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米勒循环与EGR耦合对增压柴油机性能的影响

韩雷 任洪娟

韩雷, 任洪娟. 米勒循环与EGR耦合对增压柴油机性能的影响[J]. 上海工程技术大学学报, 2022, 36(3): 238-242. doi: 10.12299/jsues.22-0007
引用本文: 韩雷, 任洪娟. 米勒循环与EGR耦合对增压柴油机性能的影响[J]. 上海工程技术大学学报, 2022, 36(3): 238-242. doi: 10.12299/jsues.22-0007
HAN Lei, REN Hongjuan. Influence of Miller cycle and EGR coupling on performance of turbocharged diesel engine[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2022, 36(3): 238-242. doi: 10.12299/jsues.22-0007
Citation: HAN Lei, REN Hongjuan. Influence of Miller cycle and EGR coupling on performance of turbocharged diesel engine[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2022, 36(3): 238-242. doi: 10.12299/jsues.22-0007

米勒循环与EGR耦合对增压柴油机性能的影响

doi: 10.12299/jsues.22-0007
详细信息
    作者简介:

    韩雷:韩 雷(1996−),男,在读硕士,研究方向为内燃机节能减排. E-mail:ray_h1112@163.com

    通讯作者:

    任洪娟(1978−),女,副教授,博士,研究方向为汽车动力系统设计与节能减排. E-mail:ren-hongjuan@163.com

  • 中图分类号: TK421

Influence of Miller cycle and EGR coupling on performance of turbocharged diesel engine

  • 摘要:

    以某6缸四冲程两级增压船用柴油机为研究对象,建立两级增压柴油机米勒循环与废气再循环(Exhaust Gas Recirculation, EGR)耦合仿真模型,研究米勒循环和EGR耦合对两级增压柴油机燃油消耗率和NOx排放的影响. 结果表明,当米勒度为−40°CA时,燃油消耗率相对原机降低3.5%,NOx排放相对原机降低25.5%;EGR率为30%时,燃油消耗率相对原机增加5.0%,NOx排放降低98.7%;当米勒度为−30°CA与EGR率为20%时,燃油消耗率相对原机仅增加0.1%,NOx排放降低92.7%.

  • 图  1  试验系统布置

    Figure  1.  Test system layout

    图  2  船用柴油机推进特性曲线

    Figure  2.  Marine diesel engine propulsion characteristic curve

    图  3  两级增压柴油机仿真模型(带EGR​​​​​​)

    Figure  3.  Simulation model of two-stage turbocharged diesel engine with EGR

    图  4  米勒度方案

    Figure  4.  Scheme of Miller timing

    图  5  柴油机性能随米勒度的变化规律

    Figure  5.  Variation of diesel engine performance with Miller timing

    图  6  柴油机性能随EGR率的变化规律

    Figure  6.  Variation of diesel engine performance with EGR rates

    表  1  柴油机主要技术参数

    Table  1.   Main technical parameters of diesel engine

    参数数值
    机型四冲程,直列6缸
    气缸直径/mm170
    行程/mm222
    连杆长度/mm379
    排量/L30.22
    压缩比15.5:1
    点火顺序1→5→3→6→2→4
    最大爆发压力/MPa25
    低压级增压器转速/(r·min−1)≤75000
    高压级增压器转速/(r·min−1)≤80000
    中冷后空气温度/℃45 ± 5
    喷孔数8
    喷孔直径/mm0.3
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    表  2  主要试验数据

    Table  2.   Main experimental datas

    参数数值
    功率/kW 507.7
    转速/(r·min−1) 1365
    转矩/(N·m) 3557.2
    燃油消耗率/(g·(kW·h)−1) 213.2
    进气流量/(kg·h−1) 4612.6
    进气温度/℃ 28.7
    NOx排放量/(g·(kW·h)−1) 15.3
    下载: 导出CSV
  • [1] 刘圣华, 周龙保. 内燃机学[M]. 4版. 北京: 机械工业出版社, 2017.
    [2] KALGHATGI G. Is it really the end of internal combustion engines and petroleum in transport?[J] . Applied Energy,2018,225:965 − 974. doi: 10.1016/j.apenergy.2018.05.076
    [3] MITO M T, TEAMAH M A, EL-MAGHLANY W M, et al. Utilizing the scavenge air cooling in improving the performance of marine diesel engine waste heat recovery systems[J] . Energy,2018,142:264 − 276. doi: 10.1016/j.energy.2017.10.039
    [4] RAJAK U, CHAURASIYA P K, NASHINE P, et al. Financial assessment, performance and emission analysis of Moringa oleifera and Jatropha curcas methyl ester fuel blends in a single-cylinder diesel engine[J] . Energy Conversion and Management,2020,224:113362. doi: 10.1016/j.enconman.2020.113362
    [5] XIE Y K, LI Y Y, ZHAO Z C, et al. Microsimulation of electric vehicle energy consumption and driving range[J] . Applied Energy,2020,267:115081. doi: 10.1016/j.apenergy.2020.115081
    [6] LI Y Y, WANG P, WANG S Q, et al. Quantitative investigation of the effects of CR, EGR and spark timing strategies on performance, combustion and NOx emissions characteristics of a heavy-duty natural gas engine fueled with 99% methane content[J] . Fuel,2019,255:115803. doi: 10.1016/j.fuel.2019.115803
    [7] 李先南, 黄立, 张文正, 等. 两级增压对船用柴油机性能影响的试验[J] . 内燃机学报,2020,38(2):104 − 109.
    [8] 刘宏杰. EGR结合米勒循环降低二冲程柴油机氮氧化物排放的研究[D]. 上海: 上海交通大学, 2016.
    [9] 刘辰朋, 桂勇, 刘腾, 等. EGR率对船用低速柴油机缸内燃烧影响的仿真研究[J] . 船舶工程,2019,41(S1):154 − 157.
    [10] 汪齐富. 船用柴油机米勒循环可调二级涡轮增压系统的研究[D]. 上海: 上海交通大学, 2012.
    [11] STONE R. Introduction to internal combustion engines[M]. London: Macmillan, 1985.
    [12] GUAN W, PEDROZO V B, ZHAO H, et al. Miller cycle combined with exhaust gas recirculation and post–fuel injection for emissions and exhaust gas temperature control of a heavy-duty diesel engine[J] . International Journal of Engine Research,2020,21(8):1381 − 1397. doi: 10.1177/1468087419830019
    [13] 刘秋颖. 柴油机两级涡轮增压系统选型与匹配[D]. 上海: 上海交通大学, 2011.
    [14] 刘博. 柴油机可调二级涡轮增压系统研究[D]. 上海: 上海交通大学, 2011.
    [15] 陆家祥. 柴油机涡轮增压技术[M]. 2版. 北京: 机械工业出版社, 2018.
    [16] WANG P, HU Z L, SHI L, et al. Experimental investigation of the effects of Miller timing on performance, energy and exergy characteristics of two-stage turbocharged marine diesel engine[J] . Fuel,2021,292:120252. doi: 10.1016/j.fuel.2021.120252
    [17] 成晓北, 浦涵, 杨灿. 可调二级增压结合EGR策略对米勒循环柴油机性能的影响[J] . 车用发动机,2019(4):1 − 7. doi: 10.3969/j.issn.1001-2222.2019.02.001
    [18] 王文超, 姚安仁, 任家潮, 等. 高低压废气再循环系统(EGR)对进气道喷醇式柴油甲醇双燃料发动机的影响[J] . 环境科学学报,2021,41(11):4467 − 4476.
    [19] 魏宇坤, 安士杰, 张志友. EGR率对船用柴油机中低负荷燃烧排放性能影响的仿真及试验研究[J] . 柴油机,2016,38(2):11 − 15. doi: 10.3969/j.issn.1001-4357.2016.02.003
    [20] 史金钟, 鲍建军, 郭振杰, 等. EGR率和预喷时刻对柴油机NOx和CO排放的影响[J] . 拖拉机与农用运输车,2017,44(3):49 − 51,58.
    [21] 孙跃东, 张振东. 增压中冷柴油机EGR排放特性试验研究[J] . 农业机械学报,2004(5):47 − 50. doi: 10.3969/j.issn.1000-1298.2004.05.013
    [22] WANG P, TANG X Y, SHI L, et al. Experimental investigation of the influences of Miller cycle combined with EGR on performance, energy and exergy characteristics of a four-stroke marine regulated two-stage turbocharged diesel engine[J] . Fuel,2021,300:120940. doi: 10.1016/j.fuel.2021.120940
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  • 收稿日期:  2022-01-07
  • 刊出日期:  2022-06-30

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