喷射参数对柴油机瞬态工况下燃烧过程的影响

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1、—————————————————————————喷射参数对柴油机瞬态工况下燃烧过程的影响—————————————————————————EffectofFuelInjectionParametersonCombustionProcessofDieselEngineduringTransientOperations作者姓名：姜福仁领域（方向）：内燃机公害与控制指导教师：刘忠长教授类别：工程硕士答辩日期：2015年6月4日摘要喷射参数对柴油机瞬态工况下燃烧过程的影响汽车根据路况的不同需要不断的调整油门和刹车，大部分时间都运行

2、于瞬态工况，转矩和转速频繁变化会导致发动机缸内燃烧必然与稳态工况下的燃烧有所不同，特别是对于采用涡轮增压系统的柴油机，进气响应速度相对于其他燃烧边界条件明显滞后，导致其经济性能及排放性能均会发生恶化。因而，针对日益严峻的环境问题和排放法规限制，提高瞬变过程发动机性能并解决发动机瞬态排放问题已成为车用发动机排放控制技术的研究重点。本文在一台增压电控共轨柴油机平台上试验研究了恒转速增转矩（1650r/min、10-90%负荷率）5s瞬变过程多段喷射策略对柴油机燃烧过程和排放的影响，具体研究内容包括两部分：第一部分为多段喷射策略对

3、轨压波动和供油量稳定性的影响及修正方式，第二部分为多段喷射策略对柴油机瞬态工况下燃烧过程的影响及优化策略。第一部分研究内容在B50工况（1650r/min、50%负荷率）下进行，试验采用改变单一变量的方式研究各喷射参数对多段喷射策略下轨压波动和供油量波动的影响，并提出适于瞬态工况程序控制的油量修正策略。研究结果表明：1)试验样机采用多段喷射策略时，与单次喷射策略相比，供油量测量值与控制目标值有较大差异，最大差异幅度为40.3%；2)喷射压力、主后喷间隔和后喷量对多段喷射策略下轨压波动和供油量变化影响较大。喷射压力较小时，轨压

4、波动和供油量变化更为剧烈；主喷正时对多段喷射策略下轨压波动和供油量变化影响不大；3)轨压波动是影响多段喷射策略下供油量变化的主要因素；主喷结束到后喷开始的间隔时间∆t是影响轨压波动的主要因素；4)针对多段喷射策略下供油量波动这一问题，提出调整后喷加电时间的修正策略，并经试验验证该修正策略有效可行，可应用于程序控制的瞬态工况。第二部分研究内容在恒转速增转矩（1650r/min、10-90%负荷率）的5s瞬态工况下进行，研究多段喷射对柴油机瞬态性能的影响规律，提出了基于多段喷射的燃油经济性优化策略；并在瞬态工况下加入EGR，研究

5、EGR对柴油机瞬态性I能的影响规律。研究结果表明：1)多段喷射策略可以同时降低柴油机恒转速增转矩瞬态工况下的烟度和NOx排放，瞬态烟度峰值最大降幅为70%，但此时燃油经济性有所恶化，主后喷间隔为2800μs，后喷量为30%时，平均燃油消耗率bem增加16.5%；2)后喷量和主后喷间隔对柴油机恒转速增转矩的瞬态性能影响明显。随着后喷量的增加或主后喷间隔延长，Pmax和IMEP逐渐降低，CA50逐渐后移，燃烧持续期延长，NOx排放降低，多数后喷组合情况下，烟度排放明显好转，燃油经济性恶化；减小主后喷间隔，有利于提高Pmax和IM

6、EP；增加主后喷间隔，有利于降低烟度排放；3)调整轨压使其在原机的基础上提高20MPa，可使瞬变过程平均燃油消耗率bem降低5.93%，使bem恶化幅度由16.5%降至10.6%，同时可进一步降低烟度排放；4)瞬态工况引入EGR后会导致烟度急剧恶化，烟度峰值高达51%，超过原机烟度峰值263%。采用主后喷间隔为2800μs，后喷量为30%的多段喷射策略，可使烟度峰值降低51.8%；在此多段喷射的基础上，调整轨压使其在原机基础上提高20MPa，同时调整主喷正时使其在原机基础上推迟4°CA，可使烟度峰值进一步降低78.9%，此时

7、烟度峰值低于原机的瞬态烟度峰值。关键词：柴油机，瞬态工况，多段喷射，燃烧，排放IIAbstractEffectofFuelInjectionParametersonCombustionProcessofDieselEngineduringTransientOperationsAutoworksontransientoperationsinmostoftime,becauseitneedstoconstantlyadjustaccelerationandbrakepedaltomeetdifferentroadconditio

8、ns.Torqueandspeedchangefrequentlywhichresultstodifferentcombustionprocessbetweensteadystateconditionsandtransientoperations.Especiallyfortheturbo