EGR系统在不同压力损失下如何影响发动机燃油消耗?

本文详细讲解了EGR系统在不同压力损失下如何影响发动机燃油消耗?的题和汽车烧气对发动机相关的话题,希望对大家有帮助!


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文学|与孩子们在水中嬉戏


编辑|柳秀英


前言


在第75届联合国大会辩论上,中国提出“二氧化碳排放2030年前达到峰值,力争2060年前实现碳中和”。


为了实现这一目标,车辆的动力系统必须尽快从传统的内燃机动力向电动化过渡,而在逐步实现这一转变的过程中,混合动力车型逐渐成为市场的主流选择。


市场份额大幅提升,各大主机厂也加大了产品布局,低油耗的特种混合动力发动机也成为各主机厂重点发展项目。


就发动机而言,降低油耗最有效的方法就是提高燃烧热效率和废气控制,为此,轻量化设计、直喷增压、米勒循环、阿特金森循环、EGR,不仅减少了废气,还提高燃油效率,智能热管理系统正在兴起。


GR系统是将燃烧后的废气引入进气歧管,与新鲜空气混合,再次参与燃烧的系统。这是通过改变EGR阀的开度来调节流入进气管的废气量的系统,具有通过降低燃烧温度和压力来降低废气中NOx含量的功能。


根据燃烧后的废气是否通过进气系统进入燃烧室,EGR系统分为内部EGR和外部EGR。


内部EGR改变气门正时和气门重叠角,让部分废气保留在燃烧室中,而外部EGR则让排气管中的废气通过外部管道流入进气歧管,与新鲜空气混合在介绍之前。燃烧室。


该发动机为带有外部EGR的端口喷射汽油发动机。在该发动机中,燃烧后的废气通过三元催化转换器的进气管流入EGR冷却器,被冷却,然后通过EGR控制阀流入进气歧管。


目前,各主机厂和科研院所的研究主要集中在EGR转速、EGR温度等对发动机性能的影响,主要研究汽油机EGR系统相关部件的气体压力损失及其对EGR的影响。是。速度和发动机油耗。


测试边界已确定


为了进行精确的EGR率控制,首先必须设定EGR率目标值,将进气歧管混合室内气体的EGR率作为控制目标,计算公式如下1:


式中,mEGR为混合气体中废气的质量,mair为混合气体中新鲜空气的质量。


为了准确控制EGR,必须控制和估计各种变量。这些变量包括但不限于EGR阀开度、EGR阀前后压力、EGR流量计算、混合室中的EGR率估计、EGR阀的EGR率、VVT点火角和其他参数。


EGR系统的精确控制需要使用位置反馈模块、气门行程速度诊断模块、闭环控制模块以及相应的传感器控制模块。


在本文中,我们不讨论这些边界参数,而仅研究EGR系统中气体压力损失对发动机性能的影响。


测试样机参数及布局方案


本次试验研究对象为吉利汽车一款特定的1.5L汽油发动机,其主要技术特性如表1所示。该发动机的EGR系统从三元催化转化器后面吸入空气。


这样的设计主要是考虑到如果空气在催化转化器正前方吸入,燃烧后的废气不会经过三元催化转化器过滤,会产生一些积碳,影响EGR的准确性。系统模型控制这种方法也是目前的混合方法,具有专用发动机常用的布局结构。


测试计划


本次试验所用发动机在详细设计中采用了外置式EGR系统,整个EGR系统的相关部件,包括三元催化转化器、EGR冷却器、EGR阀、进气歧管混合室等均通过管路连接。


EGR冷却器与EGR阀之间的连接通道预铸在铝合金缸盖内,不仅节省了管路的布置空间,还节省了成本。整体结构设计紧凑,布局合理。EGR系统布置原理如图2所示。


根据图2数据模型进行模拟计算,确定EGR系统管路各段压力损失的分布情况以及各段压力损失与总压力损失的比值。表2中,指三元催化转化器进气口,表示压力与混合管出口压力之差。


测试验证


根据发动机台架测试,发动机转速为2750r/min时,最大EGR率仅为14.7,EGR流量为19.6kg/h,发动机通用数据最低油耗率为213g/kWh。油耗测试未达到最低油耗低于210克/千瓦时的制定目标。


数据分析表明,油耗不达标的主要原因是EGR率过低,这意味着进入进气歧管与新混合气混合参与的废气较少。燃烧。


燃油消耗没有明显降低,而EGR率没有提高的主要原因是EGR系统内整体压力损失过大,减少了燃烧废气通过EGR系统的流量,造成EGR。这个比例太低了。


因此,为了减少EGR系统的整体压力损失,促进燃烧废气在EGR系统内的流动,需要对EGR系统各部件的结构进行设计和优化。


根据表2中EGR系统各段压力损失模拟结果,三元催化转化器进气结构、EGR进气管和EGR冷却器占EGR系统分流压力损失的很大一部分。废气再循环系统。


对EGR阀、EGR排气管、缸盖预制管等部件的结构进行了针对性的优化升级。


设计优化


将三元催化转化器的进气口从前口调整到喇叭口,将EGR进气管直径从20mm调整为26mm,让更多的燃烧废气流入EGR冷却器。结构优化前后的数据如图3所示。


EGR排气管内径由21mm调整为25mm,头部混合结构开孔数量由2个增加至4个。取消EGR出气管,让燃烧废气更顺畅地流入进气歧管,最终目的是增加流向进气歧管的废气流量。


EGR阀采用提升阀,进气口直径由21mm调整为22mm,出气口直径由20.4mm调整为25mm,进、排气管直径加大,如图5所示。


将EGR冷却器进气直径从20mm调整为26mm,同时移动固定螺栓的位置,优化EGR冷却器进气,减少绑带结构,让燃烧废气流入。操作更顺畅。


铝合金缸盖的预制EGR通道内圆角在结构上进行了优化,消除了直角特征并增加了过渡圆角的尺寸,假设铸造工艺能够满足降低燃烧阻力的要求。废气流动并变得更加顺畅。


经过上述结构优化后,对EGR系统部件进行压力损失模拟计算,得到结构优化后的数据压力分布图,并与结构优化前进行对比。


同时EGR系统各段压力损失分配比例如表3所示。通过对比可以看出,结构优化后EGR系统总压损失由9.71kPa降低至779kPa。提升非常明显,降低了约19.8%。


只有结构强度满足标准要求时,才考虑桩损坏是合理的。测试结果表明,造成假人过度损伤的主要因素是头部撞击硬物。


当冲击速度为50公里/小,假人座椅靠背的速度较高,因此目前GB13057-2014中通过加厚泡沫来减少假人头部伤害的方法不再适用。


但当泡沫内部有硬物时,加速度脉冲宽度仍然很大,头部伤害综合值HIC也超标。因此,设计思路是避免头部撞击区域出现硬物,使靠背在整个撞击过程中尽可能阻挡假人头部的弧线运动,从而降低头部伤害值HIC。


结论


GB13057-2014标准的实施,使大多数企业完全掌握了30公里/小时冲击速度乘用车座椅的开发。


然而,在50公里/小时的碰撞速度下,现有的座椅框架结构、调节装置和固定方法很难满足要求,因此我们希望创造一种即使在高速行驶的情况下也能很好地保护乘客的乘用车座椅。碰撞速度为50公里/小时。/啊。


如果改用液化石油气对发动机有害吗?有损坏。但它不会很快出现。我看到了。例如,随着时间的推移,燃烧气体的温度会导致发动机中某些线束的外皮老化。此外,某些型号的阀座会因气温过低或过高而变形。例如,一些腾翼c30的车主就遇到过这个题。


1、更换汽车燃气后,会影响发动机的寿命,燃气的燃烧温度远高于燃油的燃烧温度,发动机气门机构的耐用度降低。


2、由于气体燃料的能量密度较低,天然气汽车比汽油汽车携带燃料少,行驶里程短。


3、汽油机本身的设置没有针对天然气燃料进行设置,导致两者特性不匹配,天然气燃烧时无法充分发挥天然气燃料的特性。


燃烧天然气会损坏我的汽车发动机吗?理论上,在不损坏发动机的情况下对出租车进行大规模改装,不仅仅是出于经济考虑,但一些车主反映发动机动力不足,很大程度上是因为汽车发动机是为燃油而设计的。肯定会影响动力输出,如果是家用车,一般不建议更换汽油。除非你每年行驶30,000-40,000公里并更换汽油,否则油箱将占据大部分空间。后备箱面积影响家庭使用,油箱也必须检查,而且加气后检查全车非常麻烦,会发现很多缺陷。最后,您不担心每次打车都要排长队吗?排队加油本身就是一种痛苦,更换废旧汽油导致价格大幅下跌,遇到这样做的房子也是一个隐藏的风险。由于气体回收技术较差,如果您的年行驶里程低于2万公里,再生气体并不划算。你自己掂量一下吧。


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