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燃油噴射參數(shù)和EGR對(duì)柴油機(jī)排放的影響

世界各地都在實(shí)施嚴(yán)格的排放法規(guī)，尤其是柴油機(jī)，同時(shí)減少其NOx和顆粒物排放是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。各生產(chǎn)廠商為使產(chǎn)品滿足相應(yīng)的排放法規(guī)，多采用選擇性催化還原系統(tǒng)和柴油微粒過濾器等后處理系統(tǒng)，但這些后處理系統(tǒng)價(jià)格較為昂貴，不利于在印度等發(fā)展中國家進(jìn)行推廣。本文通過試驗(yàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件和燃燒參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以降低發(fā)動(dòng)機(jī)排放，使其在滿足印度BS-4排放法規(guī)的同時(shí)，盡可能取消或減少后處理系統(tǒng)的使用。

試驗(yàn)采用一臺(tái)3.0L4缸直噴式柴油機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)配置2個(gè)氣門，壓縮比為17.5：1、燃油噴射系統(tǒng)采用噴射壓力為160MPa的高壓共軌系統(tǒng)，噴油嘴為7孔噴油嘴，傾斜角度為30°。試驗(yàn)主要分析高壓共軌系統(tǒng)的軌壓、主噴射正時(shí)、后噴射、廢氣再循環(huán)率和廢氣再循環(huán)溫度對(duì)柴油機(jī)排放的影響。試驗(yàn)采用歐洲穩(wěn)態(tài)循環(huán)，發(fā)動(dòng)機(jī)根據(jù)不同的轉(zhuǎn)速、扭矩和缸內(nèi)平均有效壓力設(shè)定了13種工作模式。利用試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法確定所需試驗(yàn)次數(shù)和相應(yīng)參數(shù)設(shè)置，對(duì)每一種設(shè)置參數(shù)下的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)，根據(jù)排放水平確定最優(yōu)的標(biāo)定值。在確定最優(yōu)的標(biāo)定值為11之后，通過改變一個(gè)參數(shù)而保持其它參數(shù)處于最優(yōu)，對(duì)結(jié)果的魯棒性也進(jìn)行了驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果如下。

（1）通過對(duì)重型柴油機(jī)標(biāo)定進(jìn)行有效優(yōu)化，發(fā)動(dòng)機(jī)排放可顯著降低。

（2）優(yōu)化廢氣再循環(huán)率和廢氣再循環(huán)溫度，可顯著降低NOx排放，其它污染物排放不變；優(yōu)化柴油后噴射可顯著降低顆粒物排放，其它污染物排放不變。

（3）發(fā)動(dòng)機(jī)在高負(fù)荷下工作時(shí)，升高高壓共軌系統(tǒng)的軌壓，可顯著降低發(fā)動(dòng)機(jī)顆粒物排放，但會(huì)增加NOx排放。

（4）高軌壓結(jié)合冷卻廢氣再循環(huán)和低流量噴油嘴，對(duì)于完全取消發(fā)動(dòng)機(jī)后處理系統(tǒng)，以及同時(shí)滿足BS-4排放法規(guī)具有巨大潛力。

（5）最小化有害污染物是在發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定時(shí)確定發(fā)動(dòng)機(jī)最佳燃燒參數(shù)的有效方法。

RakheshB.etal.SAE 2015-01-2814.

編譯：李臣