进气节流对柴油机性能和排放影响的试验研究

针对柴油机在进行国六排放标准试验时,WHTC循环试验中排气温度低,部分工况点达不到后处理器的起喷温度,SCR催化转化效率不佳的问题,在1台带有节气门的柴油机上开展了试验,研究了进气节流对柴油机排气温度、空燃比、排放和燃油消耗率等的影响。结果表明:低负荷时,节气门关度在0%～40%时,进气节流对柴油机性能和排放影响较小;节气门关度在40%～65%时,进气节流可以明显提高柴油机小负荷时的排气温度,且不会使发动机不透光烟度、CO、THC、NO_x显著增加;当节气门关度超过70%时,进一步增加节气门关度能迅速提升排气温度,但是会使发动机排放严重恶化,燃油消耗率迅速升高。     

3L柴油机冷起动技术评价

日益严格的排放法规要求现代柴油机后处理系统在起动后不久就必须变热并开始控制排放。介绍了几种新的专注于降低后处理激活温度的技术,但柴油机系统仍然需要向排气提供热能以便进行冷起动。研究评价了几种发动机技术,注重改善发动机系统向后处理系统提供热能,同时尽可能减小对燃油经济性和排放产生影响。研究在1台配有定制双回路废气再循环系统的现代共轨3L柴油机上进行。根据速度/负荷工况采用各种燃烧策略对该发动机低氮氧化物排放进行了标定。在本评价过程中,显示出具有强大潜力的技术包括涡轮旁通系统、排气门提前开启、停缸技术和发动机延迟起动技术。这些技术的性能通过1个发动机测试单元进行了比较,该测试单元通过编程模拟了FTP-75试验循环的第一部分。     

不同海拔下国六柴油机性能试验研究EI北大核心CSCD

基于高原环境模拟试验台架,研究了不同海拔下国六柴油机全负荷和40%负荷工况下的动力性、经济性及排放特性,同时探讨了4 000 m海拔下发动机持续运行在低转速大负荷工况柴油机颗粒物捕集器(DPF)堵塞的可能性。结果表明:全负荷和40%负荷工况下随着海拔的上升,发动机的进气流量、空燃比、有效热效率,排气氧浓度、排气压力呈非线性减小,有效燃油消耗率、排气温度、NO排放呈不同幅度增加;动力性、经济性下降明显,排放性能恶化;全负荷工况对海拔的变化更加敏感,特别是低转速和高转速的性能降幅较大;国六柴油机在4 000 m海拔下持续运行在低转速大负荷工况,DPF内大量颗粒物沉积但再生困难,较短时间内被堵塞。     

高低压EGR对重型柴油机性能影响的试验研究

针对一台两级增压的高压共轨重型柴油机,围绕高压废气再循环(HP_EGR)和低压废气再循环(LP_EGR)在不同工况下对重型柴油机的两级增压系统、进排气参数和排放特性的影响机理展开试验研究.研究结果表明:不同工况下,仅开低压EGR对柴油机的两级增压系统、进排气参数基本无影响,而仅开高压EGR对以上参数影响较大;中速中高负荷在开低压EGR时,可明显改善NO x与燃油消耗率(BSFC)和NO x与烟度的Trade-off关系;而高速开高压EGR时,也可明显改善NO x与BSFC的Trade-off关系,但烟度会出现小幅度恶化趋势;在高速高负荷点开高压EGR时,存在由于泵气损失降低带来油耗下降和燃烧恶化带来油耗升高的平衡点,但在高速低负荷点并未出现类似平衡点;在高低压EGR分配策略方面,中速中高负荷时以低压EGR为主,高速低负荷时以高压EGR为主,高速高负荷时以高压EGR为主,低压EGR为辅,从而实现较低原排的同时拥有较好燃油经济性和烟度.     

4缸柴油机停缸仿真及试验研究

采用停缸技术对小型4缸柴油机的燃油消耗率和排放进行了仿真和试验研究。利用GT-Power建立模型并模拟了停缸位置对燃油消耗率的影响,结合传热损失等因素确定了试验停缸位置。在断油式停缸和断油断气式停缸模式下进行试验和燃烧分析。试验结果表明:停缸后缸内等容度降低;断油式停缸后燃油消耗率和NOx增大但炭烟减少;断油断气式停缸后部分试验点燃油消耗率降低,但NOx和炭烟排放增加。     

进气节流对车用柴油机性能影响的试验研究

为了满足DPF主动再生温度需求,研究了进气节流对柴油机性能的影响.在某款高压共轨柴油机进气道加装电子节气门,在转速为1600 r/m in和2000 r/m in时,选取低、中、高三个典型负荷,研究不同节气门关度下进气流量对柴油机过量空气系数、燃油消耗率、排气温度及排放特性的影响.试验结果表明:随着节气门关度的增大,发动机过量空气系数逐渐减少,在低速中负荷条件下过量空气系数最大能降低14％;燃油消耗率随着节气门关度的增加呈现先下降后上升的趋势;进气节流可以显著提高排气温度;进气节流增加会导致CO排放和烟度的恶化,在较小的节气门关度下,T HC和NO x排放有所改善.     

过氧化物添加剂改善HCCI发动机低负荷失火的研究

为了改善汽油HCCI发动机在低负荷的失火,通过在90号汽油中添加不同种类和不同质量的过氧化物,在一台改造过的4缸柴油机的第4缸进行HCCI燃烧试验,研究了添加剂对HCCI燃烧过程的影响。试验结果表明,在发动机转速为1 400 r/min时,使用90号汽油的HCCI发动机只能在高负荷下运行;加入过氧化物添加剂后,着火时刻提前、缸压和放热率峰值升高,燃烧向低负荷区域大幅度拓展;添加相同质量分数的不同种类过氧化物,二叔丁基过氧化物(DTBP)作用最明显。相同当量比的稳态工况下,随二叔丁基过氧化物质量分数增加,着火和燃烧放热提前、燃烧持续期缩短,失火得到有效改善,负荷范围得到拓宽。但过高的添加剂质量分数会使发动机高负荷爆震可能性增加,发动机转速为1 400 r/min下,二叔丁基过氧化物的质量分数2%左右为最佳值。     

东风牌汽车停缸节油单片机控制试验研究

经分析指出，在东风牌汽车上实行停缸节油时，只靠车速和单一油门位置极限这两个控制参数，是不能保证发动机始终被控制在燃油经济区工作的。介绍了停缸节油控制模式的优化决择、单片机电控器的设计及匹配试验结果。运用道路负荷法所得数据进行的台架试验及道路对比试验结果表明，停缸节油效果是明显的。     

停缸技术对汽油发动机油耗及运行参数的影响

文章介绍了车用汽油机在部分负荷下使用停缸技术后,对发动机经济性产生的影响,详细介绍了节油原理及发动机运行工况。阐述了停缸后对发动机进气、排气、燃烧等相关参数产生的影响,说明了停缸技术负荷受限的原因。     

采用低压废气再循环改善轿车柴油机燃油经济性及瞬态控制

柴油机是客、货牵引车的最重要动力源。从全球温室效应的影响看,降低柴油机排放的任务十分紧迫。随着对日益增加的氮氧化物(NO_x)、颗粒(PM)和二氧化碳排放的关注,提出了严格的排放法规。未来的排放法规要求采用先进的排放控制技术,如选择性催化还原、稀氮氧化物捕集器和废气再循环技术。废气再循环被广泛用于降低排放。用一种低压废气再循环技术降低轿车柴油机排放,改善发动机的燃油经济性。对1台排量为7 L、装备有低压废气再循环系统的轿车柴油机开展了试验研究。在稳态和瞬态运行工况下,使用低压废气再循环系统比使用常规高压废气再循环系统更能获得改进燃油耗的效果。在发动机处于中速、中等负荷时,使用低压废气再循环系统可降低燃油耗,而NO_x和PM排放并不受影响。     

通过控制活塞振动降低柴油机燃烧噪声

现在,乘用车柴油机需要满足各种不同的要求,如低噪声、低燃油耗、低排放,以及高输出功率。改善噪声的关键是降低燃烧噪声,也就是降低柴油机敲缸噪声。降低柴油机敲缸的传统方法是减少由燃油预喷射引起的燃烧激振力、附加发动机机体加强筋或利用隔声罩改善噪声传递特性。然而,这些方法都有负面影响,如燃油经济性恶化、成本/质量增加。因此,需要依靠改进发动机结构来降低噪声。通过发动机试验分析了从活塞、连杆、曲轴到发动机机体的噪声传递路径和振动特性,认定活塞共振是噪声源。为了吸收活塞垂直运动产生的共振能量,设计了带有动态阻尼器的新型活塞销结构,它能产生与活塞反向的共振。验证了采用这一新技术降低柴油机敲缸的效果。     

整车转鼓循环与发动机台架排放试验关联度分析

分析了轻型车的排放转鼓循环试验和发动机台架试验之间的差异,进行了BJ1033轻型车转鼓试验和它装配的2.5 L排量4缸增压中冷柴油机台架试验,探讨了整车和发动机的CO,HC,NOx排放随时间和工况的变化关系。提出了整车排放分担率的指标,用整车分担率和发动机分担率表征各整车运行工况和发动机工况对排放的贡献。建立了整车运行工况与发动机台架试验工况之间的联系,运用灰色关联理论,分析了整车排放试验十五工况与发动机排放台架试验十三工况之间的关联度。结果表明:整车循环中,长时间的中高车速及加速工况下的排放分担率大;发动机台架试验中,中高转速、中高负荷工况点的排放分担率大;发动机怠速和高速低负荷点与整车循环排放关联度最高。     

EGR对车用柴油机性能影响的试验研究

结合某废气涡轮增压和高压共轨小型4缸柴油机国Ⅳ排放达标工作,进行了计算机在线实时控制EGR对柴油机性能影响的试验研究,通过试验分析了EGR对NOx、烟度、排气温度、燃油消耗率的影响规律,并对EGR率与喷油提前角的匹配作了进一步的研究。结果表明,为降低柴油机NOx排放,不同工况应采取不同的EGR率;烟度、排气温度、燃油消耗率均随着EGR率的增加而增大;EGR率和喷油提前角应实现良好的匹配,才能保证NOx排放和燃油消耗率都能达到要求,其中小EGR率匹配小喷油提前角,大EGR率匹配大喷油提前角。     

两级相继增压对柴油机低负荷性能影响的试验研究

为综合提升陆用与船舶柴油机中低转速工况动力性、经济性和排放性能，搭建发动机性能试验台架，分别从增压系统性能、柴油机燃烧和整机性能三个方面，对比研究了低压级增压、高压级增压、两级增压和两级相继增压四种增压方式对某型柴油机的性能影响。研究结果表明：柴油机运行在推进特性中低转速工况下，与其他增压模式相比，两级相继增压模式能显著提高进气流量，而不引起增压压力的大幅度增加，缸内最高燃烧压力远离极限值，因此可适当增加喷油量，实现中低转速工况较高的扭矩输出；在高温富氧燃烧条件下虽然NO_x排放略有增加，但两级相继增压模式通过排气能量的合理利用，获得了泵气功的收益和燃油消耗率的降低；在推进特性30%负荷下，与低压级增压相比，两级相继增压泵气平均有效压力提升0.019 3 MPa,燃油消耗率降低4.9 g/（kW·h）,经分析得出两级相继增压为柴油机在低负荷工况下最优的增压模式方案。     

EVCT对直喷汽油机燃烧和微粒排放的影响

本文研究了排气门关闭正时（EVCT）耦合点火正时（IT）对火花点火汽油直喷（GDI）发动机在5种不同工况下燃烧、性能和微粒排放的影响。研究结果表明，EVCT的延迟导致燃烧持续期（CA5-CA90）延长和燃烧中心（CA50）延迟。而IT的提前可以提前CA50，缩短燃烧持续期。EVCT结合IT可有效改善发动机油耗和微粒排放，有效燃油消耗率（BSFC）可降低4.66%，微粒总数最多可减少95%。随着负荷或转速的增加，EVCT对微粒排放和燃料消耗的影响减弱。     

再生制动回收能量增大对混合动力卡车燃油耗及排放特性的影响

为了证明增加回收再生制动能量与混合动力卡车的燃油经济性和废气排放特性之间的关系进行了一系列试验。研究人员在混合动力-传动系台架试验装置的发动机上,组合排气后处理装置,改变混合动力-传动系统的结构和混合动力控制方法,以及回收减速能量控制方法,以此研究混合动力卡车的燃油经济性和排放特性。研究表明,即便在3～15km的低的制动速度下进行混合动力卡车的再生制动控制,总再生电能提高14.7%,燃油经济性提高3.1%。此外,高效率发动机驱动的混合动力卡车的废气排放温度与柴油机卡车相同,排放性能得到了改善。     

进气节流对柴油机性能影响的试验研究EI北大核心CSCD

针对柴油机排气SCR后处理装置在排气温度较低时性能不佳问题,在WP10柴油机进气系统上设置了进气节流阀,进行了进气节流对柴油机排气温度、排放和油耗等影响的试验研究。结果表明:进气节流可明显提高柴油机小负荷时的排气温度,随着节流度的加大,在一定范围内不会引起发动机油耗和PM与NOx排放的明显增加,但当节流度超过一定范围,影响会明显增加,且转速越高,影响的幅度越大。     

基于柴油机排气热管理的喷油策略控制试验研究

为有效满足柴油机中低转速、中小负荷工况下颗粒捕集器(DPF)主动再生时的工作温度需求,利用发动机台架试验研究了中低负荷稳态工况下主喷正时、近后喷及次后喷参数等排气热管理主动控制措施对缸内燃烧过程、排气热状态及排放性能的影响规律。稳态试验结果表明:推迟主喷提前角缩短了滞燃期,燃烧持续期延长,缸内最高燃烧压力及峰值温度下降,瞬时放热率峰值减小且燃烧重心后移,同时燃油消耗率及烟度略有增加,DOC入口温度提升也不明显;引入近后喷使得缸内最高燃烧压力降低,但放热率第二峰值及后燃期有所增加,近后喷油量与主-近后喷间隔角的合理匹配能适当提高DOC入口温度,最高增幅可达19.3%,同时也能有效改善NOx排放和烟度;次后喷油量的增加能显著提升DPF入口温度,最大增幅达70%,但会导致燃油消耗率及HC逃逸量增加。依据样机全工况排温分布状态提出各区域升温喷油控制策略:低负荷区域采用"近后喷+次后喷"的喷油组合,并且采用较大喷油量;中大负荷区域逐渐减少近后喷,直至无近后喷,同时将主喷适当提前。     

车用重型柴油机二级增压系统模拟及试验研究

针对某车用重型柴油机进行了二级增压系统匹配研究,根据产品开发目标要求选择了高、低二级增压器。采用GT-Power软件建立了二级增压柴油机仿真模型,并对柴油机外特性稳态工况性能进行了模拟计算,分析了二级增压系统能量分配对柴油机性能的影响规律。建立了二级增压柴油机测试平台,并进行了外特性、万有特性及排放特性试验。模拟及试验结果表明,二级增压系统可以大幅提高柴油机低速扭矩,改善燃油经济性,拓宽柴油机燃油经济性运行区域,大幅降低柴油机PM排放。     

可变排量发动机技术与停阀机构的发展动向(上)

2003年6月中旬,本田汽车公司推向市场的Inspire轿车搭载停缸发动机,即是一种可变排量发动机(见图1)。这种V6发动机在低负荷时,单排气缸的进、排气门停止动作,以降低泵吸能量损失,有利于提高发动机的燃油经济性。本文对可变排量发动机在汽车上应用的历史和技术发展动向作概要介绍。