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改善重型柴油機燃油消耗的研究

不斷嚴格的排放法規(guī)促進各種先進技術應用在重型柴油機上，以降低排放和改善柴油機的燃油經(jīng)濟性。由于使用單一技術很難再大幅改善發(fā)動機的燃油消耗，因此將一些發(fā)展比較完善的技術相結(jié)合，便可彌補各系統(tǒng)自身的缺點。本文通過試驗，分析聯(lián)合使用具有較高有效平均壓力的小型發(fā)動機、高增壓渦輪增壓系統(tǒng)以及采用優(yōu)化燃燒系統(tǒng)等措施對重型柴油機燃油經(jīng)濟性的改善，同時使發(fā)動機NOx排放達到1.0g/kWh的法規(guī)要求。

重型柴油機時速達到80km/h時，僅有40%的總能量用于工作輸出，其余的60%能量以冷卻損失、排氣損失、摩擦損失和泵吸損失的形式消散。因而減少發(fā)動機燃油消耗的主要途徑是減少發(fā)動機摩擦和損失。試驗時，選定兩臺不同的發(fā)動機，其中一臺作為參考發(fā)動機，另一臺作為測試發(fā)動機。參考發(fā)動機的燃燒室為擠流口燃燒室，噴油嘴數(shù)目為8個，渦輪增壓采用單級渦輪增壓系統(tǒng)，排氣再循環(huán)系統(tǒng)采用高壓回路排氣再循環(huán)系統(tǒng)（HPL-EGR）。測試發(fā)動機為小型發(fā)動機，其燃燒室為矩形環(huán)槽燃燒室，噴油嘴數(shù)目可設定為8、9、10個，采用兩級渦輪增壓系統(tǒng)，以及高壓回路排氣再循環(huán)系統(tǒng)（HPL-EGR）和低壓回路排氣再循環(huán)系統(tǒng)（LPLEGR）。試驗保持車速80km/h，發(fā)動機運行負荷設定為35%。試驗結(jié)果顯示，采用小型化柴油機可減小摩擦損失；采用兩級渦輪增壓系統(tǒng)可提高渦輪增壓效率和減少泵吸損失，同時可降低1.4%的燃油消耗。此外，若選用不具有噴嘴葉片的固定容量渦輪增壓器，并利用雙回路排氣再循環(huán)系統(tǒng)，將進一步降低5.2%的燃油消耗。對燃燒室形狀和噴油嘴數(shù)目進行優(yōu)化可改善發(fā)動機的煙霧排放，同時有助于降低泵吸損失，可減少0.9%的燃油消耗。將上述措施聯(lián)合使用可降低發(fā)動機7.5%的燃油消耗。

Mori Ishii et al.SAE 2015-01-1256.

編譯：王祥