燃烧特征参数对柴油机性能的影响研究

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1、—————————————————————燃烧特征参数对柴油机性能的影响研究—————————————————————InfluenceofCharacteristicParametersofCombustiononDieselEnginePerformance作者姓名：董春晓专业名称：动力工程及工程热物理指导教师：刘忠长教授学位类别：工学硕士答辩日期：2015年6月4日摘要目前柴油机的发展方向为高效率和低排放。优化缸内燃烧过程以实现机内净化NOx和烟度是解决排放问题的根本手段。本研究以重型高压共轨增压中冷柴油机为研

2、究对象，借助INCA标定系统，通过试验研究了喷油参数、喷射模式和EGR等单因素及多因素耦合对柴油机燃烧过程和排放的影响，并探索达到国Ⅳ排放的技术措施。第一部分研究了单因素边界条件对柴油机燃烧特征参数的影响，并分析了典型特征参数CA50和燃烧持续期与排放及经济型映射关系。试验在1650r/min转速50%负荷工况下进行，具体结论如下：1)喷射压力对CA50和燃烧持续期有显著影响，提升喷射压力能够使CA50提前，燃烧持续期缩短；CA50随喷油正时的提前而前移且呈近似线性关系，而喷射正时对燃烧持续期影响不明显。随CA50前

3、移，燃油消耗率降低，热效率升高，但CA50提前至一定程度(10°CAATDC)后出现拐点，喷射正时过早，会引起燃烧过程粗暴。2)主后喷两段喷射能够降低缸内最高温度，有效降低NOx和烟度排放，但存在最优主后喷间隔，然而，过大后喷射油量容易引起燃油消耗和烟度增加。主后喷两段喷射对主燃烧影响较小，CA50变化不明显，但随主后喷间隔和后喷油量比例增大，燃烧持续期延长。3)EGR率可作为控制放热率的主要手段，随EGR率增大CA50略微延后，燃烧持续期显著延长，EGR能够有效降低NOx排放，但较大的EGR率易引起燃油消耗和烟度排

4、放恶化。第二部分利用多因素耦合DoE响应曲面设计方法，研究了喷射参数耦合EGR对柴油机性能及排放的影响。试验在1650r/min转速50%负荷工况下进行，得到如下结论：1)利用中心复合设计构建5因素3响应二阶模型，得到的NOx、烟度和燃油消耗率模型经检验均显著有效。利用意愿函数对多目标问题进行优化，以国Ⅳ排放结合燃油消耗增量不超过5%为限定目标。优化试验点验证显示模型吻合度高，说明模型在研究范围内能够对响应有效预测。2)在固定EGR率、喷射压力和后喷射油量在较优水平条件下，通过改变喷射正时和主后喷间隔，研究了CA50

5、和燃烧持续期对柴油机性能和排放的影响，结果表明，多段喷射下存在使烟度较小的最优主后喷间隔，CA50的提前和燃烧持续期的缩短，有助于降低燃油消耗率，但NOx排放增加。3)多次喷射耦合EGR优化策略组合最终得到的NOx和PM排放值分别为I-1-13.3g·(kWh)和0.019g·(kWh)，NOx排放较原机降低了65%，在不依赖后处理系统的条件下达到国Ⅳ排放限值，而此时燃油消耗率增加了5.1%。另外，在保持原机油耗的条件下，通过多次喷射耦合EGR手段能够降低NOx比排放达到40%，若想大幅度降低NOx，则需要牺牲较多燃

6、油消耗。本文所研究条件下，解决NOx和be的矛盾关系比较困难。关键词：柴油机，燃烧特征参数，多段喷射，实验设计，国Ⅳ排放IIAbstractCurrently,thedevelopmentdirectionofdieselengineishighefficiencyandlowemissions.Optimizationin-cylindercombustionprocessispotentiallyeffectivewaytoreduceoriginalemissionfromengines.Inthispaper

7、,experimentstudywasconductedona6-cylinder,turbocharged,common-raildieselengine,theeffectofmultipleinjectionstrategiescouplingofEGRoncombustionprocess,characteristicparameters,emissionandeconomyofdieselengineisstudied.ThetechnicalmeasurestoachievedChinaPhase4emi

8、ssionstandardareanalyzedbytheway.stInthe1part,theinfluenceofeachsingleboundaryconditiononcombustionprocessandcharacteristicparametersofdieselengineareinvestigated.Thentheeff