分层egr控制参数对gdi发动机性能影响的研究

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1、————————————————————————————————分层EGR控制参数对GDI发动机性能影响的研究————————————————————————————————ResearchontheInfluenceoftheControlParametersforStratifiedEGRonGDIEnginePerformance______________________________________________作者姓名：姜北平专业名称：动力机械及工程热物理指导教师：洪伟教授学位类别：工学硕士

2、答辩日期：2015年6月4日摘要分层EGR控制参数对GDI发动机性能影响的研究在能源短缺和环境污染的大背景下，内燃机工作者在积极探索寻求替代能源，并且致力于研究提高内燃机动力性的同时降低燃油消耗及降低内燃机的排放的有效措施，废气再循环是有效措施之一，柴油发动机引入废气的主要目的是降低排放，传统的汽油机加入EGR可以降低泵气损失。那么GDI发动机引入EGR降低泵气损失的同时还可以实现缸内EGR分层，形成火花塞附近的EGR稀区及其他区域的浓区。在不影响燃烧的情况下能最大限度的发挥EGR的作用。本文使用AVL的F

3、IRE软件进行仿真计算，首先实现分层，然后在此基础上研究EGR温度、EGR率及EGR压力对发动机性能的影响。1.实现分层：本文研究了两种策略，为全气道时序进气及部分气道时序进气。全气道时序进气是在不改变系统机构的基础上一段时间内进入EGR，其他时间内进入新鲜空气。结果表明此种策略点火时刻不能形成缸内EGR分层。如果把进气始点定义为0°CA曲轴转角，而在285°CA曲轴转角时刻分层状态较好。所以缩短进气道并且在进气道中加挡板来加强分层。加挡板的作用是为了使EGR和新鲜空气分别进入进气道，分别研究了两种挡板位置

4、的分层状态，经计算得出第二种挡板位置可以实现良好的分层状态，但由于第二种挡板位置使得进入的EGR过大，那么需要减少EGR进入的时间，采取时序进入EGR的策略，研究不同时序的分层，表明在第二种挡板位置的结构基础上，60~210°CA曲轴转角时期内进入EGR的分层状态最好。2.在最好的分层状态下，分别研究了EGR温度、EGR率及EGR压力对发动机性能的影响。1）首先研究了EGR温度对发动机分层状态及性能的影响，EGR温度分别为310K、320K和330K，而其他计算条件不变，保持当量比为1不变，结果显示随着EG

5、R温度的升高，缸内气体分层状态基本不变，由模拟计算结果可知层流火焰传播速度直接受分层状态的影响，缸压及缸内温度最大值随着EGR温度I的升高而增大，但由于EGR的温度升高导致最终进入缸内的EGR的量、空气量、燃料量均减少，所以随着EGR温度的升高指示功和平均指示压力下降。NO的排放随着温度的升高而升高，而CO的最终排放量基本相同，SOOT被氧化。2）其次研究了EGR率对发动机分层状态及性能的影响，入口处的EGR率分别为25%、50%和75%，而其他计算条件不变，设定当量比为1，随着入口处EGR率的增加，最终缸

6、内的EGR率会增加，空气和燃油质量均减少。EGR率对分层区域的影响不大，但是对分层区域的浓度差有很大的影响，浓度差由3%上升到15%。随着EGR率的升高，缸压及缸内温度最大值降低，指示功和平均指示压力随着EGR率的升高而减小，放热率及累积放热量曲线的最大值随着EGR率的增加而减小，Soot最终被彻底氧化，但CO和NO会随着EGR率的升高而变小。3）最后研究了EGR压力对发动机分层状态及性能的影响，EGR压力分别为102.5kPa、105kPa、107.5kPa和110kPa，其他计算条件不变，当量比为1的条

7、件下，得到如下结果，随着EGR压力的升高导致最终进入气缸的EGR率增加很多，EGR压力的升高对分层状态的影响很大，EGR的压力升高，使得EGR向周围扩散的能力增加，导致EGR和新鲜空气发生了掺混，分层状态被破坏，均质程度增加。由p-V图可以看出，只要EGR压力由100kPa升高到102.5kPa时，发动机便失火。关键词：GDI发动机，EGR，分层，控制参数，性能IIABSTRACTResearchontheInfluenceoftheControlParametersforStratifiedEGRonGD

8、IEnginePerformanceInthebackgroundofenergyshortageandenvironmentalpollution,researchersactivelyseekalternativeenergy,andfocusonimprovetheenginepower,reducefuelconsumptionandtheemissionofinternalcombustionengin