【正文】 霍玉利) 《大連交通大學碩士論文》 20071212 【14】采用碰撞油嘴和分段噴射組織均質(zhì)預混合燃燒的試驗研究潘貴成(導師：許鋒) 《大連理工大學碩士論文》 【15】廢氣再循環(huán)系統(tǒng)EGR的探討桂林。所以這個方面的技術(shù)前景應用的也是很廣泛的，這個技術(shù)的進一步開發(fā)的潛力還是很大的。最大的減少程度居然達到了88%。力圖研究EGR引入對于汽車動力性，經(jīng)濟性，排放性能，造成的影響。說明EGR率對于中小工況的一氧化碳排放效果影響不明顯，這不是影響一氧化碳排放因素。（1） 過量空氣系數(shù)對于氮氧化物的影響 圖 EGR條件下噴油時刻7ms過量空氣系數(shù)對于氮氧化物影響圖 EGR條件下噴油時刻10ms過量空氣系數(shù)對于氮氧化物影響 通過對圖表中的實驗數(shù)據(jù)試驗數(shù)據(jù)的分析，總的曲線的反應是氮氧化物的的排放是減少的，但是無論怎樣減少，由于過量空氣系數(shù)的不同使得在同樣的EGR率的條件下，過量空氣系數(shù)值較大的排放的氮氧化物濃度也是想度較高的，這是由于充量系數(shù)大節(jié)氣門開大進入的空氣多含氧量就會高，高溫富氧的條件下自然使得缸內(nèi)的氮氧化物的排放增多。當過量空氣系數(shù)為1的時候提高EGR率在起初EGR率升高不明顯的時候轉(zhuǎn)矩增大也不明顯但隨后EGR率增加百分百增大轉(zhuǎn)矩隨之而大幅度的上升，由于在過量空氣系數(shù)為1時，是我們理論上認為燃油燃燒同需要的空氣量正好匹配，但是實際是由于EGR的參與，高溫含氧量極低和有害物質(zhì)造成燃燒質(zhì)量的下降爆發(fā)的壓力減低隨之轉(zhuǎn)矩下降，但隨后轉(zhuǎn)矩升高由于EGR率的增大使得進氣量得到了較大的補充，在效果上相當于增大了充量系數(shù)【27】。但總體數(shù)據(jù)分析的波動幅度來看，EGR率的變化并沒有直接是一氧化碳的濃度有直接的大部分減少或增加，整體濃度都是在一個范圍內(nèi)波動的動態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)，四組數(shù)據(jù)曲線數(shù)據(jù)也基本差不多，實際分析的結(jié)果來看，EGR率變化對于一氧化碳濃度的變化影響不夠大。然后又有一個小幅度的下降，之后升降趨勢就不是很明顯了，基本在一個大致的范圍內(nèi)波動。 EGR率對碳氫排放的影響 噴油脈寬7ms下EGR率對于HC排放影響 通過對比兩圖的實驗數(shù)據(jù)，EGR率對于碳氫排放的影響還是比家復雜的。但是后期繼續(xù)加大EGR率燃燒油耗率反而增大，這與廢氣進入氣缸內(nèi)，高溫氣體與廢氣成分使得缸內(nèi)燃燒溫度和混合氣濃度減低，使得燃燒變的不好，這恰恰增加燃油消耗，這就是EGR率過分提高對燃油消耗也不好。 EGR率對燃油經(jīng)濟性影響 從如下得到的兩個圖進行實驗數(shù)據(jù)分析，分析EGR率同燃油的消耗量關(guān)系: 噴油脈寬7ms下 EGR率對燃油消耗率影響 圖3..4噴油脈寬10ms下 EGR率對燃油消耗率影響 該組的試驗數(shù)分別是在1800轉(zhuǎn)每秒和兩千轉(zhuǎn)每秒的轉(zhuǎn)速下，噴油脈寬分別是七毫秒和十毫秒。通過統(tǒng)計試驗數(shù)據(jù)做出如下圖： 圖 噴油脈寬7ms EGR對轉(zhuǎn)矩影響` 噴油脈寬10ms對轉(zhuǎn)矩影響兩種實驗在進行的時候所選取的噴油脈寬的頻率是不相同的，第一組是在7毫秒而第二組卻取值10毫秒。EGR率的計算方法及測量：它定義為進入廢氣同總進氣量的比值，計算公式：....（）這種定義的計算方法在實際上是很難應用的，因為在實際實驗操作過程中，它的參變量是非常多的，并且有些參量不是容易得到的，從而使得直接計算EGR率變得很困難，并且這種方法也不實用【21】。但是這種控制閥門在結(jié)構(gòu)和設(shè)計上更加的不簡單，內(nèi)部的控制和傳感控制系統(tǒng)對實時監(jiān)測的需求是很高的。 （1）比例電磁鐵式 EGR 流量控制閥,通常中小型發(fā)動機采用這種配置，由于電磁的應用，使得這個閥門采用的是電磁式那種作為驅(qū)動件，通過將驅(qū)動電壓的有效值轉(zhuǎn)換為調(diào)節(jié)驅(qū)動磁力的調(diào)節(jié)，通過利用磁力吸引桿件的位置的的變動來改變EGR的開度的大小，這個開度又可以控制EGR率不斷地在改變。 系統(tǒng)的搭建與細節(jié)選擇 EGR系統(tǒng)布置也是至關(guān)重要的，其布置結(jié)構(gòu)見圖，由于增壓發(fā)動機的原因，低壓回路的壓降差性能會變得更好，從而實現(xiàn)容易控制EGR率。這個過程可以參考澤爾多維奇的鏈式反應理論，環(huán)境的高溫使得氧分解為氧原子，隨著濃度溫度的持續(xù)增加，一氧化氮的含量會逐步上升，這個過程中高溫富氧起了決定性做用。ECU的核心是單片系統(tǒng)模塊，他接收信號運算處理過后，然后對外發(fā)出相應指令以保證試驗運行。我們引入寬帶氧傳感儀目的適用于監(jiān)測混合氣的λ值，該儀器是由美國 ETAS 公司生產(chǎn)的，要想得到精確的數(shù)據(jù)，我們通常將該檢測設(shè)備放在發(fā)動機的排氣管道的總口處，已使得能夠檢測每缸的平均氧含量濃度?？刂频膮?shù)也是多因素的，有噴油正時，噴油脈寬，節(jié)氣門開度等。 49第二 發(fā)動機臺架試驗第二章 發(fā)動機臺架試驗 試驗臺架電控簡介要想研究在EGR條件下過量空氣系數(shù)對發(fā)動機性能的影響我們必須組建一個試驗平臺去測試。如下圖高壓共軌系統(tǒng)簡圖： 圖 高壓共軌簡圖 小結(jié) EGR技術(shù)很早就已經(jīng)提出，同其他的技術(shù)結(jié)合集成于一體，目的在于提高汽油機的熱效率同時減少污染排放的目的。然而對于高壓共軌技術(shù)來說，顯然這個問題就要復雜許多，最初的設(shè)想是用于解決柴油機上的問題【14】。又壓縮機維持，燃油一般先進入混合室內(nèi)部分與空氣混合，之后再噴入燃燒室。 直噴汽油機的噴射系統(tǒng)受到影響的因素是諸多的，打比方像燃燒室外形，噴油嘴與火花塞位置布置，擠氣運動形成渦流運動等都是影響參數(shù)。既要避免燃油接觸燃燒室還要充分混合氣，需要好的擠氣運動，保證進氣性同時會影響充量系數(shù)。只有通過發(fā)動機的各項參數(shù)進行良好配合的條件下才可以達到預期期望，需要強調(diào)的是進氣流場，燃燒室的結(jié)構(gòu)，火花塞及噴油器等的布置，凡是與噴油機有關(guān)的相關(guān)參數(shù)有關(guān)的都得仔細考慮。燃油在活塞往下 至點運行時進入氣缸，即使發(fā)動機運行速度特別快，也有足夠的時間形成混合氣，與分層充氣方法比較這點還是較容易實現(xiàn)的，均質(zhì)充氣方法的工作原理如圖。在使用了文丘里管以后，便可以大大降低了廢氣的流動阻力，可以輕松的實現(xiàn)較高的 EGR 率，而且發(fā)動機的功率損失小，不怎么受影響，文丘里管技術(shù)成熟，使用簡單，成本較低，目前該產(chǎn)品的應用比較廣泛【10】。2 進氣節(jié)流式 EGR 系統(tǒng) 圖 此技術(shù)方案利用節(jié)流閥的工作原理，讓進氣管的廢氣開口處產(chǎn)生負壓，用壓差的辦法吸入廢氣。廢氣殘余法是將排氣門提前關(guān)閉，這樣缸內(nèi)保留一部分廢氣殘余，在進氣的時候完成殘余廢氣與新鮮工質(zhì)的混合，但是會產(chǎn)生相應壓縮負功，推遲進氣門開啟時刻減少功率損失。在脈沖式廢氣再循環(huán)系統(tǒng)中，廢氣被重新送回氣缸內(nèi)，因此廢氣的壓力應高到足以使氣流反向。但現(xiàn)在一般用得最廣泛是低壓廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，其系統(tǒng)的主要部件是數(shù)控式EGR閥。 EGR技術(shù)回輸?shù)膹U氣存在著惰性性質(zhì)這將會延緩缸內(nèi)燃燒的進程，換句話說就是燃燒速度將會減慢，這樣會使得燃燒室內(nèi)形成高壓力的進程也減慢，這就是為什么氮氧化合物會減少的主要原因之一。能源的短缺和環(huán)境排放污染的治理問題現(xiàn)在已擺在未來汽車發(fā)展的趨勢里，未來汽車進步不是在于大產(chǎn)量的市場保有，而是在于不斷優(yōu)化內(nèi)燃機的效率節(jié)約能源，不斷地開發(fā)新的排放技術(shù)和措施，這都是未來汽車行業(yè)所要解決的問題，而同時這個問題同樣會使得汽車技術(shù)的發(fā)展會不斷地進步。氮氧化物通過呼吸進入人體肺的深部,可引起支氣管炎或肺氣腫。就目前已知探明的石油資源也是有限的，同世界總石油資源相比較而言，我國石油資源處在匱乏的階段【2】。很短的一段時間內(nèi)，汽車的保有量出現(xiàn)了爆炸式的增長，隨著二十世紀七十年代。通過分析結(jié)論如下：1. 對于EGR引入總體上對發(fā)動機動力性是提高的，而且對小工況的提高幅度很大，改變充量系數(shù)條件時，對于理想混合氣的動力性提升明顯。吉林大學本科生畢業(yè)論文 本 科 生 學 號 吉 林 大 學 本 科 生 畢 業(yè) 論 文 EGR條件下過量空氣系數(shù)對直噴汽油機性能 和排放的影響 Effects of excess air factor on the Performance and Emission of Gasoline Directinjection Engine In condition that of EGR 學生姓名： 學生班級： 學生學號： 學 院： 專 業(yè)： 導師姓名： 及 職 稱： 年 月吉林大學本科生畢業(yè)論文吉林大學學士學位承諾書 本人鄭重聲明：所呈交的學位論文，是本人在指導教師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。，工況的變動對其影響變動不是很大，但是充量系數(shù)不同時，系數(shù)在1的時候消耗最少。隨著時間推移，目前來看增長的勢頭還未消退。使得石油供給不足的矛盾日益突出，對石油的進口量增大，進口占消耗的比重超過了50%，這是歷年我國石油進口和消耗的統(tǒng)計圖表： 圖 我國石油消耗統(tǒng)計圖汽車日益增多的消耗已成為世界性的能源危機的問題，然而對于發(fā)動機的熱效率優(yōu)化和提升的空間就目前科學而言有研究的前景。氮氧化物還會和空氣其他污染物質(zhì)混合發(fā)生光化學反應，形成酸雨，腐蝕建筑物。 過量空氣系數(shù)同EGR在直噴汽油機關(guān)系 EGR技術(shù)的簡介 EGR技術(shù)又簡稱排氣再循環(huán)（Exhaust gas recirculation），將內(nèi)燃機排出的尾氣進行部分的收集然后導入進氣通路與新鮮的工質(zhì)相結(jié)合進行再度燃燒的技術(shù)。同樣的，使用廢氣再循環(huán)的技術(shù)會使總排放的廢氣流量(mass flow) 減少，因此包含在廢氣當中的污染物的輸出量將會相對減少。數(shù)控式EGR閥安裝在右排氣歧管上，目的是獨立地并且精確地控制再循環(huán)到發(fā)動機上的廢氣量，而不管歧管真空度的大小。要達到這樣高的壓力只有通過優(yōu)化氣門微升和定時，從而利用廢氣的壓力波才能實現(xiàn)，在該廢氣再循環(huán)系統(tǒng)中，廢氣壓力“脈沖”被有效利用【6】。廢氣再吸法又可以兩種方法實現(xiàn)：一是在進氣沖程中再次開啟排氣門，這樣活塞下行會重新吸收廢氣進入缸內(nèi)；二是在排氣沖程中開啟進氣門，這樣活塞上行會將部分廢氣壓入進氣系統(tǒng)，在接下來的進氣沖程中將帶有廢氣的混合氣一同吸入缸內(nèi)，以上方案中不管怎樣，都需要氣門的重復開啟，很難去實現(xiàn)。這種方法范圍廣，柴油機和汽油機都可用，但需要強調(diào)這個閥功能與發(fā)動機節(jié)氣門不一樣，它主要控制EGR率，也就是此系統(tǒng)應用在汽油機上時進氣道上一共有兩個節(jié)流裝置。 直噴汽油機的混合氣形成原理 在內(nèi)燃機的氣缸中，新鮮的工質(zhì)與空氣混合過程可有兩種辦法實現(xiàn)，分別是均質(zhì)充氣和分層充氣。 圖 由于分層充氣的方法目前已在汽油機其他負荷下開始應用，但是礙于其原理和結(jié)構(gòu)的復雜特點，如果想良好控制達到預期期望值還是難度很大，目前這種方法還需要大量試驗和研究。通過開發(fā)到目前階段為止可以用三種方法實現(xiàn)分層充氣的方式，以促使混合氣的形成，三種方式的不同點是將燃油導向火花塞周圍的方式，他們分別為壁面導向型、氣流導向型與噴霧導向型。這僅僅是一種這種的辦法，并沒有解決噴油嘴與火花塞相距遠的問題，但是卻不會在壁面和活塞頂產(chǎn)生殘留燃油。設(shè)計的時候也要避免繁復過多的驅(qū)動件，以免造成功率的損耗。這個原理來源于流體力學中液滴在高速得氣流運動中，液滴會被破碎成更小的顆粒然后利于蒸發(fā)掉。但由于之后個個廠商的技術(shù)買入和聯(lián)合開發(fā)使得這個技術(shù)不斷發(fā)展和創(chuàng)新，它的核心就是高雅供油軌道，之后用于汽油機中。EGR將廢氣同新鮮混合油氣結(jié)合，以改變?nèi)紵奶攸c，既節(jié)省油耗又減少排放，由于他的優(yōu)點突出，現(xiàn)在已廣泛的進行了應用。并擁有渦輪增壓功能。廢氣排出物有相應的監(jiān)測設(shè)備。采用日本小野公司生產(chǎn)的油耗儀（見圖），因為他體積輕巧，測量精準，安裝簡便，可以進行不同類別的監(jiān)測。單片機利用 RS232 串口協(xié)議與上位機實現(xiàn)通訊，執(zhí)行器驅(qū)動模塊收到單片機系統(tǒng)模塊的指令后，按照一定的優(yōu)先級執(zhí)行各項指令。在發(fā)動機之后運行狀態(tài)里一氧化氮的分解速率并不快，隨著溫度的降低逐漸在停止，之后的二氧化氮也會同氧氣生成二氧化氮。 圖 EGR的布置 因為渦輪機前的排氣系統(tǒng)布置緊密，由于試驗要求又加裝了大量傳感器，已經(jīng)沒有可操作空間，所以廢氣由渦輪機后端引出，經(jīng)過 EGR 冷卻裝置，然后通過 EGR 閥控制其流量，在壓氣機前端與進氣混合，因為 EGR 閥是自制的，為避免其工作在較高溫度下，將 EGR 閥安裝在了冷卻器后，同時為了保證廢氣與進氣的充分混合，在壓氣機前端還增加了穩(wěn)壓箱。這種調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)簡單操作方便，同時它的響應速度也是非常靈敏的，百毫秒內(nèi)的變動不會出現(xiàn)延遲。所以該調(diào)節(jié)閥門的反饋響應是這幾個中反應很快的，這樣的優(yōu)點使得他能夠越來越多進行應用。在實際計算EGR我們通常應用二氧