非道路第三阶段柴油发动机排放技术及试验研究

摘要

由于石化能源日益减少和环境污染逐年加剧，节能减排已成为当下内燃机领域的研究热点。本文以国内某知名企业生产的车用六缸柴油发动机为研究对象，通过对电控参数和结构进行优化设计，来满足我国非道路第三阶段排放限值要求，实现柴油机高效清洁燃烧。
　　试验依照排放法规(GB20891-2014)中八工况为标准运行发动机，研究电控燃油喷射参数、凸轮轴型线、喷油器参数和燃烧室形状对发动机动力性、经济性和排放性的影响。
　　试验结果表明:随着主喷正时的推后，NOx排放下降，烟度和油耗上升，主喷正时在上止点前(BTDC)2至-3℃A之间，发动机性能得到折中。预喷间隔角在(30～35)℃A范围内，发动机的经济性和排放性达到最佳。预喷油量增大，NOx略有下降，烟度稍有上升，最佳的范围在(2～3) mg/str左右。有无预喷对NOx排放和烟度的影响比较明显，对油耗影响不大。进气增压中冷，有利于降低油耗、NOx和碳烟的排放。
　　配气机构用BOOST模拟计算结果显示，进气门关闭(ⅣC)以47deg.CRA为最佳优化结构。原机的排气门打开(EVO)比较合理，因此EVO未进行改动。原机的气门重叠角为40deg.CRA(气门间隙0.35/0.4mm)。增大气门重叠角，高速油耗率降低，充气效率提高。增大气门重叠角10deg.CRA作为优化结果。
　　试验结果还表明:SF1和SF2凸轮轴分别运行在试验机上，性能对比显示，SF2凸轮轴低速响应性较差，高转速下性能良好，适合用于转速变动较小的船机或发电机。新型燃烧室能达到同时降低NOx和烟度排放，其充气效率相对传统缩口ω型燃烧室略高，经济性更好。由于取消燃烧室缩口结构，温度最高的喉口部位，强度和冷却都得到提高，活塞可靠性得到明显提高。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 柴油机排放物形成机理

1．3 非道路用柴油机排放法规

1．4 非道路用柴油机排放控制技术

1．5 高压共轨系统喷油控制策略

1．5．1 高压共轨燃油喷射系统

1．5．2 喷油控制策略

1．6 课题的研究目的、意义和主要工作内容

1．6．1 课题的研究目的和意义

1．6．2 主要工作内容

第二章 试验装置及研究方法

2．1 试验装置

2．1．1 试验发动机

2．1．2 试验主要设备仪器

2．1．3 电控标定系统

2．1．4 PUMA控制系统软件

2．1．5 排气测量仪器

2．2 研究方法

2．2．1 测量参数的精度

2．2．2 试验方法及条件

2．3 本章小结

第三章 不同负荷在不同电控参数下经济性与排放性的影响研究

3．1 喷油压力对柴油机经济性与排放性的影响

3．2 有无预喷对柴油机经济性与排放性的影响

3．3 预喷油量对柴油机经济性与排放性的影响

3．4 预喷间隔对柴油机经济性与排放性的影响

3．5 主喷正时对柴油机经济性与排放性的影响

3．6 有无增压中冷中冷对柴油机经济性与排放性的影响

3．7 本章小结

第四章 凸轮轴的优化匹配

4．1 柴油机增压中冷性能模拟计算

4．1．1 计算模型的建立

4．1．2 计算数值的确定

4．1．3 计算结果

4．2 柴油机凸轮轴匹配台架实验

4．3 本章小结

第五章 新型燃烧室对经济性与排放性的影响研究

5．1 新型燃烧室试验设计

5．2 新型燃烧室试验结果分析

5．3 本章小结

第六章 全文总结

参考文献

致谢