绿色柴油机系列报道之三——正确认识柴油机的优势 提高柴油机的排放和技术的措施

正确认识柴油机的优势 柴油机是当前广泛使用的热能动力机械中热效率最高、能量利用最好、最节能的机型。柴油机的低速扭矩和燃油经济性比汽油机好。柴油机的有害物排放总体上低于汽油机,如不采取任何排放措施,则柴油机的CO、HC、CO_2有害物排放远低于汽油机,NOx排放与汽油机相当,但微粒排放(PM)则远高于汽油机,约为汽油机20～70倍,这些小颗粒(<2.5μm)由吸附了无数化合物的含碳     

温度对共轨柴油机起动性能的影响

以Bosch第2代高压共轨燃油喷射系统为基础,建立了高压共轨试验测控系统.研究了进气温度和冷却液温度对高压共轨柴油机起动时间和排放性能的影响规律.试验结果表明,在不同起动油量和不同主喷油提前角条件下,进气预热有利于缩短起动时间、降低排放;在起动时间一冷却液温度曲线和HC排放-冷却液温度曲线上均存在最佳冷却液温度点,该点的起动性能最好.     

柴油机代用燃料排放性能比对试验方案的选择

柴油机在燃用不同燃料时,其动力性能、排放性能、经济性能有很大区别。为研究代用燃料对柴油机排放性能的影响,必须设计出合理的对比试验方案。文中通过对样机燃用不同燃料的实际试验,研究分析各类试验方案的合理性,从而确定柴油机代用燃料排放性能对比试验的方案。     

2.0 L和2.2 L欧5柴油机噪声-振动-平顺性的改善

用户对车辆的舒适性提出了更高的要求。此外,还必须提高汽车性能和降低排放,以适应新环保法规。为了满足用户的需求,GMDAT汽车公司最近开发了新型2.0 L和2,2 L欧5 4缸增压柴油机。在提高功率、降低排放的同时,新型柴油机的噪声一振动一平顺性(NVH)性能在同类机型中达到了最好的水平。为了使该柴油机在NVH方面达到同类机型的最佳水平,进行了结构改进,通过目标设定和部署、方案确定和设计,以及借助于计算分析和燃烧试验研究及机械结构开发,对其NVH性能进行了改进。     

柴油机排放控制技术的探讨

车用柴油机有害排放物对环境的污染已成为严重的社会公害之一。通过对车用柴油机排放污染物的生成机理的分析 ,提出了控制车用发动机有害污染物排放的实用技术 ,改进柴油机排放性能 ,以满足日趋严格的排放法规。     

采用双段喷射改善二冲程柴油机的排放性能

在配有电控共轨系统和扫气系统的二冲程柴油机试验台上进行了3种不同喷油模式对柴油机燃烧及排放性能影响的试验研究。试验结果表明,单段早喷有助于实现低NOx和碳烟排放,但柴油机无法在高负荷下运行;标准喷射的排放很高;双段喷射表现出良好的性能,它实现了柴油机的柔和运行,并且在全负荷范围内使NOx和碳烟排放降低40%以上。在双段喷射基础上,利用高压喷射及内部EGR进一步改善了柴油机的排放。     

燃油2次喷射对柴油机性能的影响研究

研究了主喷射提前角和后喷射提前角对Ricardo Hydra单缸柴油机动力性能及排放性能的影响.结果表明.当该柴油机主喷射提前角为11°、后喷射提前角为3°时,柴油机最高爆发压力与采用单喷射时最高爆发压力相差不大,但平均有效压力却提高明显;随着喷油提前角的后移,烟度排放增加,NOx排放减少,HC排放增加.分析了主喷射和后喷射时该柴油机燃烧过程.     

柴油机的排放污染及控制措施

介绍了柴油机排放的污染物及其生成机理。在控制柴油机排放的措施中,首先介绍了提高柴油的着火性能、降低含硫量及使用柴油添加剂等;其次,阐述了改进柴油机的燃烧过程,即改进供油系统、改进供气系统、采用废气再循环技术等;最后,介绍了柴油机的排放后处理。     

柴油机高压共轨限压阀打开故障分析

前言为满足柴油机领域日益严苛的排放法规限值要求,电控系统作为改善柴油机排放性能的重要技术手段,已经得到全面应用。高压共轨燃油喷射技术作为电控系统中的重要一环,能够同时改善柴油机动力性能与排放性能。本文针对发动机台架试验中发生的两例高压共轨限压阀打开的故障,进行技术分析,供参考。     

AVL公司开发的小型化柴油机

要使排量1.05 L的3缸柴油机输出功率达到80 kW,是AVL公司小型化柴油机开发的下一目标。为了降低二氧化碳（CO2）排放并达到欧6排放标准,新开发机型要满足的关键准则是符合用户对动力和驾驶性能的期望,并使3缸柴油机结构的噪声-振动-平顺性性能接近4缸柴油机的水平。其结构方案以19 MPa的最高燃烧压力限值为依据,并按高比功率来确定冷却系统。为了满足用户进一步降低CO2排放法规的要求,一些小型化动力装置已被成功地引入市场。例如,Renault公司研发了用于驱动1 460 kg中级车型的1.5 L 80 kW柴油机。扫气容积约为1 L的3缸柴油机正是小型化策略的体现。     

超高压共轨柴油机油气室匹配仿真研究

介绍了超高压共轨系统工作原理,基于Fire软件分别建立了进气道和燃烧室的仿真模型,并在利用试验验证了模型准确性的基础上,通过模型分析了油、气、室参数间的匹配关系对超高压共轨柴油机性能的影响,为进一步改善柴油机的性能和实现油、气、室参数间的优化匹配提供了理论依据。结果表明:在超高压喷射条件下,同一喷孔直径匹配的涡流比越大(1.21~3.62范围内),越有利于改善柴油机性能,并且喷孔直径越大,改善的效果越明显,当3.62涡流比匹配0.30mm喷孔直径时,可获得最高的平均有效压力,并且此时具有最好的排放效果;同一喷孔直径匹配的燃烧室口径比越小,越有利于改善柴油机性能,并且喷孔直径越小,改善的效果越明显,当0.75燃烧室口径比匹配0.23mm喷孔直径时,可获得最佳的动力性和排放性。     

煤制柴油理化特性对柴油机排放性的影响

为研究煤制柴油理化特性对柴油机排放性的影响，在配备符合国Ⅵ排放标准的DOC+DPF+SCR+ASC后处理的柴油机上，通过国Ⅵ排放法规要求的WHTC、WHSC、WNTE循环测试D1(煤直接液化油与煤间接液化油按比例调和而成的油样)、D2(煤直接液化油添加十六烷值剂调和而成的油样)、G6-D1(D1油样与G6柴油按1∶1质量比混合而成的油样)、G6-D2(D2油样与G6柴油按1∶1质量比混合而成的油样)4种煤制柴油及国Ⅵ柴油的排放性能。结果表明：5种油样排放结果均符合国Ⅵ排放法规要求，其中D1煤制柴油综合排放性能最好，表明DDCL与DICL煤制柴油按比例进行调和并添加适当添加剂，可得到符合排放标准的高性能清洁煤制柴油。G6-D1与G6-D2油样排放性能满足国Ⅵ标准，且在PM与CO、THC排放方面相比G6柴油低了20%,具有一定优势，表明国Ⅵ柴油与煤制柴油混合后的油样综合了国Ⅵ柴油十六烷值高、成本低及煤制柴油硫含量低、多环芳烃含量低等优点，可形成高效清洁成本较低的煤制柴油。     

满足欧5排放法规的2.5 L柴油机的开发

日产汽车公司新开发的2.5 L直列4缸直喷式柴油机在同等级机型中具有超群的性能,并能满足欧5排放法规的限值要求。为实现这一性能,新型柴油机采用喷油压力高达200 MPa的共轨喷油系统、低压缩比,以及电机驱动的可变容量涡轮增压等技术。新开发的稀氮氧化物捕集催化转化器与先进的堇青石柴油颗粒滤清器组合,改善了柴油机的二氧化碳排放性能,降低了有害物排放,同时改善了燃油经济性。介绍了新型柴油机的概要及其性能。     

进气预混合H2-O2对柴油机热效率及排放的影响

利用1台小型车载式电解水H2‐O2发生器,将产生的微量H2和O2分别引入1台HC4132柴油机进气管中参与燃烧,对进气预混合 H2‐O2前后柴油机不同工况下当量空燃比、动力性、热效率及排放特性进行了对比试验。研究结果表明,进气预混合H2‐O2在柴油燃烧过程中的协同作用使得柴油机表现出良好的综合性能。外特性工况输出扭矩最大增加4．2％,炭烟、HC及CO排放最大降低幅度分别为25．71％,16．79％和11．64％;负荷特性测试中保持进气预混合H2‐O2前后输出扭矩不变,1100r／min时热效率最大提高3．81％,HC排放降低10．81％,炭烟排放降低28．33％,NOx排放略有增加。     

进气管喷气对柴油机加速加载过程的影响研究北大核心

为解决相继增压柴油机加速和加载过程中出现的排放性能恶化的问题,进行了进气管喷气系统的改造,建立了瞬态过程的控制与数据采集系统,在柴油机在加速、加载过程中进行了喷气试验。通过研究不同喷气压力、喷孔直径对柴油机进气压力、最高燃烧压力和平均指示压力以及排放性能的影响规律,得出了加速、加载过程中的喷气策略,有效地改善了相继增压柴油机加速、加载过程中的瞬态性能。     

国Ⅲ柴油机电控燃油系统技术路线角逐与前景

由于柴油机具有大扭矩、低油耗的特点,及随着现代柴油机技术的日益发展,使发动机的柴油化已成为节能减排措施之一。为了控制柴油机的排放,在已经强制实施的国Ⅲ排放法规下,实现汽车柴油机电控的方案是明确的最优解决措施和发展方向,即要求柴油机用电喷系统全面取代现有的机械式喷油系统。柴油机电喷技术属于汽车核心零部件技术,直接决定了车用柴油机的排放和综合性能水平。     

基于组合式电控单体泵的防爆柴油机系统研发

为改善现有矿用防爆柴油机车的排放性能及经济性,以某型柴油机为研究对象,通过对现有电控技术的分析,提出组合式电控单体泵系统为研究的技术路线。对其进行电控防爆改装,改装后并对其进行台架标定及性能测试,测试结果表明:改装后的柴油机CO、NO_X排放均有很大下降。该升级改造变动小,能达到预期排放性能及经济性目标,适于在煤矿上推广使用。     

柴油机应用非标柴油一二甲醚混合燃料的性能研究

对非标柴油—二甲醚混合燃料在柴油机上的应用进行研究.结果表明:燃用D50混合燃料柴油机动力性略有下降,但是排放性能大为改善,尤其是烟度;调整供油提前角对D50柴油机的动力性影响不大,供油提前角14°曲轴转角时柴油机的排放性能最佳;采用EGR技术可有效地降低NOx排放,但是在大负荷下加大废气引入量将会导致燃烧恶化,炭烟排...     

内部EGR对柴油机燃烧排放性能影响的研究

本文提出一种采用双峰排气凸轮实现内部EGR的方案,并利用AVL FIRE软件对某柴油机的工作过程进行三维数值模拟,研究了内部EGR对发动机进气过程中缸内气体流场、湍动能分布、O2浓度分布、放热率和燃烧排放物的影响规律,进行了采用与不采用内部EGR 8个工况的排放对比试验,验证了双峰排气凸轮方案对降低柴油机NOx排放的效果,为低成本改进柴油机的燃烧排放性能提供了参考。     

对车用柴油机国IV以上技术路线的思考

为降低柴油机的排放污染,使柴油机达到国IV以上排放要求,参考国际柴油机的排放技术,目前,主要有2条技术路线可供选择,即SCR技术路线和EGR技术路线。文章对这2种技术路线从结构特点、工作原理、优缺点进行比较分析,结果表明,柴油机在我国近期和远期,不同的车型应采取不同的技术方案,为我国柴油机达到国IV以上排放标准提供了参考。