非道路多缸小缸径柴油机排放控制措施

GB20891—2007《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法（中国I、Ⅱ阶段）》已经实施,我们公司的相关多缸小缸径柴油机样机已经顺利通过Ⅱ阶段鉴定。本文将我们为应对GB20891—2007所采取的措施及相关经验介绍一下。     

非道路多缸小缸径柴油机排放控制措施

GB20891-2007<非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国Ⅰ、Ⅱ阶段)>已经实施,我们公司的相关多缸小缸径柴油机样机已经顺利通过Ⅱ阶段鉴定.本文将我们为应对GB20891-2007所采取的措施及相关经验介绍一下.     

直喷式二冲程柴油机超细颗粒物排放特性的试验研究

研究了直喷式二冲程柴油机的超细颗粒物排放特性,考察了负荷、转速、喷油嘴孔径以及燃料对排气中超细颗粒物数量浓度以及质量浓度的影响。研究结果表明:在不同的工况下,超细颗粒物的数量浓度和质量浓度没有明显的相关性;随着负荷的增大,排气中超细颗粒物的质量浓度增大,而数量浓度不一定增大;在低负荷时,排气中颗粒物数量浓度在450r/min时明显高于750 r/min,高负荷时则相反;在选择喷油嘴时,喷孔小的超细颗粒物排放水平不一定好;柴油中加入一定量的DMC,则排气中颗粒物数量浓度在低负荷时明显高于柴油,高负荷时低于柴油;而质量浓度明显低于柴油。     

增压器结构参数对非道路直喷式柴油机排放性能的影响

结合某型增压柴油机的开发研制过程,为合理匹配柴油机和涡轮增压器,设计了不同0-0截面积的涡轮壳,不同进口直径的压气机叶轮和不同出口直径的涡轮叶轮.研究了增压器结构参数对柴油机排放和油耗的影响,排放试验参照中国非道路柴油机八工况法.试验研究结果表明,改变涡轮0-0截面面积和压气机叶轮进口直径对发动机排放和油耗影响较大,而改变涡轮叶轮出口直径作用不太明显.综合比较排放和油耗,最终选定方案8增压器与发动机匹配.     

风冷非道路柴油机排放特性研究

利用车载排放检测仪(SEMTECH)和电子低压冲击仪(ELPI)进行了某非道路风冷非增压柴油机的气态污染物的测量和排放颗粒物粒径及质量分布特征研究.试验按照非道路柴油机排放标准规定的工况进行测量.试验结果表明:试验用非道路柴油机气态污染物中NOx的排放较差;微粒数量排放均成单峰对数正态分布,积聚模态微粒数浓度随负荷增加而增大,随负荷的减小积聚模态的粒径分布向小粒径方向移动,变化规律与车用柴油机相似,但粒径整体要大于车用柴油机;不同粒径微粒的质量呈双峰分布,分别对应积聚模态和粗粒子模态,积聚模态微粒对总质量排放的贡献较大,但与车用柴油机相比分担率有所不同.     

车用柴油机排放控制现状与技术进展

本文简要介绍了车用柴油机排气污染的特点，分析了我国车用柴油机排放控制现状和存在的主要问题。针对目前国内外的研究状况，从燃料、燃烧和排气后处理三方面概述了控制柴油机排放的技术措施，并总结了车用柴油机达到欧一Ⅲ排放标准所需采取的技术对策。     

扭矩储备系数对非道路直喷式柴油机排放性能的影响

以一台非道路直喷式柴油机为样机,研究了扭矩储备系数φtq和供油提前角对其排放和经济性能的影响。排放试验参照欧盟非道路柴油机八工况法,测取了该机PM、NOx、HC、CO排放量和油耗等参数。根据该机的工作需求,对φtq为18％和20％时不同供油提前角下的性能进行了研究。结果表明。该机在φtq为18％,供油提前角为12℃A时的排放完全满足欧-II排放标准;φtq为20％时,PM和NOx排放不能同时满足欧-II排放标准。φtq由18％增加到20％后,PM排放量有较大幅度的上升,并且对供油提前角的变化变得敏感,CO有所上升, NOx有所下降,对HC排放影响最小。随着供油提前角的增加,该机PM和CO排放量显著下降,NOx排放上升明显,HC排放变化幅度不大,油耗下降,φtq为18％、供油提前角为12．5℃A时的油耗最低为218．1 g／(kW·h)。     

非道路中小功率增压柴油机排放控制试验研究

为了改善非道路用中小功率直喷增压柴油机3100E的排放性能,使之达到2008年开始实施的美国环境保护局(EPA)第4阶段非道路用柴油机排放标准的要求,通过试验优化了高压油管内径、减压阀容积、供油提前角等喷油系统参数及燃烧室几何形状,系统研究了这些参数对发动机NOx和颗粒物(PM)排放的影响。试验结果表明,在保持发动机动力性及经济性的情况下,合理优化匹配喷油系统参数和燃烧室设计,可以改善该机的燃烧过程,有效降低发动机的有害物排放量,使之达到美国环境保护局第4阶段排放标准。     

非道路柴油机氧化亚氮排放特性试验研究

基于非道路稳态和瞬态循环,对装配铜基选择性催化还原系统的某柴油机氧化亚氮N₂O排放特性进行试验研究。结果表明：稳态循环和冷、热起动瞬态循环下,N₂O比排放均较高,比排放分别为147.1、130.2、150.2 mg/(kW·h);稳态循环中,发动机负荷降低,N₂O排放增加;瞬态循环中,N₂O与原机NO_x排放特性相同;冷起动时的N₂O排放主要来自NH₃的氧化,主动再生可以大幅降低N₂O排放。     

乙醇柴油添加剂对柴油机颗粒排放及其挥发氧化特性影响

研究了乙醇柴油及燃油添加剂对柴油机颗粒排放及其挥发氧化特性的影响。采用热重分析法分析柴油机燃用不同燃料时排气颗粒物的可溶性有机物挥发性、碳烟样品和颗粒物氧化特性。研究结果表明:含添加剂的乙醇柴油颗粒物排放远低于0#柴油的颗粒物排放,降幅在50%以上。颗粒在热失重过程中经历颗粒失水干燥、可溶性物质氧化和烟煤基元发生氧化反应三个阶段。与0#柴油相比,乙醇柴油及柴油添加剂能降低颗粒物中的可挥发部分质量份额,且乙醇柴油的效果最佳。乙醇及柴油添加剂有助于降低碳烟起燃温度和最大氧化速率对应的温度;与0#柴油相比、N5E10、N5E10XY0.1%和N5E10CN0.3%的碳烟最大氧化速率对应的温度依次降低了39、92、146℃。     

柴油机排气颗粒浓度和粒径分布特征试验研究

研究了6114柴油机不同工况下排气颗粒的数浓度、体积浓度和粒径分布特征,测试工况下柴油机排气颗粒数浓度均呈包括核模态（峰值粒径为10nm-20nm）和积聚模态（峰值粒径为50nm～80nm）的双峰对数正态分布。高转速下排气颗粒数浓度和体积浓度大于中间转速时的数浓度和体积浓度。相同转速下,颗粒体积浓度随负荷增加而增大,而数浓度高转速下随负荷增大而增加,中间转速下随负荷增加没有规律性变化。相同转速下,积聚模态数浓度随负荷增加而增大,核模态数浓度高转速下随负荷增大而增加,但在中间转速下随负荷增加无规律性变化。相同转速下,随负荷增加,核模态峰值粒径有减小趋势。中间转速下积聚模态峰值粒径随负荷增大先增大后减小,高转速下积聚模态峰值随负荷变化无明显变化。中间转速下排气颗粒的核模态峰值粒径小于高转速下核模态的峰值粒径,积聚模态峰值粒径大于高转速下积聚模态的峰值粒径。排气颗粒中核模态粒子占有较大的数量百分比,积聚模态粒子占有较大的体积百分比。     

直喷式柴油机排放微粒尺寸分布特性

在一台单缸柴油机上用SMPS微粒测量装置测量了不同运转条件(如转速、负荷变动、怠速运行、燃油喷射定时等)下柴油机排放微粒尺寸与浓度分布,分析了柴油机微粒排放尺寸分布和数量浓度的特征及其主要影响因素．结果表明,发动机负荷变化对微粒排放的影响较大,在各种负荷下大部分排放微粒都是碳核模式的超细或纳米尺寸微粒,而质量上以累积模式颗粒占主要部分,发动机冷机起动和怠速运行时产生的大部分排放微粒是碳核模式粒子,喷油提前角对排放微粒浓度和尺寸分布有显著影响．     

非道路风冷柴油机降低NO_x和PM排放研究

为了改善非道路F292风冷柴油机的NOx和PM排放性能,通过试验研究了不同燃烧室、EGR率和供油提前角的影响,在满足发动机动力性及经济性的情况下,优化匹配这些参数,满足美国环保局非道路第Ⅳ阶段排放标准。试验结果表明,EGR率为5.75%、10°CA BTDC供油提前角、燃烧室口径比为0.4和径深比为2条件下性能达到最优。     

降低非道路用增压柴油机NOx和PM排放的试验研究

为了改善非道路用涡轮增压直喷395E柴油机的排放性能,试验研究了供油提前角、喷油器喷孔直径和启喷压力、喷油器安装倾角等喷油系统参数及燃烧室几何形状对发动机Nox和PM排放的影响.试验结果表明:采用较小喷孔直径(0.23mm)、较小供油提前角(8°CA)、径深比(2.857)和口径比(1.06)适中的缩口哑铃型燃烧室时,Nox、Nox+HC、CO和PM排放分别降低到6.30、7.05、0.90和0.233g/(kW·h),达到了美国EPA第四阶段非道路用柴油机排放标准的要求.     

柴油机缸内碳烟颗粒形成过程与尺寸分布特性

采用了唯象的半经验碳烟排放模型,考虑了碳粒成核、表面成长、凝结和氧化的基本过程,模拟计算了柴油机缸内燃烧条件下缸内碳烟形成过程中的活性基核、碳粒核的生成规律及碳粒尺寸分布规律,并对碳烟排放进行了分析。计算结果表明:燃烧温度和混合物当量比对初始碳核的生成有很重要的影响,碳核粒子首先在活塞凹坑底部的浓混合区域生成,随燃烧的扩散过程,燃烧室中心位置和凹坑唇边挤流区相继出现较高浓度的基核,但存在浓度相位差,缸内不同位置生成碳粒数量和尺寸分布是不同的,不同尺寸范围的碳粒数量和质量之间存在对应关系。     

非道路用柴油机燃油消耗率分析及预测

通过对国内外非道路用柴油机样本的分析和统计,得到了加权燃油消耗率与标定工况燃油消耗率的关系以及各类柴油机加权燃油消耗率与其标定功率的数学模型和标准差,为预测及评估柴油机的燃油消耗率水平提供了依据;首次对加权燃油消耗率的不确定度因素进行了分析,根据建立的数学模型评估了国内外非道路用柴油机的燃油消耗率水平,研究结果表明:与国外非道路用柴油机相比,国内非道路用柴油机燃油消耗率还存在明显的差距.     

柴油机排气颗粒尺寸的研究综述

从柴油机排气颗粒物尺寸的定义和分类、测量微粒的仪器、测量微粒尺寸的影响因素、微粒尺寸分布特点和目前所面临的问题等几个方面介绍了当前柴油机排气颗粒物尺寸的研究状况及发展趋势。     

喷雾特性对改善柴油机性能的试验研究

本文概括地介绍了为改善CR2柴油机的性能,应用激光全息技术对柴油机的喷雾特性(雾场中不同直径范围油滴的频谱分布、空间分布、时间分布、喷注的贯穿度及锥角)进行了初步试验研究。试验采用了不同喷孔长径比与不同压力室参数的长型多孔式喷油嘴,经与柴油机匹配,获得了比较满意的整机性能指标;为合理选择与进气系统、燃烧室的几何形状达到良好匹配的喷油嘴结构参数及喷孔布置提供了依据。