新型EGR系统的设计与试验研究
在世界能源短缺和环境污染问题日益严重的今天，柴油机虽然因其具有高热效率、高功率、高转矩和较高的可靠性等优点而受到了人们的广泛推崇，但越来越苛刻的排放法规对柴油机的性能有了更高的要求。目前，EGR已被广泛用于柴油机上以实现柴油机高效低排放的燃烧过程，包括用于降低NOx排放和实现一些特殊的燃烧模式，例如HCCI、PCCI等。本文针对高压EGR所存在的不足之处，并基于低压EGR的若干优势，克服目前的高、低压EGR系统所存在的问题，充分发挥低压EGR自身的优势，设计了一种基于气体射流原理的新型EGR系统和EGR专用装置，并就所设计的装置对系统EGR率的影响进行了研究。 首先，本文根据传统高压废气再循环和低压废气再循环回路所存在的问题，设计了一种新型的EGR系统，一方面避免了废气经过低压EGR系统对压气机和中冷器造成的污染，以及对发动机性能产生的负面影响；另一方面，新型EGR系统能克服高压EGR系统需要排气与进气之间的压力差来实现EGR率的弊端，轻松在低速或低负荷状态下实现较大的EGR率。同时，由于该系统取废气于后处理器的前端，对减轻后处理设备的工作负担也有益处。 所设计的EGR专用装置是结合文丘里原理和射流泵原理来实现的，用以解决发动机在低转速或低负荷时较难实现的排气与进气压差问题。首先根据射流泵结构设计的经验公式确定该装置各结构尺寸的取值范围，在范围值内取值并按尺寸加工实物，通过试验验证该模型的准确性；然后利用FLUENT软件对各个结构尺寸进行优化计算，使之获得最大EGR率，从而确定该专用装置的优化结构设计参数。 该装置的压力工作范围较单独使用文丘里管压力范围宽，但也受到压力范围的限制，故在该装置废气进口压力不变时，通过仿真计算，研究空气进口压力与混合气出口压力差值对系统EGR率的影响规律，及在空气压力与出口压力不变时，废气压力的变化对系统EGR率的影响规律。计算结果表明：在废气压力不变时，系统EGR率随着空气压力与出口压力差值的增大逐渐增大；在空气压力与出口压力不变时，系统EGR率随着废气压力的增大逐渐增大。 最后将优化后的装置加工成型，并接入发动机进行试验，研究低速、中低负荷工况下临界EGR值的变化特点，试验结果表明：在相同转速下，临界EGR值随着负荷的增加逐渐减小；在相同负荷下，临界EGR值随着转速的增加逐渐减小。
EGR系统;压气机;中冷器;发动机性能;柴油机
西华大学
硕士
动力机械与工程
魏远文
2013
中文
U464.172
82
2013-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）