部分气体推入进气管，直到进气口关闭后才真正开始压缩过程，使实 际压缩比变小，由此降低了绝热压缩后缸内气体的温度，起到降低缸内充量温度的作用。与 狄塞尔循环相比，米勒循环具有降低绝热压缩后的缸内气体温度的特性，可使IEGR气体燃 烧初始温度较高状况得到一定程度缓解，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。
[0020] 图2为米勒循环与狄塞尔循环的T-V图，图中油ede化为米勒循环，ac'd' e' f' a 为狄塞尔循环，进气温度为Ti。米勒循环的压缩行程分为等温非压缩段油和绝热压缩段 be ;由于气口晚关，米勒循环从b点才开始实行真正意义上的绝热压缩；较之经历ac'绝热 压缩行程的狄塞尔循环，其绝热压缩终了的缸内充量温度T2低于狄塞尔循环压缩终了 T 3; 最终导致缸内最高温度T4低于狄塞尔循环T g。因而采用米勒循环能够有效降低压缩终点 及缸内最高温度。
[0021] 机内留存废气再循环技术，是通过提前关闭排气口 W减小气口重叠角，从而降低 重叠角内的扫气作用，使部分已燃废气残存于气缸内并参与下一循环燃烧，实现留存废气 机内废气再循环技术，留存废气过程如图3所示。
[0022] W某柴油机为例，通过对目标机型排、进气凸轮的重新设计，喷油正时重新设计， 实现本发明的既定工作过程，本发明及原机进排气相位示意图如图4所示。
[0023]
【具体实施方式】如下： ①初选米勒循环Live进气相位：根据目标柴油机对每循环最低进气量的要求，在进 气口晚关角70°?100° CA范围内，W 6° CA为间隔，选出六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，分别为LIVC70、LIVC76、LIVC82、LIVC88、LIVC94和 LIVC100 ； (D初选留存废气EEVC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，W4° CA为间隔，设置六组留存废气的邸VC排气相位，分别为 EEVC-10、EEVC-6、邸VC-2、EEVC2、EEVC6 和 LIVC10 ; 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；如图5所 示，在相同米勒循环Live相位下，随着排气口的提前关闭角度增加，IEGR率也不断提高；并 且Live相位越大，IEGR率数值越高。如图6所示，在相同米勒循环Live相位下，随着排气 口的提前关闭角度增加，功率不断下降；并且Live相位越大，功率数值越低。
[0024] 根据最低IEGR率（9. 5%)及最低功率（190kW)的双重条件，甄选出满足条件的H组 备选进排气相位方案，分别为LIVC7(HEEVC-2、LIVC76巧EVC-2和LIVC82巧EVC2。
[0025] @甄选适合目标柴油机经济性及排放性能的喷油提前角；改变喷油提前角会使 缸内压缩气体温度和压力发生改变，引起着火滞燃期变化。针对(D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，研究不同点火提前角对有效燃油消耗 率及NOx的影响规律。由图7可见，各备选方案下的喷油正时对有效燃油消耗率的影响曲 线均呈现二次曲线形状；随着点火正时的提前，NOx的排放不断提高。
[0026] 针对各备选配气方案的仿真结果，W保证每缸每循环NOx排放数值低于52化pm为 条件，有效燃油消耗率最低为优选原则，选定最佳喷油提前角。至此得到备选方案全部设置 参数，如表1所示。
[0027] 表1 ;备选方案设置参数
【主权项】
1. 一种柴油机米勒循环中机内留存废气的减排方法，其特征在于：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。
2. 如权利要求1所述的柴油机米勒循环中机内留存废气的减排方法，其特征在于，该 方法包括： (1) 初选米勒循环进气口晚关（Live)相位；根据目标柴油机对每循环最低进气量的要 求，在进气口晚关（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) 初选留存废气排气口早关（EEVC)相位；根据内部留存废气再循环（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相位，与初选的每 个Live相位方案组合，研究各种内部废气再循环（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。
3. 如权利要求2所述的柴油机米勒循环中机内留存废气的减排方法，其特征在于：其 中步骤（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。
4. 如权利要求2所述的柴油机米勒循环中机内留存废气的减排方法，其特征在于：其 中步骤（2)中W 4°?5° CA为间隔，设置留存废气的邸VC排气相位。
5. 如权利要求2所述的柴油机米勒循环中机内留存废气的减排方法，其特征在于：其 中步骤（3)中的所述最低目标IEGR率为9. 5%。
6. 如权利要求2所述的柴油机米勒循环中机内留存废气的减排方法，其特征在于：其 中步骤（3)中的所述最低功率为90%原机功率。
【专利摘要】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。通过对进气凸轮相位设计，使柴油机进气门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，实现柴油机进气门迟闭式米勒循环工作过程；通过对排气凸轮相位设计，提前关闭排气门，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。采用本发明技术的柴油机，解决了传统IEGR技术缸内充量温度过高的难题；与EEGR技术相比，其可以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。
【IPC分类】F02D1-16, F01L1-08
【公开号】CN104533559
【申请号】CN201410633999
【发明人】褚超美, 洪佳骏, 申震
【申请人】上海理工大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年11月12日