發(fā)布時(shí)間：2020-11-18 07:34

　　 隨著排放法規(guī)日益嚴(yán)格,排放成了目前內(nèi)燃機(jī)尤其是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)必須重視的問(wèn)題。針對(duì)柴油機(jī)的排放問(wèn)題,廢氣再循環(huán)(EGR)技術(shù)在車(chē)輛上得到了普遍應(yīng)用。早期的EGR技術(shù)直接將廢氣引入進(jìn)氣管,導(dǎo)致進(jìn)氣溫度大幅升高,對(duì)柴油機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性和NOx的排放都會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響,所以近年來(lái)能夠在EGR基礎(chǔ)上降低進(jìn)氣溫度的冷EGR技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。然而很多研究表明,冷EGR明顯加重了微粒在EGR系統(tǒng)(排氣冷卻器和EGR閥)中的沉積,造成排氣冷卻效果變差、排放控制效果降低以及EGR率控制精度降低等不良影響。本文通過(guò)對(duì)冷EGR系統(tǒng)內(nèi)排氣微粒的受力及運(yùn)動(dòng)特性的研究,有助于了解柴油機(jī)排氣微粒在冷EGR系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,對(duì)于解決冷EGR系統(tǒng)內(nèi)的積碳問(wèn)題有重要的參考意義。首先本文建立了冷EGR系統(tǒng)的幾何模型,在此基礎(chǔ)上分別對(duì)EGR閥和EGR冷卻器波紋管內(nèi)部的流場(chǎng)進(jìn)行分析。通過(guò)對(duì)速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)、溫度梯度、壓力場(chǎng)和湍動(dòng)能場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算,得到了各流場(chǎng)的分布特征并研究得到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)、氣流入口速度、氣流入口溫度對(duì)冷EGR系統(tǒng)內(nèi)流場(chǎng)的影響規(guī)律,為分析微粒的受力及運(yùn)動(dòng)特性提供了一定的理論依據(jù)。接下來(lái)對(duì)微粒的受力進(jìn)行分析。建立了微粒在冷EGR系統(tǒng)中的受力模型,包括曳力、熱泳力、升力、布朗力和重力的模型,并研究了不同粒徑的微粒在EGR閥和波紋管內(nèi)不同位置處的受力特性。最后研究冷EGR系統(tǒng)內(nèi)柴油機(jī)排氣微粒的運(yùn)動(dòng)特性。采用FLUENT中的隨機(jī)軌道模型對(duì)微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行了計(jì)算。通過(guò)分析得到了微粒相邊界條件、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)、入口速度、入口溫度等對(duì)微粒在EGR閥和波紋管內(nèi)運(yùn)動(dòng)軌跡的影響規(guī)律。綜合以上研究,論文的研究成果有助于了解冷EGR系統(tǒng)內(nèi)部柴油機(jī)排氣微粒的受力和運(yùn)動(dòng)特性及其影響因素,為柴油機(jī)冷EGR系統(tǒng)內(nèi)積碳問(wèn)題的解決提供一定理論依據(jù)。
【學(xué)位單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TK421.5
【部分圖文】：

可以有效地解決傳統(tǒng)ＥＧＲ技術(shù)導(dǎo)致的缸內(nèi)溫度和壓力急劇升高的問(wèn)題。??冷ＥＧＲ系統(tǒng)在傳統(tǒng)ＥＧＲ系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加裝了冷卻器。整個(gè)系統(tǒng)由ＥＧＲ冷卻器、??ＥＧＲ閥、水箱、旁通閥以及連接管道等部件組成，結(jié)構(gòu)如圖２－１所示［２８】。??Ｖａｒｉａｂｌｅ?Ｇ？ｏｍ？ｔｒｙ?－．??Ｔｕｒｂｏ?ｄｔａｒｇｅｒ??，、?ＥＧＲ?ｖａｌｖｅ??圖２－１冷ＥＧＲ系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖??Ｆｉｇ．２－１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｃｏｏｌｅｄ?ＥＧＲ?ｓｙｓｔｅｍ??本文主要研究冷ＥＧＲ系統(tǒng)內(nèi)微粒的受力以及運(yùn)動(dòng)特性。根據(jù)研究需要，本章??首先合理建立ＥＧＲ閥和ＥＧＲ冷卻器的物理模型，然后有針對(duì)性地選取特征流道??建立幾何模型，最后對(duì)幾何模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。??２．２物理模型的建立??冷ＥＧＲ系統(tǒng)的組成比較復(fù)雜，對(duì)所有部分都進(jìn)行建模工作量太大且沒(méi)有必要，??本節(jié)選取冷ＥＧＲ系統(tǒng)內(nèi)最重要的兩個(gè)部分：ＥＧＲ閥和ＥＧＲ冷卻器進(jìn)行建模。??２．２．１?ＥＧＲ閥物理模型??ＥＧＲ閥是控制廢氣流量的關(guān)鍵性部件，種類(lèi)主要有真空膜片彈簧式ＥＧＲ閥、??數(shù)字式ＥＧＲ閥、線(xiàn)性ＥＧＲ閥等。對(duì)于升程閥來(lái)說(shuō)，不同ＥＧＲ閥的區(qū)別主要在于??控制閥門(mén)升程的方式

大小也就是ＥＧＲ率的大小是由真空口的真空度控制，并隨真空度的增加而增大，??真空度由ＥＣＵ控制，實(shí)現(xiàn)根據(jù)工況選取合適的ＥＧＲ率的目的。真空膜片彈簧式??ＥＧＲ閥的結(jié)構(gòu)如圖２－２所示［３１］。???［Ｔ１?￣??ｖ．?）？??ｒ，?￣?｜?，?一１??過(guò)氣??圖２－２真空膜片彈簧式ＥＧＲ閥結(jié)構(gòu)圖??Ｆｉｇ．２－２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＥＧＲ?ｖａｌｖｅ?ｗｉｔｈ?ｄｉａｐｈｒａｇｍ?ｓｐｒｉｎｇ??為了研宄不同閥門(mén)升程下ＥＧＲ閥內(nèi)部流場(chǎng)以及微粒的運(yùn)動(dòng)情況，本文以某一??型號(hào)的真空膜片彈簧式ＥＧＲ閥為實(shí)體，分別建立了閥門(mén)升程為３ｍｍ、４＿、５＿、??６ｍｍ和７ｍｍ的ＥＧＲ閥物理模型，圖２－３是參考的ＥＧＲ閥實(shí)物圖及閥門(mén)升程為??５ｍｍ的ＥＧＲ閥物理模型。??（ａ）真空膜片彈簧式ＥＧＲ閥實(shí)物圖?（ｂ）?ＥＧＲ閥物理模型??圖２－３?ＥＧＲ閥實(shí)物及物理模型??Ｆｉｇ．２－３?Ｔｈｅ?ｐｈｏｔｏ?ａｎｄ?ｐｈｙｓｉｃａｌ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ＥＧＲ?ｖａｌｖｅ??２．２＿２?ＥＧＲ冷卻器物理模型??對(duì)于采用冷端ＥＧＲ閥的冷ＥＧＲ系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，ＥＧＲ冷卻器的功能主要是對(duì)柴油??機(jī)排出的廢氣進(jìn)行冷卻，降低進(jìn)入ＥＧＲ閥乃至進(jìn)氣道的廢氣溫度。除了具有一般??換熱器換熱效率高、壓力損失小等特點(diǎn)外，ＥＧＲ冷卻器還要具有耐高溫、耐腐蝕，??抗震、不易積碳等特性。??１０??

大小也就是ＥＧＲ率的大小是由真空口的真空度控制，并隨真空度的增加而增大，??真空度由ＥＣＵ控制，實(shí)現(xiàn)根據(jù)工況選取合適的ＥＧＲ率的目的。真空膜片彈簧式??ＥＧＲ閥的結(jié)構(gòu)如圖２－２所示［３１］。???［Ｔ１?￣??ｖ．?）？??ｒ，?￣?｜?，?一１??過(guò)氣??圖２－２真空膜片彈簧式ＥＧＲ閥結(jié)構(gòu)圖??Ｆｉｇ．２－２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＥＧＲ?ｖａｌｖｅ?ｗｉｔｈ?ｄｉａｐｈｒａｇｍ?ｓｐｒｉｎｇ??為了研宄不同閥門(mén)升程下ＥＧＲ閥內(nèi)部流場(chǎng)以及微粒的運(yùn)動(dòng)情況，本文以某一??型號(hào)的真空膜片彈簧式ＥＧＲ閥為實(shí)體，分別建立了閥門(mén)升程為３ｍｍ、４＿、５＿、??６ｍｍ和７ｍｍ的ＥＧＲ閥物理模型，圖２－３是參考的ＥＧＲ閥實(shí)物圖及閥門(mén)升程為??５ｍｍ的ＥＧＲ閥物理模型。??（ａ）真空膜片彈簧式ＥＧＲ閥實(shí)物圖?（ｂ）?ＥＧＲ閥物理模型??圖２－３?ＥＧＲ閥實(shí)物及物理模型??Ｆｉｇ．２－３?Ｔｈｅ?ｐｈｏｔｏ?ａｎｄ?ｐｈｙｓｉｃａｌ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ＥＧＲ?ｖａｌｖｅ??２．２＿２?ＥＧＲ冷卻器物理模型??對(duì)于采用冷端ＥＧＲ閥的冷ＥＧＲ系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，ＥＧＲ冷卻器的功能主要是對(duì)柴油??機(jī)排出的廢氣進(jìn)行冷卻，降低進(jìn)入ＥＧＲ閥乃至進(jìn)氣道的廢氣溫度。除了具有一般??換熱器換熱效率高、壓力損失小等特點(diǎn)外，ＥＧＲ冷卻器還要具有耐高溫、耐腐蝕，??抗震、不易積碳等特性。??１０??
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 朱春;薛福英;鄧紅喜;陳浩;沈娟;羅福強(qiáng);;EGR冷卻對(duì)四缸增壓柴油機(jī)排放影響的試驗(yàn)研究[J];中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào);2015年06期

2 王秀葉;劉志霞;;柴油機(jī)微粒排放控制技術(shù)研究進(jìn)展[J];山東建筑大學(xué)學(xué)報(bào);2014年06期

3 滕建耐;許濤;胡昌良;樸紅花;;基于CFD的柴油機(jī)EGR率仿真分析[J];內(nèi)燃機(jī);2014年05期

4 董素榮;宋崇林;張國(guó)彬;裴毅強(qiáng);張鐵臣;張賓;;柴油機(jī)缸內(nèi)微粒粒數(shù)粒徑分布規(guī)律的研究[J];內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào);2008年01期

5 周韜;谷傳綱;王彤;;微粒在旋風(fēng)分離器中的分離特性與數(shù)值模擬[J];煤礦機(jī)械;2007年05期

6 鄒建國(guó),鐘秦;柴油機(jī)排放顆粒物凈化技術(shù)研究進(jìn)展[J];環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備;2005年09期

7 邱卓丹,張洪濤;柴油機(jī)微粒排放后處理技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J];小型內(nèi)燃機(jī)與摩托車(chē);2005年01期

8 周濤,楊瑞昌,趙磊;層流環(huán)形通道熱泳脫除可吸入顆粒物技術(shù)研究[J];環(huán)境工程;2005年01期

9 朱昌吉,劉忠長(zhǎng),許允,張振東;廢氣再循環(huán)對(duì)車(chē)用柴油機(jī)性能與排放的影響[J];汽車(chē)工程;2004年02期

10 劉向民,方茂東;柴油機(jī)后處理技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J];柴油機(jī);2003年06期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 付崢嶸;氣溶膠顆粒在通風(fēng)空調(diào)風(fēng)管系統(tǒng)中沉降規(guī)律的研究[D];湖南大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前6條

1 李洪利;非道路柴油機(jī)電動(dòng)EGR閥設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究[D];吉林大學(xué);2016年

2 任曉帥;車(chē)用柴油機(jī)EGR冷卻器仿真設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[D];浙江大學(xué);2013年

3 白振霄;湍流通道內(nèi)柴油機(jī)排氣微粒運(yùn)動(dòng)特性的研究[D];北京交通大學(xué);2011年

4 姜玲玲;基于微粒沉降的湍流管流內(nèi)近壁流場(chǎng)的研究[D];北京交通大學(xué);2009年

5 呂正濤;EGR閥的數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)研究[D];浙江大學(xué);2008年

6 劉云卿;柴油機(jī)微粒捕集器內(nèi)氣粒兩相流動(dòng)特性的數(shù)值研究[D];湖南大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2888481