SNH4100型柴油机排放控制的试验设计

摘要

随着世界经济的快速增长，特别是近代工业的高速发展，人类在享受文明社会丰硕成果的同时，不得不面对生存环境的日益恶化。加强环境保护、控制环境污染已成为世界各国共同的目标。内燃机作为应用最为广泛的动力机械，是大气污染的主要源头之一，对它的排放控制问题已经受到各国政府的高度重视，有关排放法规和标准的要求也日益严格。本文研究SNH4100型柴油机排放控制的试验问题，是企业产品技术攻关项目中的一部分，其目的就是想通过改良，使产品满足国家规定的有关柴油机排放限值标准。 本文围绕如何优化柴油机的排放控制试验，首先从两个层面分别在理论上进行了铺垫。一是从内燃机排放控制方面，简要分析了内燃机有害排放物的生成机理和影响因素，对国内外有关排放法规的现状，以及当前柴油机排放控制的技术手段和发展趋势作了概述，同时对SNH4100型柴油机的改进方案进行了初步分析。二是从试验设计方面，主要交待了有关的基本概念和正交试验设计的基本理论，对正交试验为何既能减少试验次数，又能全面兼顾的原因进行了剖析，并归纳了正交试验设计的一般步骤。 在具体实施过程中，笔者把整个试验过程分为两个阶段进行。即在正式安排正交试验之前，先用全组合法对所有匹配方案进行了一次常规检测，并利用柴油机排放指标与部分性能指标间的内在联系，通过对功率、油耗、烟度及排气温度等的取值范围进行设定，直接淘汰部分匹配方案，使参加最后排放试验的试验方案得到优化。同时，根据试验多指标、多因素、混合水平的特点，选择并设计了相应的正交试验方案，并组织实施。最后根据排放测试结果，又对各方案进行数据计算和综合分析，提出了匹配的优选方案。 从试验结果看，通过对燃烧室形状、喷油泵型号、供油提前角、喷油嘴尺寸以及高压油管内径进行匹配组合，SNH4100型柴油机可以达到国家《非道路用内燃机排放标准及限值法规》（JB8891－1999）中规定的排放限值标准第3阶段的要求（2005年1月1日起实施），实现了课题预定的目标。 从试验效果看，本课题解决了企业生产经营中的实际问题，对试验设计理论作了一次较好的实践应用，并通过采用正交试验设计的方法，优化了试验方案，大大减少了试验次数，节约了试验成本，具有较强的实用价值。同时，本课题也为企业在今后产品开发、改进过程中，如何采用科学、快速和低成本的试验手段提供了实践经验。