滿足低排放法規(guī)的兩氣門電控柴油機(jī)燃燒過程研究.pdf

1、隨著柴油機(jī)排放法規(guī)限值日趨嚴(yán)格及柴油機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，開發(fā)滿足歐洲Ⅲ號排放標(biāo)準(zhǔn)的柴油機(jī)已成為目前我國柴油機(jī)工作者的迫切任務(wù)。根據(jù)我國柴油機(jī)產(chǎn)業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀和市場需求，在現(xiàn)有兩氣門柴油機(jī)的基礎(chǔ)上研究滿足歐Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)的燃燒技術(shù)，顯得尤為重要。本文利用日本電裝公司的ECD-U2電控高壓共軌系統(tǒng)，在上海柴油機(jī)股份有限公司D6114增壓中冷柴油機(jī)的基礎(chǔ)上，研究開發(fā)了滿足歐洲Ⅲ號排放標(biāo)準(zhǔn)的兩氣門電控柴油機(jī)。提出利用部分預(yù)混合燃燒技術(shù)解決了電控柴油機(jī)低速

2、范圍扭矩輸出提高后產(chǎn)生的黑煙排放，并研究了柴油中硫含量對柴油機(jī)無催化裝置條件下顆粒排放的影響。本文開展了如下系統(tǒng)的研究工作： 1.與無錫威孚公司合作開發(fā)了電控高壓共軌系統(tǒng)，分析了工作原理及其性能參數(shù)。同時，還將試驗中所使用的ECD-U2系統(tǒng)與威孚系統(tǒng)進(jìn)行了對比，分析二者差異及產(chǎn)生的原因以及應(yīng)用在柴油機(jī)上將產(chǎn)生的結(jié)果。 2.對電控系統(tǒng)進(jìn)行了標(biāo)定技術(shù)研究，采用EFS油泵試驗臺對電控系統(tǒng)進(jìn)行了噴油規(guī)律及噴油一致性研究，提出了利

3、用軟件補償保證電控噴油系統(tǒng)在柴油機(jī)上的噴油一致性。 3.開發(fā)了電控兩氣門柴油機(jī)燃燒系統(tǒng)和研究了電控高壓共軌系統(tǒng)控制策略，使兩氣門電控柴油機(jī)全面達(dá)到歐洲Ⅲ號排放標(biāo)準(zhǔn)，測試結(jié)果為：NOx=4.87g/kW.h，CO=1.097g/kW.h，HC=0.212g/kW.h，PM=0.0857g/kW.h。ELR試驗結(jié)果為：0.72m-1。 4.針對電控柴油機(jī)低速扭矩輸出提高之后碳煙排放升高的問題，分析了碳煙生成的原因，進(jìn)行了提高

4、噴射壓力和改變噴油定時等措施對電控柴油機(jī)降低低速全負(fù)荷煙度的研究，在常規(guī)措施不能奏效的情況下，提出采用預(yù)噴射形成部分預(yù)混合燃燒來降低柴油機(jī)低速全負(fù)荷碳煙排放。根據(jù)碳煙產(chǎn)生的燃燒機(jī)理，設(shè)計試驗方案：①增加預(yù)噴射與主噴射之間的間隔，使預(yù)噴射燃油有足夠的時間充分與空氣混合②增加預(yù)噴射燃油量，減少主噴射燃油量，以減少擴(kuò)散燃燒。研究結(jié)果表明：整個低速范圍內(nèi)，部分預(yù)混合燃燒都能起到降低柴油機(jī)全負(fù)荷排氣煙度的效果，部分工況降幅達(dá)50％，但采用預(yù)噴射與

5、僅有主噴射相比，采用預(yù)噴射后燃油消耗有所升高。 5.為了進(jìn)一步理解部分預(yù)混合燃燒在碳煙形成和碳煙氧化過程中的影響機(jī)理，對電控柴油機(jī)采用預(yù)噴射后的燃燒過程進(jìn)行了數(shù)值模擬。使用AVL公司的FIRE軟件，建立了燃燒過程數(shù)學(xué)模型，對有預(yù)噴射和無預(yù)噴射兩種燃燒過程進(jìn)行了數(shù)值模擬和計算結(jié)果分析，并得到結(jié)論：預(yù)混合燃燒通過減少柴油燃燒過程中碳煙的形成以達(dá)到降低柴油機(jī)的碳煙排放。 6.采用萃取法與離子色譜分析相結(jié)合的辦法分析了柴油中的硫