基于分析工具的柴油機燃油消耗優(yōu)化

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基于分析工具的柴油機燃油消耗優(yōu)化

空氣質(zhì)量是影響人類健康的主要因素之一。各國政府已經(jīng)制定了相關(guān)法律、法規(guī)限制發(fā)動機排放，防止空氣污染。因而，制造商需要采用各種技術(shù)減少發(fā)動機排放。中型柴油機在全球商用車范圍內(nèi)發(fā)揮著重要作用。在中型柴油機的各種排放中，NOx是其中最關(guān)鍵的一種。因而，了解柴油機燃燒過程中NOx的形成，對減少和控制NOx排放起著非常重要的作用。同時，減少柴油機排放和燃油消耗是一項具有挑戰(zhàn)的任務(wù)。本文對柴油機NOx排放和顆粒物的形成進行了介紹，并給出一種全面的方法，即在不影響發(fā)動機排放的同時降低燃油消耗。

柴油機排放的NOx來自4種途徑：熱力NOx（溫度高于1500℃時，空氣中氮氣和氧氣反應(yīng)生成）、燃料燃燒NOx（燃料中含氮化合物在燃燒過程中進行熱分解，繼而進一步氧化生成）、快速溫度型NOx（燃燒時空氣中的氮和燃料中的碳氫離子團如CH等反應(yīng)生成）和N2O轉(zhuǎn)化形成的NOx。優(yōu)化發(fā)動機參數(shù)可影響上述4種NOx的形成。試驗時，測試發(fā)動機為一臺4.8L渦輪增壓直噴柴油機，其與一臺日本堀場PF4216主動測功機相連。柴油機轉(zhuǎn)速、扭矩及排放分析儀取樣均通過專門的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計算機自動控制。測功機上配備日本堀場7500D氣體排放分析裝置，該裝置包含用于HC測量的離子化檢測器、用于NOx測量的化學(xué)發(fā)光分析儀、用于CO和CO2測量的非色散紅外氣體分析儀燃油噴射開始時間、燃油噴射持續(xù)時間、噴射壓力以及共軌系統(tǒng)軌道壓力下測試柴油機排放。同時，采用李斯特公司7351 CST燃油流量計測量柴油機燃油消耗，采用納威司達公司基于Matlab開發(fā)的CALGEN V1.5工具對所采集數(shù)據(jù)進行處理。采用汽車整體分析軟件GTDRIVE V7.3.4對整車進行仿真，仿真所用循環(huán)工況包括歐洲穩(wěn)態(tài)測試循環(huán)（ESC）和歐洲瞬態(tài)測試循環(huán)（ETC）。主動測功機試驗表明，燃油噴射開始時間和共軌系統(tǒng)軌道壓力是影響燃燒優(yōu)化最重要的因素，發(fā)動機燃油消耗最高改善了3.5%，NOx排放約改善了2.2%。整車仿真則表明，適中的后橋減速比可以很好地平衡整車燃油消耗和動力性之間的關(guān)系。

Sérgio Leal Soares et al.SAE 2015-36-0321.

編譯：李臣