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《山东大学》 2010年
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非道路用欧Ⅱ排放单缸柴油机研究

王会良  
【摘要】:目前,在我国有关汽车方面的能源消耗和有害排放逐年增加,导致了我国石油能源紧张,并对环境造成了极大的危害。单缸柴油机在农业机械中得到了广泛的应用,但是随着对环保的日益重视,单缸内燃机产品要想得到健康持续发展,也必须将降低排气污染物的研究作为重中之重。 本文主要介绍单缸柴油机达到欧Ⅱ排放标准所进行的一系列结构和参数的研究、改进和试验工作。本次研究以大功率机型ZS1115为研究对象,通过燃烧系统、进排气系统、喷油系统等的研究改进,开发新一代达到欧Ⅱ排放限值的ZS1115H环保机型。在此基础上根据本次研究的经验教训逐步对其它机型进行研究改进,实现ZS系列机型的升级换代。 通过对气缸内气流运动的分析,确定燃烧室型式为厚口边、大凸台缩口ω型,并相应适当降低进气涡流比,加大活塞的压缩涡流、挤流和逆挤流等作用,使混合气的形成和燃烧较为完善;同时调整活塞和气缸的配缸间隙,调整活塞环的尺寸和形状,减少机油消耗率,降低CH和颗粒排放量。进气道采用螺旋气道,并根据燃烧室形状适当降低进气涡流,提高流量系数,使油气混合更均匀,同时降低了燃烧速度,使最高燃烧温度下降,减少NOx的排放量。通过对影响燃油喷射系统的因素进行优化,采用低惯量小压力室“P”型喷油器代替“S”系列喷油器,喷油泵由DP泵代替AD泵,提高了喷油压力和喷油速率;降低初始喷油率,降低预混合燃烧温度,从而降低NOx的排放量。在扩散燃烧期,加大燃油喷射率,确保有足够的燃油喷入燃烧室,实现快速燃烧,以降低碳烟和颗粒的排放量;调整喷油提前角,在保证经济性的前提下,尽量减小喷油提前角,缩短滞燃期,降低扩散燃烧期气缸内压力、温度上升速度,达到减少污染物生成量,降低噪声,实现柴油机节能环保的目的。试验结果表明:通过对燃油系统、进排气系统、燃烧系统等进行全新的设计研究,采取提高喷油压力、适当减小供油提前角、采取合适涡流比并增大燃烧室挤流作用、采用新断面形状活塞环增加燃烧室密封性等一系列机内净化技术,优化柴油机工作过程,有效的降低了燃油消耗和机油消耗,使缸内燃烧更加合理、充分,使CH、NOx和碳烟生成得到有效的控制,在保证整机性能比现有水平略有提升的前提下,减少废气污染物的排放。改进活塞组件、供油系统,使进气道、喷油规律、燃烧系统达到最佳匹配等一系列措施,不但使柴油机的动力性和经济性有了较大的提高,而且新机型除颗粒外,其它污染物顺利达到了欧Ⅱ排放标准,并且有较大的宽裕度,能够保证该机型批量生产时生产一致性能够达到欧Ⅱ排放标准要求。 ZS1115H型柴油机的研制成功,拉开了单缸柴油机改进提高的序幕,为单缸柴油机行业适应节能环保的现代发展趋势,提升产品档次打下了坚实的基础,为同类机型升级换代提供了研发思路和开发途径,将会对单缸柴油机行业的健康发展产生深远的影响。
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TK421.5

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【参考文献】
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