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节能减排是十几年来一直备受关注的热点问题,如何有效地减少石油资源的使用并且降低污染物排放,是内燃机研究人员的重要研究方向之一。在高效清洁内燃机研发过程中,使用能够有效降低燃油消耗并且改善内燃机排放的新技术,是降低内燃机燃油消耗量、提高发动机燃油经济性的重要途径。随着小型强化汽油机的不断发展,内燃机压缩比得到进一步提高,升功率也逐渐升高,内燃机的燃油经济性也相应提升。但是小型强化汽油机也存在着一些自身的问题,诸如燃烧温度过高、爆震倾向增大、NOx排放增多等等。因此在开发小型强化汽油机时,需要采取一定的措施避免小型强化汽油机的缺点所带来的对燃油经济性和排放性能的不良影响。废气再循环(Exhaust Gas Recirculation,EGR)技术早在上世纪就已经被提出,经过多年的机理研究及试验验证,证明EGR技术能够有效的降低发动机燃油消耗并且改善NOx和颗粒物的排放。但是,EGR技术目前在柴油机上应用较为广泛,其应用目的是为了降低柴油机的NOx排放。而在汽油机上应用EGR技术的例子并不常见。本文基于工程实际,对低压废气再循环(Low Pressure Exhaust gas Recirculation,LP-EGR)技术在小型强化汽油机上的应用展开了仿真及试验研究。目的在于探究LP-EGR技术应用在汽油机上后,对汽油机燃油经济性的提高潜力,以及对爆震倾向的抑制能力。在GT-Power软件中基于一台1.5L增压发动机模型进行了建模及标定,并且在模型上添加了LP-EGR模块。针对仿真计算中EGR率的控制过程,本文建立了EGR阀与混合阀共同控制EGR率的控制策略,有效地将模型的EGR率控制在目标值。从计算结果来看,在低转速低负荷工况不宜引入LP-EGR气体,此时缸内以内部EGR为主;在部分负荷工况,最佳EGR率随负荷增大而增大,在中高负荷最佳EGR率可达20%左右;在外特性低转速工况,由于此时进气量较小,涡轮效率较低,LP-EGR率受到一定限制,最佳EGR率在15%左右;在外特性高转速工况,在不超过总残余废气系数的限制条件下,可尽量引入LP-EGR气体,最佳EGR率在20%左右。在GT-Power发动机模型的计算结果中,在稳态工况下,部分负荷工况节油率在2%~5%之间;外特性工况节油率在7%~12%之间。本文还将计算得到的工况点油耗带入整车模型中,计算出LP-EGR技术在新欧洲行驶循环(New European Driving Cycle,NEDC)和世界轻型车测试程序(Worldwide harmonized Light Vehicle Test Procedure,WLTP)下的节油效果,计算结果表明LP-EGR技术在NEDC循环工况下降低整车百公里油耗2%~4%,WLTP循环工况下降低4%~5%。除此以外,本文还建立了针对过喷油加浓区域空燃比控制排气温度的仿真模型,计算结果表明LP-EGR技术能够有效降低排气温度,消除加浓工况,使加浓工况比油耗降低10%~20%。本课题进行了LP-EGR技术的台架试验研究及试验数据分析,文中简介了台架试验方法与试验工况点的选取。根据试验数据,分析了LP-EGR技术在实际发动机上的节油水平。LP-EGR系统在部分负荷下节油效果在2%~5%,与仿真结果一致;在大负荷及外特性工况,试验中对空燃比和燃烧相位均进行优化,节油率高于仿真计算结果。大负荷工况点节油率均在10%以上,外特性工况点节油率甚至达到15%~20%。除此以外,根据台架试验中点火提前角以及CA50的变化,分析了LP-EGR技术抑制发动机爆震倾向的能力。