EGR对高压缩比米勒循环发动机燃油经济性的影响

摘要

结合可变气门正时技术的进气门晚关米勒循环发动机有高几何压缩比，高膨胀比，燃油经济性好，能够有效抑制爆震，大幅降低NOx排放等优点。
　　本文在一台1.6L直列四缸进气道喷射的汽油机上，通过换装进气凸轮轴并结合可变气门正时机构实现进气门晚关的米勒循环，同时为米勒循环换装更高压缩比的活塞（压缩比12.6、13.5）。其中对比分析了米勒循环发动机与原机的外特性与万有特性，以及三种工作循环在典型工况点的燃烧特性。在此基础上加装外部EGR系统，研究米勒循环与外部EGR相结合对发动机燃烧特性、燃油经济性以及排放特性的影响。
　　米勒循环发动机（压缩比12.6）外特性在低转速范围内扭矩输出与原机（压缩比10.4）相比略有下降，但是降幅不高于5％；当转速在中高转速区域时，米勒循环发动机的扭矩输出比原机稍有增加，而压缩比为13.5米勒循环发动机动力性下降明显，通过空气压缩机对发动机进气进行增压后对发动机恢复动力性有明显效果，增压10kPa后压缩比13.5米勒循环外特性已经接近原机外特性，增压20kPa后压缩比13.5米勒循环外特性已经全面超过原机外特性。
　　米勒循环在全部工况下的有效燃油消耗率均低于原机，但是有效燃油消耗率在中低转速、中低负荷区域内的改善幅度要小于在高转速高负荷区域的改善幅度。对比米勒循环与原机的有效压缩比，可以发现米勒循环的有效压缩比在中低转速、中低负荷区域低于原机，在高速高负荷区域高于原机。
　　发动机加装EGR后，油耗先下降后上升。随着EGR的增长，发动机热效率有先升高后下降的趋势。随着 EGR率上升，点火提前角逐渐增大，发动机排气提前角逐渐变小，膨胀比增大。同时由于发动机排气门推迟打开，进排气门的气门重叠角增大，缸内温度降低，NOx排放降低，HC的排放有所升高，HC的排放有所降低。
　　米勒循环（压缩比12.6）加EGR后比油耗低于原机加EGR后，而且米勒循环和原机比油耗都呈现先下降后上升的趋势，米勒循环最佳油耗点对应的 EGR率小于原机最佳油耗点对应的EGR率。米勒循环对EGR的耐受性不如原机。在各负荷工况下，随着 EGR率的升高，NOx的排放出现大幅的下降，排放低于原机；在各负荷工况下，HC排放随EGR率的提高而提高，排放高于原机；CO排放在不同负荷条件下的变化规律差别较大，排放高于原机。
　　对米勒循环发动机（压缩比13.5）加装EGR后，发动机EGR耐受力较压缩比12.6发动机下降。EGR在压缩比13.5米勒循环发动机上能够有效降低 NOx排放，低于压缩比12.6米勒循环，但是CO和HC高于压缩比12.6米勒循环。

目录

第1章绪论

1.1汽油机技术的发展

1.2米勒循环的发展概况

1.3 EGR技术

1.4本课题的主要研究内容和研究意义

第2章试验系统、方案与数据处理

2.1内燃机测试系统

2.2准备性试验

2.3试验方案

2.4试验数据处理

2.5本章小结

第3章米勒循环发动机与原机的对比分析

3.1 VVT控制对比

3.2外特性对比

3.3万有特性对比

3.4典型工况点对比

3.5本章小结

第4章外部EGR对发动机性能影响的研究

4.1对燃烧特性的影响

4.2对燃油经济性的影响

4.3对排放特性的影响

4.4本章小结

第5章外部EGR米勒循环发动机与原机性能的对比

5.1燃油经济性对比

5.2燃烧特性对比

5.3对整机性能影响

5.4排放特性对比

5.5本章小结

第6章压缩比13.5米勒循环增压后与原机性能对比

6.1不同增压压力对外特性的影响

6.2对燃油经济性的影响

6.3对排放特性的影响

6.4本章小结

第7章结论

7.1全文总结

7.2工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果