基于多次噴射策略降低柴油機(jī)排放和噪聲的研究
由于各國對環(huán)境問題的關(guān)注,出臺了眾多嚴(yán)格的排放法規(guī),加之日益增加的燃油價(jià)格,使得對發(fā)動(dòng)機(jī)的研究主要集中于減少廢氣排放和改善燃油經(jīng)濟(jì)性兩個(gè)方面。柴油機(jī)雖然具有較高的燃油效率,但其排放較高,尤其是NOx排放及顆粒物排放,因而對同時(shí)降低NOx和顆粒物排放進(jìn)行了大量研究,其中低溫燃燒(LTC)策略便是一種同時(shí)降低NOx和顆粒物排放的方法。但是,運(yùn)用該策略的柴油機(jī)往往具有較高的燃燒噪聲,且CO、HC的排放過高。已有研究表明,采用多次噴射策略可有效降低CO、HC等未燃燒化合物的排放,同時(shí)也能有效降低燃燒噪聲。為此,對在LTC環(huán)境下的多次噴射策略進(jìn)行了研究,以降低柴油機(jī)排放和噪聲。
試驗(yàn)前,根據(jù)北美柴油的蒸餾曲線配置試驗(yàn)燃料,所配置試驗(yàn)燃料共包含13種可燃物。試驗(yàn)采用排量為0.83L、壓縮比為16.35的單缸柴油機(jī)。試驗(yàn)過程保持進(jìn)氣溫度和進(jìn)氣壓力分別為60℃和120kPa,保持燃油和冷卻液溫度為90℃。試驗(yàn)循環(huán)采用美國國家環(huán)境保護(hù)局規(guī)定的城市循環(huán)。排放測量采用氣體分析儀和煙度計(jì),通過對柴油機(jī)振動(dòng)頻率和缸內(nèi)壓力的解析確定輻射噪聲。試驗(yàn)采用的噴射策略共3種:單次噴射策略、2次噴射策略和3次噴射策略。結(jié)果顯示:①在LTC環(huán)境下,3次噴射策略顯示出較好的排放特性;②在2次噴射策略中,第1次噴射和第2次噴射的燃油分流比對點(diǎn)火延遲有重要影響;③增加第1次噴射時(shí)的噴油量,可有效降低HC和CO排放,并控制NOx排放和噪聲處于較低水平;④增加第3次噴射時(shí)的噴油量,可有效降低噪聲,同時(shí)維持HC和CO排放處于較低水平。此外,在LTC環(huán)境下,增加廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的使用率,在初始氧氣含量13%時(shí),EGR使用率約增加50%,進(jìn)一步改善了柴油機(jī)的排放。
Wonah Park et al.SAE
2015-01-0831.
編譯:王祥