兩級(jí)增壓系統(tǒng)參數(shù)選擇以及對(duì)燃燒過程的影響研究.pdf

1、面對(duì)嚴(yán)格的排放法規(guī)和石油資源不可再生的現(xiàn)實(shí),低溫燃燒概念作為最具潛力的高效清潔燃燒模式備受重視。本文以兩級(jí)增壓系統(tǒng)為研究核心,以節(jié)能減排為目標(biāo),通過數(shù)值模擬和試驗(yàn)相結(jié)合的方式,在柴油機(jī)全工況范圍內(nèi),對(duì)兩級(jí)增壓器參數(shù)優(yōu)化匹配過程和控制調(diào)節(jié)方法進(jìn)行了深入研究,最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)燃燒過程的優(yōu)化。
　　兩級(jí)增壓器參數(shù)優(yōu)化匹配計(jì)算過程主要分為兩部分:(1)在無增壓器MAP時(shí),本文利用JTK估算模型對(duì)兩級(jí)增壓器的進(jìn)氣流量、增壓壓力、渦輪流通截面等關(guān)

2、鍵匹配參數(shù)進(jìn)行估算。同時(shí),通過推導(dǎo)兩級(jí)增壓系統(tǒng)壓氣機(jī)和渦輪能量平衡關(guān)系式,總結(jié)出一種兩級(jí)增壓器關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)選方法,并提出兩級(jí)增壓器增壓比和膨脹比最優(yōu)分配原則(①兩級(jí)增壓比相等原則;②兩級(jí)渦輪耗能最小原則)。之后以低速滿負(fù)荷工況點(diǎn)為匹配基準(zhǔn),確定兩級(jí)渦輪幾何流通截面的優(yōu)選原則,并以此提供增壓器選型。(2)增壓系統(tǒng)選型后,本文建立了混合燃燒系統(tǒng)熱力學(xué)模型,并以提高柴油機(jī)各工況熱效率為目標(biāo),深入分析噴油定時(shí)、噴油量、EGR率、采用不同EGR系統(tǒng)

3、、進(jìn)氣門關(guān)閉時(shí)刻(IVCT)、旁通閥和背壓閥開度對(duì)兩級(jí)增壓系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律的影響,提出兩級(jí)增壓器在各工況的優(yōu)化調(diào)節(jié)方法,為后續(xù)具體試驗(yàn)工作時(shí),優(yōu)化燃燒方案提供了思路和依據(jù)。
　　在柴油機(jī)高速工況,本文對(duì)比開啟渦端和壓端旁通閥兩種“放氣”方式。由計(jì)算和試驗(yàn)結(jié)果表明,將進(jìn)氣壓力放氣至相等的情況下,采用渦端放氣時(shí),渦前壓力更低,排氣與進(jìn)氣之間壓力差值更小,柴油機(jī)有效熱效率更高。
　　要在全工況范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效清潔燃燒過程,優(yōu)化協(xié)調(diào)噴油策

4、略與增壓技術(shù)、IVCA技術(shù)、EGR技術(shù),合理組織缸內(nèi)狀態(tài)參數(shù)是其關(guān)鍵。經(jīng)試驗(yàn)證明,保持噴油策略和EGR率不變的情況下,使用IVCA機(jī)構(gòu)之后,能降低進(jìn)氣流量,這將有助于減小渦前壓力。通過調(diào)整進(jìn)氣門晚關(guān)機(jī)構(gòu)與兩級(jí)增壓系統(tǒng)匹配關(guān)系,能實(shí)現(xiàn)降低NOx和Soot排放和提高熱效率的目標(biāo)。同時(shí),通過對(duì)比LP-EGR系統(tǒng)和HP-EGR系統(tǒng)對(duì)增壓系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律的影響,得出結(jié)論,在相同EGR率條件下,對(duì)比兩種EGR系統(tǒng),NOx排放幾乎相等。然而Soot排放在