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采用EGR和米勒循环降低某发动机NOx的设计计算研究
| 论文题名： | 采用EGR和米勒循环降低某发动机NOx的设计计算研究 |
| 关键词： | EGR技术;米勒循环;发动机;NOx排放 |
| 摘要： | 随着发动机的普遍使用,其尾气排放对环境的污染越来越严重,因此降低发动机的尾气排放刻不容缓。EGR和米勒循环是两种能有效降低发动机NOx排放的技术,很多学者都单独对这两种技术进行过研究,但至今很少有人研究过采用EGR+米勒循环降低NOx排放,因此本文在某型单缸机上研究EGR+米勒循环对NOx排放的降低效果很有必要。 本文利用GT-Power软件建立某型单缸柴油机的几何模型,并进行准维模型调试。为了解决EGR的废气引人困难问题,设计文了丘里管混合器,且计算比较文丘里管混合器的两种连接方式(串联式和并联式)对发动机性能的影响,结果表明,串联式的流动损失较大,进气量较少,导致油耗较高,因此选择并联式的系统作为最终研究EGR所用的系统。 在并联式文丘里管的EGR系统上,针对保持原机的进气压力不变和提高进气压力这两种EGR方案,研究不同EGR率对NOx排放的影响。计算结果显示:在较大的EGR率下,两种方案都能将NOx降低70％左右,而第二种方案的油耗较低,NOx和Soot的排放量也较低。 研究变凸轮型线的米勒循环和变气阀重叠角的米勒循环两种方案对发动机性能和NOx排放的影响。分别为两种米勒方案设计了不同的米勒正时角和对应的气阀升程曲线,然后计算了不同的米勒正时对发动机的影响。计算结果表明,两种米勒方案的NOx都随进气提前关闭角的增大而降低,且在最大的进气提前关闭角下,都能将NOx降低60%以上。其中变气阀重叠角米勒循环对NOx的降低效果更好,但变气阀重叠角米勒循环的Soot排放和油耗都较高。最后针对变凸轮型线的米勒循环,计算三种不同压缩比对发动机性能和排放的影响。结果显示,随着压缩比的减小,NOx和Soot的排放量减小,但油耗升高,功率减小,且需要的增压压力也升高。 最后,研究EGR结合变凸轮型线的米勒循环对柴油机经济性和排放的影响。结果表明,油耗和Soot等参数随米勒度和EGR率的变化不大,但NOx明显只随EGR率的增大而减小,与进气提前关闭角的大小无关。将其计算结果与变凸轮型线的米勒循环、变气阀重叠角米勒循环和EGR的进行对比,发现当EGR率﹤9%时,无论米勒度多大,EGR结合变凸轮型线的米勒循环的经济性和排放都没有任何优势,但当EGR率﹥9%时,EGR结合变凸轮型线的米勒循环只需要在较低的增压压力和米勒度下就可以将NOx排放降低60%左右,同时还能保证较低的油耗和Soot,即在保证经济性的同时还能实现降低排放的目标。 |
| 作者： | 林亚 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 冯永明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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