高原環(huán)境下自然吸氣小型柴油機(jī)性能及排放量化分析.pdf

1、隨著環(huán)保要求的愈加嚴(yán)格，內(nèi)燃機(jī)在高原環(huán)境下工作時(shí)的排放性能受到人們的關(guān)注，美國(guó)已頒布了高原環(huán)境下非道路用柴油機(jī)的排放法規(guī)，而國(guó)內(nèi)現(xiàn)有研究多以柴油機(jī)的高原適應(yīng)性為主，因此開(kāi)展高原環(huán)境下非道路用柴油機(jī)燃燒及排放變化規(guī)律的研究具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和實(shí)用意義。
　　本文以186F柴油機(jī)為研究對(duì)象，采用試驗(yàn)研究與模擬計(jì)算相結(jié)合的方法對(duì)三個(gè)不同海拔高度下非道路用自然吸氣柴油機(jī)的性能、燃燒、排放的變化規(guī)律和機(jī)理進(jìn)行研究。樣機(jī)試驗(yàn)表明：海拔高度從1

2、0m升高到1670m時(shí)，柴油機(jī)在相同最大輸出功率工作時(shí)，燃油消耗率增大了5.3％，煙度從1.4BSU增加到2.6BSU。高原環(huán)境下，柴油機(jī)整機(jī)比排放HC、PM明顯增大，HC、PM分別增大約43.4%和51.4%，CO和NOX排放的變化較小。柴油機(jī)示功圖的分析結(jié)果是：海拔高度增加，柴油機(jī)缸內(nèi)最高燃燒壓力下降，燃燒始點(diǎn)推遲，燃燒品質(zhì)變差。并且海拔高度越高，燃燒持續(xù)期越長(zhǎng)，缸內(nèi)最高平均燃燒溫度越高。
　　應(yīng)用工程軟件計(jì)算分析了不同海拔高

3、度下標(biāo)定工況時(shí)柴油機(jī)缸內(nèi)燃燒過(guò)程的變化，結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果得出：海拔高度增加，柴油機(jī)缸內(nèi)噴射油束貫穿距變長(zhǎng)，油束破碎和蒸發(fā)過(guò)程減緩，使得油氣混合均勻性變差，燃燒室近壁面處易形成油氣堆積，造成燃燒效率下降。從10m到1000m和1000m到1670m，燃燒效率分別下降了0.9%和2.1%。柴油機(jī)的理論循環(huán)分析得出：高海拔地區(qū)缸內(nèi)壓力升高比減小，初始膨脹比增大，工質(zhì)的等熵指數(shù)減小等，使理論循環(huán)熱效率隨海拔高度增加而下降。而且缸內(nèi)燃燒溫度和排氣溫度

4、的升高也會(huì)造成不可逆損失增大。標(biāo)定工況時(shí)排氣污染物的模擬結(jié)果得出：雖然高海拔時(shí)缸內(nèi)氧含量下降，但此時(shí)燃燒室內(nèi)高溫區(qū)域擴(kuò)大，活塞頂隙的未燃區(qū)域又提供了必要的氧氣，使得NOX生成速率曲線的“第二峰”峰值要比平原地區(qū)大，造成標(biāo)定工況時(shí)NOX排放略有增加。
　　按等功率、等煙度和等過(guò)量空氣系數(shù)的方法研究柴油機(jī)標(biāo)定功率的標(biāo)定，得出機(jī)械控制噴油的自然吸氣柴油機(jī)，在高海拔地區(qū)運(yùn)行時(shí)，為減少環(huán)境污染可根據(jù)使用地的海拔高度通過(guò)限油裝置調(diào)整標(biāo)定工況的