EGR率对柴油机燃烧排放特性的影响开题报告

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1. 研究目的与意义（文献综述）

内燃机科技自出现以来，随着时代的发展技术不断更新，各种先进技术的出现使内燃机的热效率不断提升。机械加工、材料、燃料和电子控制技术的前进使内燃机的动力性、可靠性及经济性不断提高，内燃机得到了广泛的应用。但是内燃机排气中的co、co2、hc、和pm等排放物对大气环境和人类健康已经产生了很大的影响^[1]。随着世界范围内高标准排放法规的实施，内燃机的污染物排放控制也越来越受到人们的重视。内燃机中的柴油机具有低油耗高效率的特点，但同时有较高的和颗粒排放。废气再循环（egr）系统是一种能够有效降低排放的技术。

排放产生的条件是高温以及富氧。柴油机缸内燃烧的平均温度虽然比汽油机低，但在燃料燃烧的局部的温度并不低，所以柴油机和汽油机有相当排放的排放浓度^[1]。废气再循环（egr）是一种能够有效降低nox排放的技术。由于废气再循环增加了混合气中、等多原子气体的含量，混合气比热容增加，缸内燃烧温度降低，同时过量空气系数下降，氧浓度下降，使nox生成和排放降低^[2]。不同的egr率对柴油机的排放特性的影响也不同。唐盛世^[3]等在一台四缸增压柴油机上进行了不同egr率(5 %、10 %、15 %、20 %、25 %)下三种燃料燃烧与排放特性的研究。研究发现随着egr率的增加，三种燃料的nox排放降低，但hc、co、碳烟及颗粒物的排放增加。b. rajesh kumar^[4]也得出了相似的结论。谷丽亚^[5]等通过模拟和实验研究了生物柴油燃料的燃烧和排放特性得出了相似的结论。生物柴油具有低的碳含量和氧含量，co和烟尘排放大大减少，nox排放增加。但egr技术的使用可以减少nox排放，并缓慢增加其他污染物的排放^[5]。朱昌吉^[6]等研究了不同工况下egr率对柴油机性能的影响，研究表明，大负荷下egr的效果优于小负荷。小负荷宜采用大egr率,大负荷时宜采用小egr率,以求在控制nox 排放降低的同时,总的微粒排放不至增加过多^[6]。随egr率增加(nox降低)，整个燃烧持续期增加，主要由燃烧放热后半期延长所致，中、小负荷燃 烧持续期增量小于大负荷，同时中、高转速大负荷燃烧持续期增量小于低速大负荷^[7]。不同转速下的egr率对燃烧和排放影响的差异比较小;负荷改变对egr率的作用效果有明显的影响^[8]。egr对低负荷柴油机的经济性、动力性影响相对较小,在高负荷时影响很大,在高负荷下egr对no及soot的排放影响较大；低负荷时,egr对no排放基本没影响,对soot排放影响较小^[9]。肖合林^[10],n.sunil naik^[11]等研究了egr率对混合燃料燃烧及排放的影响，研究表明混合燃料与egr技术的结合可有效降低排放。张韦^[12]等使用增压中冷直喷柴油机，采用进气富氧与高比率egr相结合的技术，实现富氧燃烧条件下的低no-碳烟排放。g.h. abd-alla^[13]对内燃机废气再循环技术进行了深入探讨并划定了该技术的应用范围。usman asad^[14]等研究了egr在发动机瞬态运行状态下的应用。j. thirumala sai kumar^[15]等对柴油单缸压缩点火发动机改造后的废气再循环(regr)效果进行了数值研究。

本次设计针对一单缸柴油机匹配不同的egr率，以考察egr率对柴油机nox排放和soot排放的影响，通过cfd三维模拟计算程序对不同的egr率进行模拟计算并对计算结果进行分析。

2. 研究的基本内容与方案

1）基本内容：柴油机具有低油耗、高效率的特点，有着良好的经济性和动力性，但柴油机同时具有nox和微粒排放高等缺点，在不采取其他措施的情况下，二者呈现trade-off 的曲线关系。废气再循环(egr)系统是目前用于降低发动机nox排放的一种有效措施。本次设计针对一单缸柴油机匹配不同的egr率，以考察egr率对柴油机nox排放和soot排放的影响，通过cfd三维模拟计算程序对不同的egr率进行模拟计算并对计算结果进行分析。

（2）目标：本毕业设计的目标是了解和初步掌握cfd软件并模拟计算egr率对柴油机排放的影响。

（3）技术方案及措施：本次毕业设计应用cfd三维模拟计算程序对不同的egr率进行模拟计算并对计算结果进行分析。

3. 研究计划与安排

周次【时间】	工作内容
毕业设计预备周 （2019.12.26-2020.1.10）	确定指导教师人选，对未选好导师的学生进行调剂分配。确定选题志愿、校内搜集资料、消化资料。
第1周（2020.2.24-2.29）	学生提交文献检索摘要。
第2～3周 毕业实习周 （3.1~ 3.14）	赴校外实习、搜集设计资料，并提交实习日记、实习报告。
第4～5周（3.16～3.29）	撰写开题报告。并完成网上提交开题报告。整理论文提纲、设计概要。
第6周（3.30～4.5）	进行外文翻译，并提交外文翻译译文。
第 7周（4.6~4.12）	设计类，下达绘图任务，开始绘图。 研究类，制定试验方案或下达编程任务，开始试验及编程。
第8周（4.13~4.19）	继续完成绘图、试验或编程任务； 撰写毕业设计说明书（设计类）或论文（研究类）。
第9 ~ 11周（4.20~ 5.10）	完成绘图、试验或编程； 完善毕业设计说明书、毕业论文；
第12周（5.11~5.17）	网上提交毕业设计说明书、毕业论文、绘图等附件材料；提交答辩申请。
第13~14周（5.18~5.31）	教师审阅毕业设计说明书（设计类）或论文（研究类）和（图纸），审查确定学生答辩资格并予以公示。
第15周（6.1～6.7）	根据评阅意见修改毕业设计说明书、毕业论文，并网上提交；准备答辩PPT。
第16周（6.8~6.11）	毕业设计答辩。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 刘圣华，周龙保，内燃机学[m].北京：机械工业出版社，2017，108.

[2] 朱瑞军，王锡斌，冉帆等.egr和冷egr对柴油机燃烧和排放的影响[j]. 西安交通大学学报，2009，43（9）：23-26.

[3] 唐盛世,李壮,朱召军等.egr率对混合燃料燃烧与排放特性的影响研究[j].广西西大学学报（自然科学版），2019,44（5）：1348-1354.