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《天津大学》 2012年
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重型柴油机燃烧过程优化的仿真研究

陈慧  
【摘要】:随着石化能源的日益枯竭以及排放法规的日益严格,在满足低排放的前提下提高柴油机热效率,一直是内燃机研究工作者的努力方向和研究重点。燃烧放热率作为反映燃烧过程的关键参数,影响着发动机热效率、机械负荷及排放特性,燃烧过程优化是实现柴油机高效清洁燃烧的途径之一。 本文首先基于一维模拟计算软件GT-Power,建立了涡轮增压柴油机的原机及二级增压系统仿真模型,使用燃烧放热重心CA50和燃烧持续期(CA10-CA90)这两个最重要的参数来表征燃烧放热率特性,进行了燃烧参数对柴油机性能影响的仿真研究。结果表明:柴油机不同运行工况理论上存在一个最优的燃烧放热重心CA50和最优的燃烧持续期,柴油机热效率最高。负荷越大、转速越低,最优CA50时刻向上止点后推迟,燃烧持续期延长。但是,柴油机由于受到有限排放、热负荷和机械负荷的限制,与理想放热规律存在差异导致燃烧损失。进一步研究表明,在小负荷工作时燃烧损失主要是由燃烧持续期损失造成的,随着负荷的增大,燃烧损失逐渐增大。CA50比燃烧持续期对热效率的影响更明显,燃烧持续期比CA50对排放的影响更突出。对于采用EGR系统柴油机,降低泵吸损失也是提高发动机热效率的有效措施。 在此基础上,建立了两种不同管路布置的高压EGR系统仿真模型,模拟研究了其对柴油机性能和排放的影响。研究结果表明:对排气脉冲能量利用较好的隔开取气高压EGR系统可以提高废气再循环的引入能力(特别是对实现EGR比较困难的低转速大负荷工况),降低泵吸损失,并改善NOX排放和燃油消耗率之间的折衷关系;相对单级增压,两级增压采用隔开取气布置的高压EGR系统对性能和排放的改善效果减弱;通过优化两级增压隔开取气方式的EGR管路结构尺寸后,能够进一步改善柴油机的燃油经济性。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TK421.2

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