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V型柴油机采用EGR系统的计算与试验研究
| 论文题名： | V型柴油机采用EGR系统的计算与试验研究 |
| 关键词： | 柴油机;EGR系统;生成机理;流场分析;仿真计算 |
| 摘要： | 随着人们对能源危机和环境保护意识的加强,对柴油机性能和排放要求也越来越高。废气再循环技术(EGR)是目前柴油机降低NOx排放的一种有效手段,在国外已经成为一项比较成熟的技术并应用于柴油机上。本文以TBD234V12柴油机为基础,完成了增压柴油机的EGR系统的设计,研究了不同EGR系统对柴油机性能和排放的影响。 本文系统的论述了NOx的生成机理并进行了较为详细的分析,针对涡轮增压柴油机在高负荷时的平均进气压力高于平均排气压力,废气难以再循环到进气管中,设计了一套带有文丘里管结构的EGR系统。该系统可以在较小影响进气压力的前提下,将排气引入到进气管,实现废气再循环。并利用CFD软件建立了其计算模型并进行了模拟计算,通过对不同EGR率状态下的流场分析,验证了文丘里管的设计方案。 本文在原有增压柴油机台架基础上,通过选用合适的EGR阀和废气中冷器,完成了V型增压柴油机EGR系统试验台的设计与搭建。对不同工况点进行了EGR试验,通过调节EGR阀控制了EGR率的大小,为保证试验中柴油机工作的稳定性,EGR率控制在15％以内。通过对试验结果进行对比分析,从缸内工作过程和排放特性上研究了EGR对柴油机性能的影响。综合各参数随EGR率变化的趋势,得出试验工况点最佳的EGR率。 应用GT-Power软件建立了带EGR系统的V型增压柴油机仿真模型,按照柴油机螺旋桨特性选定了高中低不同仿真工况点,分别分析了压缩比和喷油定时对柴油机性能的影响,针对不同工况点确定了最优压缩比和喷油定时,通过对75%负荷缸内三个瞬时时刻的火焰区详细分析了NOx和Soot的生成机理。为研究不同EGR系统对柴油机性能的影响,利用仿真模型分别对EGR并联系统和串联系统进行了仿真计算,对仿真结果进行了对比分析,研究表明并联EGR系统能达到更高的EGR率,而串联EGR系统能在降低NOx排放的同时较小的影响柴油机的动力性和经济性能。故综合而言,带并联系统的EGR系统更适合该型柴油机的使用。 |
| 作者： | 杜骏 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 王银燕 |
| 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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