油机国Ⅵ换气系统开发中的试验研究

在一台满足国Ⅳ排放法规的4缸柴油机上,进行了满足国Ⅵ排放法规的换气系统开发的试验研究,试验采用可变喷嘴环涡轮增压器(VNT)和废气再循环(EGR)控制阀,对EGR率的引入进行精确控制,配合喷油参数的调节,研究其对柴油机性能和排放的影响。结果表明:VNT可实现发动机EGR率的有效引入,可大幅度降低发动机机内NOx排放水平,但烟度上升明显;EGR阀配合VNT关闭度调节,在保持机内NOx排放不变的基础上,可实现比油耗(BSFC)和烟度的折中;在引入EGR的基础上,配合喷油参数优化,可在满足发动机国Ⅵ原排放控制目标的前提下,保持发动机BSFC水平与原机基本相当或略好。     

供油策略与EGR联合控制对恒转速突加载响应性能和排放的影响

以一台高压级为可变几何截面的增压器(VGT)的两级涡轮增压重型柴油机为研究对象,研究负荷烟度试验(ELR)测试循环中恒转速突加载的瞬态过程中喷油系统及EGR的控制策略对响应性能和排放的影响.发现单次喷射的转矩响应时间比两次喷射缩短26.1%,但两次喷射模式的烟度峰值比单次喷射降低了33.3%,NOx峰值降低了21.9%.两次喷射的主喷和后喷燃油比例确定时,主喷最终定时提前2°,CA,将缩短42.6%的转矩响应时间;而后喷定时提前3,°,CA,将引起烟度峰值增大91.7%.此外,基于转矩响应及排放的需求,开发了EGR阀晚开的控制策略,EGR阀开启时刻过早和过晚都将引起转矩响应的恶化,EGR阀开启过早将会产生过高的烟度峰值,EGR阀开启过晚将产生大量的NOx排放.故合理匹配喷油系统和EGR阀控制策略是实现恒转速突加载过程高转矩响应和低排放的重要技术手段之一.     

利用文丘里管和VNT提高柴油机EGR率的研究

利用文丘里管和可变喷嘴增压器(VNT)提高柴油机的EGR率,旨在降低柴油机NOx的排放.采用试验的方法研究,对文丘里管喉口直径进行了优化,分析不同的喉口直径对发动机外特性参数的影响;对于VNT系统,分析VNT叶片开度对EGR系统的影响,并在最佳的EGR率下,进行了VNT与旁通增压器的柴油机性能对比.通过文丘里管喉口直径的合理选取和VNT喷嘴环叶片位置的调节,增加涡前与文丘里管喉口的压差及EGR率.结果表明,基于VNT的EGR系统,扩展了EGR率的范围,小负荷的EGR率能达到30%,在保证柴油机动力性、经济性不变的前提下,大大地降低了NOx的排放.     

可变二级增压柴油机变海拔工作特性数值模拟

以两级增压共轨重型柴油机为研究机型,采用GT-Power构建了其一维热力学仿真模型,对比可变二级增压(RTST)柴油机随高压级可变截面涡轮增压器(VGT)在不同叶片开度(20%~100%,)及不同海拔(0~4,km)下的工作特性.结果表明:不同转速工况下,空燃比和泵气损失随VGT叶片开度和海拔高度增加而降低.不同海拔下,随VGT叶片开度增大,低速时转矩与有效热效率先升高、后降低,高速时显著增大.随叶片开度和海拔增加,NO_x排放降低,soot排放大幅升高.海拔为4,km时,叶片开度从20%,增至100%,,低、高速工况的转矩和有效热效率均分别增加7.5%,和39.2%,,NO_x排放分别降低38%,和24%,;海拔为2,km时,不同转速工况下柴油机匹配RTST均能实现较高的EGR率(超过60%,).VGT叶片开度减小,EGR率快速增大,转矩及有效热效率降低,有效燃油消耗率(BSFC)逐渐增加,NO_x排放快速降低,soot排放先升高后降低.在EGR率约为35%,时,RTST柴油机综合性能达到最佳.     

柴油机EGR和微粒过滤器的试验研究

采用废气再循环(EGR)技术与微粒过滤器(DPF)同时降低了柴油机NOx与PM的排放;基于宽范围氧(UEGO)传感器的闭环反馈控制EGR系统,在不同工况下,通过试验方法确定柴油机的空燃比及其它性能参数与EGR率的关系,寻找最佳EGR率,得出了最佳EGR率与空燃比的关系;对于微粒过滤器主要进行了再生的试验研究,通过对加热器的结构和辐射盘上流通孔分布的优化后,研究了再生所用的废气量对再生温度的影响.试验结果表明,闭环控制的EGR系统标定后,在对柴油机的动力性和经济性影响比较小的前提下,大幅度降低了发动机的NOx排放;微粒过滤器系统经过合理的再生优化,再生温度能控制在900℃左右,再生效率能达到80%以上.     

涡轮增压柴油机变截面涡轮与单向阀废气再循环系统的计算研究

随着排放法规日趋严格,要求增大废气再循环系统ＥＧＲ率的调节范围,简单的ＥＧＲ系统难以满足要求。研究了变截面涡轮及排气节流阀配合单向阀的几种ＥＧＲ系统,并对变截面涡轮和排气节流阀在单向阀ＥＧＲ系统中的应用效果作了分析比较。     

基于GT-Power的进气节流EGR系统对柴油机性能影响的分析

利用GT-Power软件建立具有进气节流装置的6100涡轮增压柴油机仿真模型。在此基础上计算分析了进气节流EGR系统对柴油机的EGR率、燃油经济性和排放性能的影响。研究结果表明：通过加装进气节流阀,可以有效地增加柴油机各工况下的最大EGR率,进一步降低柴油机的NOx排放,但由于进气节流降低了柴油机的充气效率以及EGR的作用,因此会对柴油机的燃油经济性和微粒排放造成不利的影响。     

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...     

涡轮增压柴油机EGR—VGT协调控制器的设计与仿真

针对柴油机废气再循环（EGR）和可变几何截面涡轮增压器（VGT）控制回路存在的强烈耦合作用,讨论了EGR—VGT的协调控制问题。根据不同控制器对排放的影响,基于平均值模型,通过对被控对象的控制特性分析,选择与排放密切相关的氧气／燃油比和EGR率作为反馈变量,建立了EGR—VGT协调控制器。在MATLAB／Simulink环境下,通过仿真验证了所建立的控制器的瞬态控制效果。结果表明,被控变量能够很好地跟踪其目标值,未出现明显的超调,稳态误差控制在5％以内,瞬态响应时间小于1S。     

降低小型柴油机排放的试验研究

从生物混合燃料成分、燃烧室结构和排气再循环等方面探索降低柴油机排放的方法。通过对柴油机排放性能的大量试验研究,结果表明:对于直喷式柴油机,生物混合燃料的NOx排放与柴油的排放基本相当,碳烟排放则比柴油有较大幅度的降低,而涡流室柴油机,NOx的排放量却有大幅度的降低,碳烟排放则比直喷式柴油机有更大幅度的降低,生物燃料的添加比例对NOx的排放影响不大。柴油机采用排气再循环技术后,混合燃料的碳烟排放仍比柴油少,混合燃料可以承载一定的EGR率而不增加碳烟排放。排气再循环可以大幅度地降低NOx排放且与EGR率有关,与燃料的性质关系不大。涡流室柴油机采用生物燃料和排气再循环,可以同时降低NOx和碳烟的排放,排放效果非常优良。     

采用VNT/EGR和DOC降低柴油机排放的试验

在一台高压共轨柴油机上进行了采用基于可变喷嘴环涡轮增压器(VNT)的废气再循环(EGR)系统(VNT/EGR)和柴油机氧化催化器(DOC)降低排放的试验研究。结果表明,通过调节VNT开度可以有效实现EGR循环和控制EGR率,显著降低NOx排放,并且在一定EGR率范围内对烟度影响较小。提高喷射压力可以较明显改善NOx和烟度的折衷关系,采用合理的后喷参数能够在不明显影响经济性和NOx排放的前提下显著降低烟度。对燃烧室进行降低压缩比的合理设计也可以明显改善NOx和烟度的折衷关系。在燃烧系统优化的基础上,最终加装DOC的ESC循环排放测试结果满足了国Ⅳ要求,其中PM为0.0191g/(kW·h),NOx为2.88g/(kW·h),HC和CO排放远低于国Ⅳ限值。     

Influence of high rates of supplemental cooled EGR on NOx and PM emissions of an automotive HSDI diesel engine using an LP EGR loop

Previous experimental studies on diesel engine have demonstrated the potential of exhaust gas recirculation (EGR) as an in‐cylinder NO_x control method. Although an increase in EGR at constant boost pressure (substitution EGR) is accompanied with an increase in particulate matter (PM) emissions in the conventional diesel high‐temperature combustion (HTC), the recirculation of exhaust gases supplementary to air inlet gas (supplemental EGR) by increasing the boost pressure has been suggested as a way to reduce NO_x emissions while limiting the negative impact of EGR on PM emissions. In the present work, a low‐pressure (LP) EGR loop is implemented on a standard 2.0 l automotive high‐speed direct injection (HSDI) turbocharged diesel engine to study the influence of high rates of supplemental cooled EGR on NO_x and PM emissions. Contrary to initial high‐pressure (HP) EGR loop, the gas flow through the turbine is unchanged while varying the EGR rate. Thus, by closing the variable geometry turbine (VGT) vanes, higher boost pressure can be reached, allowing the use of high rates of supplemental EGR. Furthermore, recirculated exhaust gases are cooled under 50°C and water vapour is condensed and taken off from the recirculated gases. An increase in the boost pressure at a given inlet temperature and dilution ratio (DR) results in most cases an increase in NO_x emissions and a decrease in PM emissions. The result of NO_x–PM trade‐off, while varying the EGR rate at fixed inlet temperature and boost pressure depends on the operating point: it deteriorates at low load conditions, but improves at higher loads. Further improvement can be obtained by increasing the injection pressure. A decrease by approximately 50% of NO_x emissions while maintaining PM emission level, and brake specific fuel consumption can be obtained with supplemental cooled EGR owing to an LP EGR loop, compared with the initial engine configuration (HP moderately cooled EGR). Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

SF493ZQ型柴油机的排放控制研究

针对SF493ZQ柴油机达欧II排放标准的设计要求,在原F493Q柴油机的基础上,改进了燃烧室,将喷油泵、喷油器、增压器和EG R系统匹配,再进一步利用氧化催化器进行机外净化。测试结果证明:开发的SF493ZQ柴油机达欧II排放标准。     

废气再循环在增压中冷柴油机上的试验研究

为了降低车用柴油机的NOx排放,分析了不同工况下EGR率对柴油机性能的影响。通过试验了解到,采用EGR可以有效地降低NOx排放,大负荷比小负荷效果显著。并对控制最佳EGR率的电控脉谱系统提出了初步的探讨。     

CA498车用柴油机EGR的试验研究

进行了不同工况下EGP率对发动机排放和性能影响的试验研究。在试验中按ECE R49十三工况法研究了有EGR时NOx和微粒的变化规律,并对柴油机性能进行了分析。在综合考虑EGR对各工况的排放及性能影响的基础上,确定十三工况中应进行EGR的工况及相应的最佳EGR率。