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柴油机排放法规日趋严格,根据我国国情,在现有两气门柴油机的基础上研究满足低排放标准的排放控制技术显得尤为重要。EGR技术是降低柴油机NOx排放最有效的措施之一,但增压柴油机由于进气压力高,在高负荷时进气中引入EGR比较困难。因此,本文研究开发了文丘里混合器和单向阀EGR系统。基于低温燃烧概念,通过试验和数值模拟,研究了在产品柴油机上采用大流量EGR实现低温燃烧,从而降低碳烟和NOx排放的控制策略。通过采用机械式喷油泵加EGR系统使两气门产品柴油机达到低排放法规的要求。利用试验和模拟计算研究了低温燃烧过程。模拟计算了不同负荷和EGR率条件下缸内燃烧状况,对Φ-T图做了补充。结果表明,在1800/rmin,10%负荷,EGR率高于61%时,由于高EGR率大幅度降低了氧气浓度而导致的低温燃烧使得碳烟排放量降低。在25%负荷时,进一步降低EGR气体温度可以使燃烧过程向低温燃烧区域移动,远离碳烟生成区,实现低温燃烧。提出燃烧室设计要与EGR技术相适应的观点。设计了能够适应大流量EGR的新燃烧室。研究表明,在新燃烧室凹坑内外均能形成最合适的混合气分布,避免了过浓的混合气区域,燃烧较充分,放热率较高,碳烟排放减少,从而可以较大幅度的增加EGR率,降低N0x排放。研究开发出新型环缝式EGR文丘里混合器,不仅能够引入足够的EGR气体流量,而且能够使EGR气流与进气混合均匀,在最大限度的降低NOx的同时,烟度增加最少。在两气门非道路用柴油机上采用环缝式文丘里混合器EGR系统加机械泵,可以达到美国Tier 3排放标准要求。其NOx比排放量为3.258g/kW.h,比原机降低45%,PM比排放量为0.265g/kW.h。为满足两气门车用柴油机达到欧Ⅲ排放标准的要求,开发设计了带单向阀的EGR系统。试验结果表明,在1740r/min,100%负荷时,该单向阀EGR系统可以实现的EGR率为14%,并且在进气系统内不需要附加任何类型的节流装置。检测试验表明,采用机械泵+单向阀EGR系统可以使两气门车用柴油机达到欧Ⅲ排放标准的限值要求, NOx比排放量为4.77 g/kW.h, PM比排放量为0.067 g/kW.h。