TY3100CR高壓共軌柴油機整機性能循環(huán)模擬研究.pdf

1、非道路用機械的使用范圍非常廣泛。其工作條件惡劣，對環(huán)境的污染比較嚴(yán)重，世界各國及相關(guān)組織都針對非道路用柴油機制定了相應(yīng)的排放法規(guī)來限制其有害排放物。改善柴油機排放的技術(shù)手段有很多，其中最重要的是優(yōu)化燃油系統(tǒng)、進(jìn)氣系統(tǒng)以及缸內(nèi)燃燒之間的合理匹配。TY3100EZ柴油機的排放僅能滿足2008年的排放標(biāo)準(zhǔn)，與2013年即將實施的EPA Tier4B排放標(biāo)準(zhǔn)有一定的差距。為了擴大該機型的使用范圍，需要對其排放性和動力性進(jìn)行改進(jìn)。本文主要圍繞TY

2、3100CR柴油機所采取的高壓共軌燃油系統(tǒng)和EGR系統(tǒng)兩項技術(shù)措施開展研究。
　　 首先，利用GT-Fuel軟件建立了高壓共軌系統(tǒng)仿真模型，主要包括高壓共軌管和電控噴油器模型。通過考察共軌壓力波動和噴油規(guī)律，本文研究了高壓共軌管容積、長度、直徑對管內(nèi)壓力波動性和供油均勻性的影響；然后研究了電控噴油器結(jié)構(gòu)參數(shù)對噴油特性的影響，主要參數(shù)包括噴嘴孔數(shù)和孔徑、控制室容積、進(jìn)油孔和回油孔直徑、針閥質(zhì)量及彈簧預(yù)緊力等。
　　 其次，

3、利用GT-Power和GT-Fuel軟件對高壓共軌柴油機TY3100CR進(jìn)行整機建模，優(yōu)化進(jìn)氣系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)并模擬整機性能。通過DOE模塊和VT-Design軟件對進(jìn)排氣門配氣相位和凸輪型線進(jìn)行優(yōu)化；對壓縮比和噴油正時進(jìn)行優(yōu)化；然后通過模擬仿真計算對整機性能進(jìn)行預(yù)測。計算結(jié)果表明，僅通過優(yōu)化噴油正時來降低NOx排放的潛力有限，還需要聯(lián)合運用其他技術(shù)；改進(jìn)后的柴油機動力性和經(jīng)濟性均能滿足設(shè)計要求，但是NOx和SOOT排放仍然很高。

4、　　 最后，利用GT-Power軟件建立EGR了系統(tǒng)仿真模型，研究了EGR技術(shù)對柴油機性能的影響。研究結(jié)果表明：EGR系統(tǒng)可以大大降低NOx排放，但是會引起碳煙排放升高；采用EGR中冷技術(shù)后可以進(jìn)一步改善柴油機的排放以及其他性能，特別是對SOOT和燃油消耗率改善較大。論文最后對EGR率和噴油正時角進(jìn)行DOE優(yōu)化來改善整機性能，優(yōu)化結(jié)果為，最大轉(zhuǎn)矩工況的優(yōu)化點為SOI=-4.3°CA，EGR率=12.7％；額定工況的優(yōu)化點為SOI=-7