复合EGR与可调两级增压系统对柴油机性能和排放影响的试验研究 动力机械及工程专业论文.docxVIP

复合 EGR 与可调两级增压系统对 柴油机性能和排放影响的试验研究 Effects of Hybrid EGR and Regulated Two Stage Turbocharging System on the Combustion and Emissions of a Diesel Engine 学科专业：动力机械及工程 研 究 生：张文强 指导教师：郑尊清 副研究员 林铁坚 高级工程师 天津大学机械工程学院 二零一二年十二月 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得 天津大学 或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 天津大学 有关保留、使用学位论文的规定。 特授权 天津大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 （必威体育官网网址的学位论文在解密后适用本授权说明） 学位论文作者签名： 导师签名： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 摘要 越来越严格的排放法规对内燃机技术提出了更高的要求。如何在保持良好经 济性的同时降低 PM 和 NOx 排放，实现高效、清洁燃烧已成为柴油机燃烧技术 所面临的共同难题与挑战。围绕基于 EGR 技术的排放控制技术路线，本文针对 高、低压 EGR、复合 EGR 及可调两级增压系统的废气旁通阀控制对重型柴油机 燃烧、性能和排放的影响开展了研究。 本文研究是在一台两级增压中冷电控高压共轨柴油机进行。首先进行了不同 EGR 方式对柴油机的经济性和排放性的影响研究。研究结果表明：在低速中高 负荷时，采用低压 EGR，能获得更高的氧燃当量比，从而有效改善 NOx 和 soot 之间的 trade-off 关系，降低油耗；在小负荷时，采用高压 EGR，可以降低涡前 与节流后压差减少泵气损失，获得相对低压 EGR 更长的滞燃期和更短的燃烧持 续期，从而降低燃油消耗率，改善 NOx 与 soot 之间的 trade-off 关系；在中等转 速中高负荷时，采用高压 EGR 可以在实现较理想 NOx 与 soot 之间 trade-off 关系 的同时，保证较低的燃油消耗率；高速中高负荷，采用复合 EGR 时，通过改变 低压 EGR 或高压 EGR 在总 EGR 中所占比例，可以在某些特定的区域实现比单 纯采用高压 EGR 或低压 EGR 更好的 NOx 与 soot 之间的 trade-off 关系，但燃油 消耗率则随着低压 EGR 所占比例的增加而有所升高。 在不同 EGR 方式对比研究的基础上，进一步开展了废气旁通阀及其与不同 EGR 方式耦合的研究。研究表明：在新鲜进气量较为充足工况下（如中高速小 负荷工况）一定的旁通阀开度能有效的降低油耗，改善排放。而在新鲜进气量相 对不足的工况（如中低速大负荷工况），旁通阀的开启会导致油耗和排放升高； 采用低压 EGR 时，旁通阀的开启能有效的改善小负荷工况与高速工况的经济性， 而不造成排放的恶化，并且在小负荷时能有效降低碳烟和 NOx 排放；高速大负 荷，采用复合 EGR 耦合旁通阀，将 NOx 排放控制在国五水平时，随旁通阀开度 的加大，氧燃当量比降低，燃油消耗率变化不大，烟度呈升高趋势。 关键词：柴油机，复合 EGR，两级增压，旁通阀，燃烧， 排放 Abstract More and more stringent emission regulations is being put forward for reducing diesel engine NOx and particulate (PM) emissions. Therefore, how to maintain good economy to reduce PM and NOx emissions to achieve high efficient and low-pollution diesel engine to meet increasingly stringent emission regulations has become a common problem and challenge faced by the diesel combustion technology. Two-stage turbocharging and exhaus