VNT与EGR耦合对不同气压下燃用含氧燃料柴油机性能的影响

将废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)、可变喷嘴涡轮增压器(variable nozzle turbocharger,VNT)与含氧燃料掺烧技术结合,可拓宽EGR的适用工况,提高空燃比,既有助于解决氮氧化物(nitrogen oxides,NOx)与微粒(particulate matter,PM)排放的矛盾,也有利于减小海拔上升导致的柴油机性能恶化的程度。选择EGR与VNT耦合的高压共轨柴油机作为研究机型,将生物柴油和生物乙醇按一定比例与柴油混合成生物乙醇柴油(biodiesel-ethanol-diesel,BED)燃料,利用大气模拟系统,在100和80 k Pa的环境下,试验研究VNT与EGR对含氧燃料柴油机动力性、经济性、排放特性的影响规律。结果表明:含氧燃料柴油机的动力性和经济性随着VNT开度和EGR率的增大以及大气压力的降低而变差,在大气压力为80 k Pa、转速为2 200 r/min工况下,VNT开度从22%增大到28%扭矩平均降低3.8 N·m,比油耗平均增加4.2 g/(k W·h),EGR率每增大5%扭矩平均降低0.8 N·m,比油耗平均增加1.5 g/(k W·h),大气压力从100降低至80 k Pa时扭矩平均降低3.4 N·m,比油耗平均增加4.9 g/(k W·h);VNT开度从22%增大到28%时NOx平均减小15%,EGR率每增大5%时NOx排放平均降低12%,大气压力从80增大到100 k Pa时NOx排放平均增加11%;VNT开度从22%增大到28%烟度的平均增幅为175.3%,EGR率每增大5%烟度的平均增幅为331.9%,大气压力从100降低至80 k Pa时烟度的平均增幅为96.6%。

高原环境下EGR与VNT对柴油机性能影响的仿真研究

为了研究在高原环境下排气再循环(EGR)与可变喷嘴涡轮增压(VNT)对柴油机性能,燃烧和排放的影响,在台架测试的基础上,应用GT-POWER软件,建立了带EGR与VNT系统的柴油机一维流动仿真模型,并进行了模拟计算与分析。研究表明,随着EGR率增加,柴油机有效燃油消耗率基本呈现增加的趋势。当VNT开度比较小时,有效燃油消耗率随EGR率增加的幅度也较低。最大缸内压力和最高缸内温度随着EGR率增加而降低。在EGR率相同时,最大缸压随着VNT开度增大而减小。NO_x排放随着EGR率的增大而逐渐降低,EGR率一定时,NOx排放随VNT开度的增大而逐渐降低。在不同工况下,随着EGR率增加,颗粒物排放呈现不同的变化趋势;当EGR率进一步增大时,颗粒物排放呈现增加的趋势。在相同EGR率时,颗粒物排放基本随VNT开度的减小逐渐降低。