噴油策略和廢氣再循環(huán)對柴油機燃燒與顆粒排放的影響.pdf

1、近年來我國許多城市大氣的顆粒污染物濃度屢屢超標,導致灰霾天氣的頻繁出現(xiàn)。長期生活在灰霾環(huán)境空氣中,會增加人群的呼吸系統(tǒng)疾病,甚至導致非正常死亡人數(shù)的上升,因此城市灰霾污染成為我國面臨的重中之重的環(huán)境問題。機動車作為大氣顆粒物最主要的排放源之一,已經(jīng)受到了越來越多的關注,其中柴油車由于其燃燒特性容易形成顆粒排放,其顆粒物排放量遠超汽油車。因此降低柴油機顆粒物(DPM)排放成為汽車領域研究的熱點。本文從噴射策略及EGR率的角度對柴油機不同工

2、況下的燃燒與排放進行了系統(tǒng)的研究,重點考察了排放顆粒物的數(shù)濃度粒徑分布以及顆粒中的碳質組分構成。
　　在一臺高壓共軌直噴柴油機上,首先考察了不同主噴時刻對常規(guī)排放以及顆粒物粒徑分布、碳質組分等的影響。試驗結果表明,相同轉速下,隨著主噴時刻的推遲,低負荷下燃燒最大放熱率呈現(xiàn)先下降后升高的趨勢,高負荷下則變化不大;CO、HC排放均隨著主噴的推遲而有所上升,而NOx逐漸下降,煙度在低負荷下幾乎為零,在高負荷時為先下降后上升。相同轉速下,

3、隨著主噴時刻的推遲,低負荷時,顆粒物向小粒徑方向遷移,積聚模態(tài)顆粒的質量減小,核模態(tài)顆粒質量增加;高負荷時,兩個模態(tài)顆粒物的質量均逐漸增加。顆粒物平均幾何粒徑(GMD)先增大后減小。在顆粒物碳質組分中,TC成分隨主噴的推遲而增加。但噴油策略對OC/EC影響不大。Char-EC/Soot-EC在低負荷時逐漸上升,高負荷下則逐漸下降。此外,本文還考察了共軌壓力對常規(guī)排放以及顆粒物粒徑分布、碳質組分等的影響。結果表明,隨著軌壓的增加,缸內燃燒

4、放熱率、最大壓力升高率均上升,燃油消耗率下降,CO和HC降低,而NOx排放更多;隨軌壓的增加,總顆粒物和積聚模態(tài)顆粒物的質量顯著降低，而核模態(tài)顆粒質量有所增加;總顆粒和核模態(tài)顆粒的數(shù)量排放隨軌壓的增加逐漸增加,而積聚態(tài)顆粒物則相應減少;隨軌壓的增加,顆粒物的粒徑均向小粒徑方向偏移,GMD降低,TC的排放隨之降低,而Char-EC/Soot-EC有所上升。
　　進一步考察EGR對常規(guī)排放以及顆粒物粒徑分布、碳質組分等的影響,EGR的

5、引入使得燃燒的放熱率峰值以及燃燒持續(xù)時間均發(fā)生了不同程度的變化。隨著EGR率的增加放熱率在不同工況下均表現(xiàn)不同的變化規(guī)律,燃油消耗率則逐漸上升,HC、CO、煙度排放增加,而NOx則大幅降低;當EGR加至30％時,NOx生成量幾乎為零。EGR增加了積聚模態(tài)及總顆粒物的質量與數(shù)量濃度,同時減小了核模態(tài)顆粒物的排放,隨EGR增加,微粒粒徑朝大粒徑的方向偏移,如GMD由增加到了微粒,隨著EGR率的升高,上述趨勢則更為明顯,同時EGR增加了TC的

6、比排放,Char-EC/Soot-EC因含氧量的減少而有所降低。
　　最后考察預噴時刻對常規(guī)排放以及顆粒物粒徑分布、碳質組分等的影響,結果表明,較小的預-主噴間隔下預噴產(chǎn)生的放熱峰值較高;隨著預噴時刻的提前,預噴燃燒峰值較低,持續(xù)期較長。主噴放熱率變化不大,燃油消耗有所增加, HC與CO排放在低負荷時逐漸增加,但高負荷下變化并不大。NOx和煙度均逐漸降低。隨著預噴時刻的提前,顆粒物質量下降,同時朝小粒徑方向發(fā)展,核模態(tài)顆粒物質量與