米勒循环结合可变涡轮增压优化柴油机性能的仿真与试验

摘要

在开发一款机车柴油机过程中,采用仿真和试验相结合的方法,研究在最高爆发压力不超过设计限值的前提下,如何优化设计参数,使柴油机在排放达标时能获得理想的油耗指标。仿真结果显示,相比推迟喷油提前角,强米勒可以更有效降低NO_X排放,缺点是涡轮前排温升高和油耗增加。进一步的试验研究表明,在同为5℃A喷油提前角时,标定工况点强米勒方案比中米勒方案的NO_X排放降低58%,但是油耗增加1.1%,PM排放增加30.2%,涡轮前排温增加7.4%。增大强米勒方案的喷油提前角,相比中米勒5℃A提前角方案,PM排放仍然增加18.3%,涡轮前排温增加5.3%。考虑到中米勒方案NO_X比排放量6.68g/(kW·h),通过部分负荷工况点的优化,按标准计算的加权排放值可以满足EPATier3法规要求,PM排放和涡轮前排温远低于强米勒方案。因此,综合各方面性能参数的比较结果,在满足排放要求的前提下,中米勒为优选方案。