小型非道路柴油機低排放控制技術研究.pdf

1、小型非道路柴油機在我國應用廣泛,而單缸柴油機作為最具代表性的一類,是工程機械、農(nóng)業(yè)機械、林業(yè)機械、漁業(yè)機械及發(fā)電機組等機械設備的主要動力源,隨著社會對能源與環(huán)境問題的日趨關注,單缸柴油機面臨著節(jié)能環(huán)保的巨大挑戰(zhàn)。因此結合我國小型非道路柴油機的發(fā)展現(xiàn)狀,開展高性能低排放小型非道路柴油機的研究工作具有重要實用價值及學術意義。
　　 本文針對我國燃料供應現(xiàn)狀及單缸柴油機受結構和用途限制的特點,以EH24單缸柴油機為研究對象,從機內凈化

2、的角度出發(fā),研究分析降低單缸柴油機排放的方法。一方面改善燃油系統(tǒng)性能,主要通過加大噴油泵柱塞直徑與油泵凸輪升程、優(yōu)化凸輪型線、減小高壓油管直徑、改進噴油器類型及參數(shù)等措施,增大了噴油壓力,優(yōu)化了噴油規(guī)律;另一方面優(yōu)化缸內油氣混合過程,改進燃燒室結構,科學設置燃油噴注在燃燒室內的周向及軸向分布,促成燃油和進氣的時間與空間的細化和配置,同時降低進氣道渦流比使之與高壓噴油相匹配,改善混合氣形成和擴散燃燒過程。分析得出了單缸柴油機節(jié)能減排的途徑

3、和措施,改進后的柴油機排放指標基本達到了美國EPA第Ⅳ階段法規(guī)限值。
　　 利用三維虛擬仿真技術,對燃油供給系統(tǒng)與燃燒系統(tǒng)參數(shù)進行協(xié)同匹配設計,分析了不同參數(shù)變化對排放結果的影響,最終找到最優(yōu)匹配方案:采用5孔0.21mm孔徑74°噴霧錐角的P型噴油器,配合0.88縮口率的燃燒室及進氣渦流比為2.5的氣道,供油提前角推遲至上止點前8°CA,在減少Nox的同時SOOT排放也明顯降低。對模擬計算的匹配方案進行試驗驗證,利用油管壓力測

4、試儀器驗證優(yōu)化后的燃油系統(tǒng)性能,結果顯示,標定工況時改進方案的泵端壓力達到62.8MPa,嘴端最高壓力達到了70.8MPa,較原機分別增大了52.8%和42.5%,燃油供給系統(tǒng)性能顯著提高;通過燃燒分析及高速攝影等先進手段對優(yōu)化方案進行進一步分析,更直觀地研究了缸內燃燒過程的變化。整機排放試驗結果證明,經(jīng)過精心設計和細致組織,燃燒過程得到明顯改善,CO、HC+Nox、PM排放分別減少了49%、58%、74%,燃油耗降低了6.9%,探索出