基于4缸柴油机的非道路国4排放技术研究

摘要

目前道路用柴油机排放法规日益严格，道路用柴油机排放水平已经改善很多。随着各类非道路移动机械在生产、生活中的应用越来越广泛，非道路用柴油机的污染日益凸显，对其进行污染物排放控制的需要也越来越迫。因此，对非道路用柴油机排放技术并对该技术的关键技术要点进行深入研究具有重要的意义。
　　本文通过分析柴油机排放物中气体和颗粒物的生成机理进行深入分析，提出了机内净化和机外净化两部分技术方案。机内净化通过对增压中冷技术和废气再循环技术进行深入研究，不光是对比排放结果的差异性，还对经济性进行对比，通过试验优化验证找出最优的参数和配置;机外净化通过对DOC+POC和DOC+DPF技术路线进行对比验证，确定后处理器技术路线的可行性。最终通过组合机内净化技术和机外净化技术，得出能满足非道路用柴油机国4排放法规下经济性和实用性最优的技术路线。首次分析了非道路瞬态循环NRTC的工况分布、电控EGR的闭环控制和电控参数的平顺优化，得出如何从稳态八工况达标排放到瞬态循环NRTC也能满足排放要求的试验方法。研究结果表明:
　　(1)EGR（废气再循环）是降低柴油机NOx排放比较有效的措施，通过与喷油规律的合理匹配，可以更充分发挥EGR降NOx的效果，在没有使用任何后处理器的情况下气体排放物可以满足非道路用国4排放的要求;
　　(2)分别对DOC+POC和DOC+DPF后处理器技术路线进行研究，两种技术路线颗粒捕集效率都在50％以上，PM排放也满足非道路用国4排放的要求，并且由于DOC的氧化效果，CO和HC的排放水平也很低;
　　(3)对瞬态循环NRTC进行研究，只要稳态的八工况排放水平满足非道路用国4排放的要求，经过合理的分析瞬态循环NRTC工况点分布和电控参数平顺优化，瞬态循环NRTC的排放结果一般也能满足排放要求。

目录

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摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 研究的背景

1．2 非道路用柴油机

1．2．1 国外非道路用柴油机排放研究

1．2．2 国内非道路用柴油机排放研究

1．3 本文课题来源和主要研究内容

第2章 非道路用柴油机排放路线

2．1 非道路第四阶段排放法规简介

2．1．1 非道路柴油机稳态试验工况

2．2 非道路用柴油机排放技术路线

2．2．1 主要排放物生成及控制

2．2．2 柴油机排放机内净化技术

2．2．3 柴油机排放机外净化技术

2．2．4 排放技术路线对比

2．3 本章小结

第3章 非道路用柴油机国4排放优化

3．1 柴油机介绍

3．1．1 目标外特性和稳态八工况点

3．1．2 项目开发样机与基础发动机的对比

3．2 EGR和喷有规律的优化

3．2．1 EGR和主喷射的耦合优化

3．2．2 预喷射的优化研究

3．2．3 后喷射的优化研究

3．3 凸轮轴方案优化

3．3．1 内置EGR凸轮轴计算设计

3．3．2 内置EGR与外部EGR八工况对比

3．3．3 内部EGR与外部EGR万有特性经济性对比

3．4 后处理器匹配

3．4．1 无后处理器排放结果

3．4．2 验结果分析

3．4．3 后处理器方案参数对比

3．4．4 后处理器方案的八工况对比

3．5 本章小结

第4章 非道路用柴油机瞬态循环NRTC研究

4．1 瞬态循环工况NRTC的分析

4．1．1 排放法规瞬态循环工况的规定

4．1．2 开发样机瞬态循环工况分布情况

4．2 瞬态循环NRTC排放优化

4．2．1 电控标定平顺的基本原则

4．2．2 第一次平顺电控参数后排放结果

4．2．3 试验结果分析

4．2．4 电控优化后的排放结果

4．2．5 定型后的万有特性结果

4．3 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢