一种柴油机米勒循环中机内留存废气的减排方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及柴油机减排技术领域，具体来说，是涉及一种柴油机米勒循环中机内 留存废气的减排方法。
【背景技术】
[0002] 诸多柴油机机内外净化技术的理论及应用研究表明，废气再循环技术（EGR)是降 低柴油机氮氧化物（NOx)排放物有效措施之一。
[0003] EGR减排机理是通过往气缸内惨入一定比例的已燃废气，实现降低缸内气体的氧 气浓度；通过已燃废气对缸内气体总热容的增加作用，实现降低最高燃烧温度的目的。柴油 机气缸内含氧量和温度的降低，使易于在高温、富氧条件下生成的NOx得到抑制。
[0004] 发动机EGR分为外部和内部两种方式。目前的外部废气再循环（EEGR)技术关键是 将经发动机外部冷却后的废气重新送入气缸内与新鲜空气混合，可同时具有降低再循环废 气温度和缸内氧气浓度的作用；目前的内部废气再循环（IEGR)技术是使部分废气在机内 循环，因废气未经强制冷却，再循环过程仍保持着高温状态，易导致缸内充量温度升高。致 使IEGR减排效能无法达到邸GR的效能。但IEGR W实施成本低，无需增加额外占位空间， 工作可靠性高等优点得到广泛应用。
[000引传统的柴油机IEGR技术，是一种在柴油机狄塞尔循环下进行的单一 IEGR技术。由 于无法直接降低缸内的温度，对NOx生成的抑制程度有限，使IEGR减排效果无法达到最大 程度的发挥。
[0006] 改善IEGR缸内充量温度，提升效能成为IEGR技术研究的新课题。米勒循环概念 最早由美国工程师Ralph Miller于二十世纪四十年代提出，但由于当时增压器增压比的局 限性导致该技术未能得到广泛的应用。近年来随着高增压比增压器的问世，使米勒循环又 重新进入了人们的视线，Jorge J.G. Martins、Krisztina化uneanu等诸多学者在热力学 理论研究上均验证了米勒循环具有降低缸内充量温度的功效。但目前还未见用米勒循环解 决传统IEGR技术缸内充量温度过高问题的相关报道。
【发明内容】
[0007] 本发明公开了一种柴油机米勒循环中机内留存废气的减排方法，用于解决传统 IEGR技术缸内充量温度高、NOx生成控制效果不佳的难题，使其使用后与现有的邸GR技术 相比，不仅减排效果好，而且成本低、适用性广，可用于多种复杂工况。
[0008] 本发明技术方案是该样实现的： 一种柴油机米勒循环中机内留存废气的减排方法，所述方法是通过对进气凸轮相位设 计，使柴油机进气口在活塞上行途中关闭，将已进入气缸内的部分气体推入进气管，实现柴 油机进气口迟闭式米勒循环工作过程；通过对排气凸轮相位设计，提前关闭排气口，使部分 已燃废气留存于气缸内，与新鲜混合气再次混合参与下一循环燃烧。
[0009] 进一步地，该方法具体包括W下步骤： (1) 初选米勒循环Live相位；根据目标柴油机对每循环最低进气量的要求，在Live角 70°?100° CA范围内，选择M组符合目标样机每循环最低进气量要求的米勒循环Live相 位，其中M > 2 ; (2) 初选留存废气邸VC排气相位；根据内部留存废气EGR设计原理，在进气上止 点-10°?10。CA范围内，设置N组留存废气的邸VC排气相位，其中2; (3) 确定备选的进排气相位组合方案；分别将初选的留存废气EEVC排气相位，与初选 的每个Live相位方案组合，研究各种IEGR排气相位对IEGR率及功率的影响规律，并根据 最低目标IEGR率及最低功率要求，获得满足条件的备选进排气相位组合方案； (4) 甄选适合目标柴油机经济性及排放性能的喷油提前角；针对步骤（3)中得到的不 同备选配气方案，在上止点前3°?10° CA的喷油正时范围内，选择有效燃油消耗率与NOx 排放性能均能满足目标要求的最佳喷油提前角方案，至此得到备选方案全部设置参数； (5) 甄选典型进排气相位与喷油正时组合方案：针对上述各组进排气相位与喷油正时 组合方案，进行发动机整机计算机仿真分析，W满足动力性及燃油经济性损失低于10%为 条件，甄选出NOx排放量数值最低的典型进排气相位与喷油正时组合方案； (6) 应用发动机性能试验修正设计参数：针对步骤（5)所甄选出的典型进排气相位与 喷油正时组合方案，进行发动机整机性能试验，判断试验结果中动力性、燃油经济性和NOx 排放数值是否达到预期目标； (7) 满足目标的方案即为进排气凸轮气口关闭最佳相位，进而对凸轮型线进行设计和 修正； (8 )如果步骤（6 )中的试验结果未满足目标，对步骤（4)中喷油提前角数值进行微量调 正，再重复进行后续步骤。
[0010] 优选地，步骤（1)中W相同Live角间隔，选出符合目标样机每循环最低进气量要 求的米勒循环Live相位。
[0011] 优选地，步骤（2)中W 4°?5° CA为间隔，设置留存废气的邸VC排气相位。
[001引优选地，步骤（3 )中的所述最低目标IEGR率为9. 5%。
[0013] 优选地，步骤（3)中的所述最低功率为90%原机功率。
[0014] 本发明所提供的一种柴油机米勒循环中机内留存废气的减排方法，首次将Live 米勒循环与留存废气式IEGR技术相结合，本发明通过对进气凸轮相位设计，使柴油机进气 口在活塞上行途中关闭，将已进入气缸内的部分气体被推入进气管，实现柴油机进气口迟 闭式米勒循环工作过程；米勒循环可降低绝热压缩后的缸内气体温度、改善缸内高温环境， 削弱NOx生成条件。通过对排气凸轮相位设计，提前关闭排气口，使部分已燃废气留存于气 缸内，与新鲜混合气再次混合参与下一循环燃烧；由于废气中C02，H20等H原子气体的高比 热容特性，可降低缸内温度，减缓N〇x生成速率。本发明方法借助米勒循环降低缸内气体温 度的作用，弥补单一机内留存废气再循环技术无法强制降温的缺陷，达到改善留存废气再 循环技术的NOx减排效能目的。采用本发明技术的柴油机，能够实现基于米勒循环的柴油 机IEGR技术，解决传统IEGR技术缸内充量温度过高的难题；与邸GR技术相比，其可W应用 于多种复杂工况，适用性更广，成本更低，同时能达到较好的减排效能；与传统狄塞尔循环 下的IEGR技术相比，具有降低绝热压缩后的缸内气体温度的特性，有助于改善缸内高温环 境，削弱NOx生成，起到单一 IEGR技术所不能及的NOx减排效果。
【附图说明】
[001引图1是留存废气式IEGR配合Live米勒循环配气相位图； 图2是狄塞尔循环与米勒循环T-V图； 图3是留存废气式IEGR过程示意图； 图4是本发明及原机进排气相位示意图； 图5是不同米勒循环Live相位下，排气口关闭相位对IEGR率的影响图； 图6是不同米勒循环Live相位下，排气口关闭相位对功率的影响图； 图7是喷油正时对有效燃油消耗率的影响图； (a) LIVC7(HEEVC-2,（b) LIVC76巧EVC-2,（C) LIVC82巧EVC2 图8是缸内最高温度、NOx排放对比图； 图9是动力性、经济性能对比图。
[0016] 图中；0# ;原机，1#、2#、3# ;分别为不同Live米勒循环下留存废气IEGR。
【具体实施方式】
[0017] 本发明的核也是对目标机型进排气相位重新设计，W实现将机内留存废气再循环 技术植入柴油机米勒循环工作过程，并进行燃烧优化。下面结合附图和实例进行详细说明。 本实施例提出了具体结构及使用情况，但本实施例不能用于限制本发明，凡是采用本发明 的相似方法及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
[0018] 本发明配气相位图如图1所示，W此实现机内留存废气再循环技术植入柴油机米 勒循环工作过程。
[0019] 米勒循环是通过配气相位的设定，使实际压缩比小于膨胀比的一种内燃机热力 循环形式。与传统柴油机狄塞尔循环不同，本发明通过在活塞上行途中滞后关闭进气口 (Live)的方法，将缸内