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柴油机低温燃烧燃烧及排放特性的试验研究

张翔宇  
【摘要】:低温燃烧是目前柴油机研究的热点课题,表现出了满足严格排放法规的潜力,燃烧控制的优化是实现高效清洁燃烧的关键。本文较系统研究了EGR率、燃油喷射参数、燃烧相位、含氧燃料对柴油机低温燃烧燃烧特性和排放特性的影响,并对不同EGR率条件下柴油机主要有害排放物的重要组分进行了研究。 本文首先研究了喷油参数、EGR率、燃烧相位和含氧燃料等对低温燃烧燃烧和排放特性的影响。结果表明,提高喷油压力是改善燃烧和降低排放的有效措施之一,尤其对改善高EGR情况下的性能和排放有利;采用EGR可以有效降低NOx排放,soot随EGR率的增大先升高后降低,但过大的EGR率会造成THC和CO排放的急剧升高,经济性恶化;燃烧相位控制的研究表明,控制适当的燃烧相位可以在实现低NO_x排放的条件下保持较好经济性,但早的燃烧相位容易造成压力升高率过高,需要在燃烧控制优化中加以重视。高EGR率条件下采用后喷改善soot、CO和THC的效果不明显,因而需要对低温燃烧过程后喷的作用机理深入研究;通过加入适当比例的含氧燃料对高EGR率(低NOx排放)下的soot排放改善作用显著,这从燃料特性的角度为实现高效、清洁低温燃烧提供了一个参考依据。 在此基础上,研究了不同EGR率下柴油机有害排放物中的NOx组分、THC中CH_4成分以及PM组分的变化规律。研究结果表明,NO_2和N2O在NOx中的比例都随着EGR率的增加先增大后减小,在EGR率为55%左右时达到峰值,远高于低EGR的情况;THC中的CH_4也随EGR率增大而增多(EGR率60%时占15%以上)。在一定的EGR率范围内,提高喷油压力可降低THC排放和其中CH4成分。对颗粒物的测试结果表明,EGR率的变化对颗粒物粒径和粒数分布具有重要影响。


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