EGR对柴油机循环波动及燃烧过程的影响.doc

国家自然科学基金项目（50276021，50276026）
江苏省教育厅项目（01KJB470002）
EGR对柴油机循环波动及燃烧过程的影响

王忠1袁银南1陈上华2王林2吴昌林2张晓春2
（江苏大学，镇江212013，南京依维柯汽车有限公司，南京210028）

【摘要】论文分析了评价EGR柴油机循环波动的指标和方法。以排气再循环（EGR）的4102Q柴油机为研究对象，通过对不同废气引入量、负荷、转速工况下的示功图的测量以及不同工况下柴油机性能参数的测量，讨论了EGR引入量、柴油机循环供油量及运转参数对柴油机循环波动的影响，探明了GER对柴油机的循环波动特性的影响程度。
关键词：柴油机循环波动排气再循环
EffectofEGRonCycle-to-CycleVariationofDieselEngine
AbstractThispaperexperimentallystudiesthecycle-to-cyclevariationwithexhaustgasre-circulationin4102Qdieselengine.TheeffectofEGRonworkingparameters,performance,fuelsupplypercycleofdieselengineareanalyzed,especialtheinfluenceonvariationofworkingcycle，engineperformancesarealsoanalyzedbasedonthemeasuringofcombustiondiagramandengineperformancesunderdifferentworkingconditions.ThisprovidesabasementforthefuturerealapplicationofEGR.
Keywords：Diesel,Variation,EGR

一．前言
废气再循环（EGR）是降低发动机NOx污染物的有效方法。对每循环引入的废气量进行控制，可以在不影响发动机的动力性和经济性的条件下降低NOx，这一技术已得到广泛的应用，但废气进入气缸后对柴油机工作循环的波动也会产生了一定的影响。发动机的循环波动是评价各个气缸燃烧均匀性、各缸的功率输出均匀性的重要指标，对发动机的振动、噪声以及发动机的可靠性等有很大的影响。因而，有必要进行研究分析。
一般认为，在正常工作条件下，柴油机的循环波动是很小的，循环波动对多缸发动机，尤其对汽油机的影响较大。国内对发动机的循环波动的研究大部分都是针对汽油机的进气过程、燃烧过程及各缸工作均匀性开展的，取得了一些成果。采用EGR后，对汽油机来说，循环变动如同爆震一样，限制了发动机的性能提高，循环变动还限制排气再循环的净化能力的发挥。（1）。由于柴油机的着火过程、燃烧特性与汽油机有较大的不同，除了由于燃油系统缺陷造成的不均匀外，每个工作循环的进气状态，缸内气体流动，燃料雾化及混合质量、燃料微团的着火准备等因素，也使发动机各循环之间出现显著差别（2）。尤其但对于单缸柴油机，燃烧过程产生的循环波动会影响到柴油机的振动、平衡及工作稳定性等。国内曾对柴油掺水后的循环波动进行研究。对柴油机采用EGR的工作循环波动研究还未见文献报道。本文以4102Q柴油机为研究对象，实际测量了不同EGR引入量时的燃烧过程参数，分析了EGR对柴油机循环波动的影响，总结了引入EGR的实际效果与引起的问题，为研究EGR对柴油机循环波动及性能指标的影响提供基础。
二．循环波动的评价指标
表征发动机循环波动的指标较多，针对不同的研究目的，可以提出不同的评价指标。柴油机的循环变动可用其工作过程中各个阶段的特征参数、喷油过程的循环变动、燃烧过程的循环变动来表示，对于各种参数的变化可其标准差或均方差来评价分析。
根据柴油机的燃烧过程的特点，一般的可以用下列指标进行分析：
(1)最大爆发压力pz及出现的角度位置随循环数N的波动。它与发动机的机械负荷和振动有密切的关系，其均值可以评价动力特性和整机的振动情况，该指标的波动值∆Pz可以评价柴油机每个循环的燃烧、燃烧噪声的情况。
(2)最大压力升高率dP／dαmax及出现的角度随循环数N的波动。该指标的波动值∆（dP／dα）它与燃烧完善有关，若该指标值越大，则燃烧不可逆损失就越大。
（3）循环平均指示压力pi，该指标与发动机的运转和输出功率有关，其波动值∆Pi可以评价发动机工作的稳定性。
（4）着火延迟期τi及其变化，可以评价发动机的燃烧过程准备的完善程度，也可以分析采用EGR后对发动机燃烧过程的影响程度。
（5）最高循环燃烧温度Tz及波动δTZ，该指标与燃烧过程密切相关。其波动值和均值之比δTZ=∆Tz/∆Tmin可以评价各个循环燃烧的情况。
（6）每