增压汽油机应用低压EGR技术的试验研究

摘要

汽油机振动噪声小、功率密度高、成本低，尤其在排气污染物控制方面具有明显优势，所以应用十分广泛。但是，由于汽油机泵气损失大、压缩比低、循环变动率大以及难稀燃等原因，其平均油耗要比柴油机高20％~30%。低压EGR（Exhaust Gas Recirculation）技术应用于汽油机上，不仅能够显著降低其部分负荷的泵气损失，而且在高负荷时能够抑制爆震，允许增加压缩比来提高热效率，从而大幅提高汽油机的燃油经济性；同时还能利用三效催化转化器解决排放问题。
　　因此，本文对一台1.5L涡轮增压进气道喷射汽油机的进、排气系统进行改造，加装一套低压 EGR循环系统，并且通过填补活塞顶面把发动机的压缩比提高为11.5（原压缩比9.3）。试验研究在较大压缩比下EGR对小排量进气道喷射增压汽油机燃烧和排放特性的影响，探索其能够获得的最大节油效果；提出一种将三效催化转化器和EGR技术相结合燃烧稀混合气的思路，使发动机在满足欧Ⅴ排放要求的同时，进一步提高燃油经济性，并试验验证其可行性。得到的主要结论如下：
　　1.在固定喷油脉宽的条件下，通过不同EGR率和点火时刻的试验研究发现：EGR导致燃烧相位滞后，是使燃烧持续期变长、循环变动率变大的重要原因；通过优化点火时刻，可以有效控制燃烧持续期和循环变动率。
　　2.在理论空燃比燃烧模式下，通过不同EGR率的试验研究发现：引入EGR后，配合优化点火时刻，可以使发动机稳定燃烧；CO排放降低，THC排放增加， NOX排放显著降低；低速、小负荷工况下的有效燃油消耗率能够降低约4.5%，中速、中负荷工况下的有效燃油消耗率能够降低约9.7%。
　　3.通过 EGR耦合不同过量空气系数的试验研究发现：在低速、小负荷工况下，将三效催化转化器和EGR技术相结合燃烧稀混合气，可以使发动机在满足欧Ⅴ排放要求的同时，使有效燃油消耗率进一步降低约3.8%；在中速、中负荷下，发动机保持理论空燃比燃烧时的综合性能最佳。

目录

第1章 引言

1.1 研究背景及意义

1.2 主要研究内容及本文结构

第2章 汽油机EGR的国内外研究进展

2.1 国外研究进展

2.2 国内研究进展

2.3 汽油机EGR的主要研究结论和本文的研究思路

2.4 本章小结

第3章 试验系统和热力学参数计算

3.1 试验系统

3.2 EGR循环的设计

3.3 重要热力学参数计算

3.4 本章小结

第4章 理论空燃比下不同EGR率的试验研究

4.1 不同EGR率与点火时刻的试验研究

4.2 汽油机低速小负荷下不同EGR率的试验研究

4.3 汽油机中速中负荷下不同EGR率的试验研究

4.4 本章小结

第5章 EGR耦合不同过量空气系数的试验研究

5.1 汽油机低速小负荷下EGR耦合不同过量空气系数的试验研究

5.2 汽油机中速中负荷下EGR耦合不同过量空气系数的试验研究

5.3 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 主要研究工作和结论

6.2 展望和建议

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果