重型柴油機空氣系統(tǒng)優(yōu)化的數(shù)值模擬及試驗研究.pdf

1、日趨嚴格的排放法規(guī)對內(nèi)燃機技術提出了越來越高的要求，在降低PM和NOx排放的同時提高燃油經(jīng)濟性是柴油機燃燒技術所面臨的難題與挑戰(zhàn)。由增壓系統(tǒng)和廢氣再循環(huán)系統(tǒng)為主組成的空氣系統(tǒng)優(yōu)化是實現(xiàn)柴油機高效清潔燃燒的關鍵技術。本文采用模擬及試驗研究方法，開展了重型柴油機可變截面兩級增壓系統(tǒng)與復合EGR相耦合的空氣系統(tǒng)優(yōu)化研究。
　　本文首先建立了兩級增壓熱力學零維模型，分析了不同參數(shù)對兩級增壓系統(tǒng)性能影響。研究發(fā)現(xiàn)，增壓器效率、壓比分配及級間

2、冷卻是影響發(fā)動機進氣壓力和泵氣損失的主要因素。進一步采用GT-Power建立復合EGR系統(tǒng)一維模型，分析了高、低壓EGR對發(fā)動機燃油經(jīng)濟性的影響，并探討了復合EGR優(yōu)化策略。結(jié)果表明，高壓EGR能在各工況降低泵氣損失，但同時導致進氣壓力降低、總指示熱效率(ITEgross)下降，而低壓EGR對泵氣損失和進氣壓力影響較小，因此最佳復合EGR策略應為低EGR率時盡量采用高壓EGR降低泵氣損失，而高EGR率時在保持合適的高壓EGR率不變條件下

3、提高低壓EGR率。
　　基于兩級增壓系統(tǒng)熱力學分析及GT-Power一維模擬，完成了高壓級采用可變截面增壓器(VGT)的兩級增壓系統(tǒng)匹配選型，并進行了可變截面兩級增壓系統(tǒng)與復合EGR耦合的試驗研究。結(jié)果表明，級間安裝冷卻器能在外特性工況降低燃油消耗率約3-4g/kW-h，主要原因在于高壓級壓氣機入口溫度降低、所需驅(qū)動功減少，導致發(fā)動機進氣壓力上升、泵氣損失降低?？勺儍杉壴鰤合到y(tǒng)耦合復合EGR策略能在更寬廣的NOx排放區(qū)間實現(xiàn)更低的

4、soot排放和更高的燃油經(jīng)濟性。同一工況下復合EGR策略的最佳VGT主要取決NOx排放目標，高NOx排放時選擇較小VGT關度可以降低泵氣損失，低NOx排放時由于高壓EGR已大幅降低泵氣損失，此時適當加大VGT關度能提高進氣壓力，從而減輕高EGR率對燃燒的不利影響?？勺儍杉壴鰤号c復合EGR優(yōu)化后的ESC測試循環(huán)結(jié)果表明，相對于前期的固定截面兩級增壓系統(tǒng)，優(yōu)化后的空氣系統(tǒng)在實現(xiàn)相等或更低的NOx排放時，在soot排放及燃油經(jīng)濟性上表現(xiàn)出較大