EGR对预混合压燃式发动机燃烧和排放的影响

【摘要】：随着汽车保有量的飞速增长，汽车排放污染问题成为各国研究者关注的焦点。通过控制燃烧降低排放是实现发动机清洁燃烧的主要技术之一。本文针对匹配高压共轨、增压中冷压燃式发动机，基于CAN通讯设计开发了电控EGR系统，实现了EGR率及温度的精确控制。同时，利用流体动力学仿真软件对EGR冷却器进行数值模拟，确定了冷却器主要结构参数。利用自行设计开发的电控EGR系统，试验研究了EGR率、EGR温度及EGR耦合喷油参数对发动机燃烧及排放的影响规律，探讨了EGR对预混合压缩着火燃烧的影响。 研究结果表明，随EGR率增大，缸内压力峰值降低，预混合燃烧量有所增加，NOx排放降低，HC、CO及烟度排放增加。通过采用冷却EGR，降低进气温度，能够延长滞燃期，有利于增大预混合燃烧量，降低排气烟度。同时，降低燃烧平均温度，抑制NOx生成。对比不同喷油压力对EGR的影响可以发现，EGR率较大时，喷油压力的变化对预混合燃烧量的影响更为明显，提高喷油压力可明显增大预混合燃烧量。因此，可通过采用大比例EGR降低NOx排放，并提高喷油压力进一步抑制微粒的生成。对于两段喷射模式，EGR率增大，预喷放热率峰值降低，主喷放热率峰值升高，预混合燃烧量增大。对比不同预喷时刻下EGR的影响可以看出，EGR率较小时，随预喷时刻提前，NOx及烟度排放均有所增加；EGR率较大时，预喷时刻对NOx排放的影响作用减弱，烟度排放随预喷时刻提前而降低。随主喷时刻提前，燃烧始点及放热重心提前，预混合燃烧量增加，放热率峰值明显升高。在主喷时刻相同时，预混合燃烧量随EGR率增加而增大，且主喷时刻越早，EGR率对预混合燃烧量的影响越明显。当主喷时刻较早时，通过引入大比例EGR，有利于同时降低烟度及NOx排放，但喷油提前角提前会使得燃烧相位提前，放热率峰值升高。因此，在通过EGR耦合喷油时刻降低发动机排放时需选取适宜的EGR和喷油压力。对于汽油/柴油混合燃料，随汽油添加比例增加，预混合燃烧量增大，烟度排放进一步改善。