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柴油机预混合燃烧机理的研究
柴油机预混合压缩燃烧是控制其排放的有效措施，因而引起国内外研究的重视。本论文结合CA498柴油机设计了基于文丘里管方式的增压发动机EGR系统和模拟EGR系统，在此基础上在小负荷领域加大EGR率（大于30%）和增大喷油提前角，通过改变这两个参数对柴油机预混合燃烧机理进行了试验研究，分析了小负荷下喷油提前角和EGR率变化对柴油机排放特性和燃烧特性的影响规律。试验结果表明： 1.随着喷油提前角的增大，燃烧始点前移，在喷油提前角较小时，NOx排放上升，烟度下降，HC和CO排放变化不大，最高燃烧压力、最大压力升高率和最大放热率都逐渐增大；喷油提前角较大时，NOx排放下降；烟度下降，HC和CO排放上升幅值较大，燃烧过程出现低温动力反应，放热率曲线明显呈现双阶段放热特征，最高燃烧压力、最大压力升高率和最大放热率都逐渐降低，其对应的曲轴转角相应推后。 2.随着EGR率的增大，NOx排放降低，烟度增加，HC和CO略有上升，燃烧始点推迟，燃烧最高压力降低，最大压力升高率和最大放热率都下降。 3.在喷油提前角和EGR率一定时，在小的喷油提前角下，随着转速的提高，NOx排放降低，烟度变化略有上升，HC和CO排放变化不大；在大的喷油提前角时，随着转速的升高，NOx排放升高，烟度变化不大，HC和CO排放呈下降趋势。 4.通过本文喷油提前角和EGR率对柴油机预混合燃烧机理的试验研究，可以发现在大的喷油提前角下通过加入一定的EGR能够扩大柴油机的预混合燃烧，减少扩散燃烧范围，从而达到降低NOx和碳烟排放的目的，从总体上改善柴油机的排放性能。 关键词：柴油；预混合燃烧；机理；EGR；喷油提前角；氮氧化物 第一章 绪 论.................................................................................................1 1.1引言................................................................................................................................1 1.2 降低柴油机排放的途径和方法...................................................................................2 1.3现代柴油机技术发展....................................................................................................4 1.4本文的研究意义及内容................................................................................................9 第二章 试验条件及方法...........................................................................................11 2.1试验研究对象...............................................................................................................11 2.2试验仪器及设备...........................................................................................................11 2.3 VP37电控系统介绍....................................................................................................12 2.4 测试方法.....................................................................................................................14 2.5 试验方法.....................................................................................................................18 2.6 试验方案.....................................................................................................................19 2.7 本章小结.....................................................................................................................20 第三章 柴油机EGR系统设计.....................................................................................21 3.1 EGR回路的连接方式...................................................................................................21 3.2 EGR系统布置方案.......................................................................................................22 3.3 EGR系统的分类...........................................................................................................23 3.3.1机械式EGR阀....................................................................................................24 3.3.2 电磁式EGR阀...................................................................................................26 3.4 EGR控制阀...................................................................................................................27 3.5 EGR阀的控制...............................................................................................................28 3.6 文丘里管.....................................................................................................................29 3.7 EGR冷却器...................................................................................................................30 3.8模拟EGR系统设计........................................................................................................31 3.9本章小结......................................................................................................................32 第四章 试验结果及数据分析.................................................................................33 4.1喷油提前角和EGR率对柴油机性能的影响................................................................33 4.1.1、定转速、定循环供油量下，喷油提前角和EGR率对柴油机性能的影响..33 4.1.2不同转速、定循环供油量下，喷油提前角和EGR率对性能的影响.............37 4.2喷油提前角和EGR率对柴油机燃烧特性的影响.........................................................42 4.2.1喷油提前角对柴油机燃烧特性的影响...........................................................42 4.2.2 EGR率对柴油机燃烧过程的影响...................................................................46 4.3 本章小结.....................................................................................................................51 第五章 全文总结及工作展望...............................................................................53 5.1 全文总结.....................................................................................................................53 5.2 工作展望.....................................................................................................................55 参 考 文 献...............................................................................................................56 图表索引.....................................................................................................................60 I
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