小型非道路柴油機(jī)低排放控制技術(shù)研究.pdf

1、小型非道路柴油機(jī)在我國應(yīng)用廣泛,而單缸柴油機(jī)作為最具代表性的一類,是工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、林業(yè)機(jī)械、漁業(yè)機(jī)械及發(fā)電機(jī)組等機(jī)械設(shè)備的主要動力源,隨著社會對能源與環(huán)境問題的日趨關(guān)注,單缸柴油機(jī)面臨著節(jié)能環(huán)保的巨大挑戰(zhàn)。因此結(jié)合我國小型非道路柴油機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀,開展高性能低排放小型非道路柴油機(jī)的研究工作具有重要實用價值及學(xué)術(shù)意義。
　　 本文針對我國燃料供應(yīng)現(xiàn)狀及單缸柴油機(jī)受結(jié)構(gòu)和用途限制的特點,以EH24單缸柴油機(jī)為研究對象,從機(jī)內(nèi)凈化

2、的角度出發(fā),研究分析降低單缸柴油機(jī)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(jìn)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(nèi)油氣混合過程,改進(jìn)燃燒室結(jié)構(gòu),科學(xué)設(shè)置燃油噴注在燃燒室內(nèi)的周向及軸向分布,促成燃油和進(jìn)氣的時間與空間的細(xì)化和配置,同時降低進(jìn)氣道渦流比使之與高壓噴油相匹配,改善混合氣形成和擴(kuò)散燃燒過程。分析得出了單缸柴油機(jī)節(jié)能減排的途徑

3、和措施,改進(jìn)后的柴油機(jī)排放指標(biāo)基本達(dá)到了美國EPA第Ⅳ階段法規(guī)限值。
　　 利用三維虛擬仿真技術(shù),對燃油供給系統(tǒng)與燃燒系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行協(xié)同匹配設(shè)計,分析了不同參數(shù)變化對排放結(jié)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(jìn)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(jìn)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(jié)果顯示,標(biāo)定工況時改進(jìn)方案的泵端壓力達(dá)到62.8MPa,嘴端最高壓力達(dá)到了70.8MPa,較原機(jī)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(jìn)手段對優(yōu)化方案進(jìn)行進(jìn)一步分析,更直觀地研究了缸內(nèi)燃燒過程的變化。整機(jī)排放試驗結(jié)果證明,經(jīng)過精心設(shè)計和細(xì)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