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电控柴油机微粒排放的控制研究

郭鹏江  
【摘要】:柴油机电控技术是柴油机技术发展的重要方向之一,采用电控技术是改善柴油机排放的有效措施。随着排放法规的日益严格,降低机油耗和控制微粒排放是车用高速柴油机急需解决的一项重大的课题,为了适应柴油机的环保要求,进行了全方位的研究。 本文对控制柴油机微粒的排放进行了深入的研究,采用了以改进柴油机设计为核心的机内净化措施,并与排气后处理措施相结合。降低498电控柴油机微粒的机内净化措施主要有电控燃油分配式喷射技术(包括喷油泵凸轮型线、柱塞直径和喷油压力的合理设计、出油阀类型的选取、涡流比的降低、喷油器的优化、燃烧室的优化)和VNT技术;后处理方面主要是进行了氧化催化转换器的试验研究。另外还降低了机油耗并对活塞环、活塞环槽进行了合理的优化设计。 与此同时,对柴油机电控软、硬件系统也进行了基础性的研究。 作者在498柴油机上进行了电控分配式喷油系统、VNT系统/EGR系统和氧化催化反应器的综合匹配工作,测试498柴油机能否达到EURO3排放法规,降低微粒的排放。 本文的试验工作主要有: 1)对498原机的活塞和活塞环进行相关的设计改进,试制活塞组件,用AVL403机油耗测试仪按照要求测试。 2)在498原机上匹配氧化催化反应器。通过氧化后处理系统对柴油机排放影响的试验,探索后处理系统对发动机排气烟度,加速烟度的影响。 3)在498原机上进行VNT增压器的匹配,研究发动机每个工况点下不同VNT叶片位置对发动机性能和排放的影响,主要以低速扭矩,燃油经济性,排气烟度,加速烟度作为主要优化目标,确定该工况下的最佳VNT叶片位置,制成VNT电控脉谱。并与原机微粒排放进行比较。 4)在498柴油机上进行电控泵的匹配试验。首先以典型工况的排放为依据,进行机内的优化匹配。通过对供油量和供油时刻对发动机性能和排放影响的试验研究,在电控上位机系统中,确定电控脉谱。并与原机微粒排放进行比较。 5)完成VNT与电控分配式喷射系统的联合匹配。在保持发动机动力性的前提下,研究改变VNT的关度和动态提前角的大小对发动机的排气烟度的影响,并找出规律,对VNT脉谱和燃油脉谱进行修正。 6)综合匹配电控VNT、电控泵和后处理系统后,研究发动机十三工况微粒的变化情况。并且对电控提前角脉谱进行再次修正。 7)综合匹配电控VNT及EGR、电控泵和后处理系统后,检测匹配后的498的排放值是否达到欧Ⅲ排放法规的要求。 WP=104 通过试验研究,得出如下结论: 1)通过活塞组件的重新设计,将机油耗与燃油耗比控制在了1‰以内。 2)氧化催化反应器能氧化微粒中的SOF成分。 3)VNT还能大幅度降低柴油机的烟度低速排放,对改善加速烟度有良好效果。 4)电控燃油喷射系统在发动机的每一个工况选择最佳的动态提前角,与VNT的联合匹配,能精确控制空燃比,降低了排气烟度。 5)综合匹配电控VNT、电控泵和后处理系统后,微粒的排放量大大降低。 6)CA498柴油机上匹配电控分配泵、VNT及EGR系统以及氧化型后处理系统,能大幅度降低柴油机的排放。


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