基于欧-Ⅵ柴油机排气热量管理主动控制措施研究

利用发动机台架试验研究了中低负荷稳态工况下进气节流阀、喷油提前角、喷射压力和后喷等排气热量管理主动控制措施对排气温度的影响,并基于欧-Ⅵ排放法规要求的瞬态测试循环(world harmonized transient cycle,WHTC)验证排气温度提升的效果。稳态试验结果表明:与进气节流阀不工作时相比,在进气节流阀开度约15%~20%时排气温度提高了140℃左右,NOx排放减小,PM排放和燃油消耗率均增大;喷油提前角和喷射压力的改变对排气温度影响较小,对NOx排放、PM排放和燃油消耗率影响较大;后喷角度和后喷油量的合理匹配,可以提高排气温度约70℃。WHTC测试循环试验结果表明:排气温度在整个循环内均得到有效提升,怠速工况和低负荷工况提升尤为明显。     

高原环境下进排气节流对柴油机性能的影响

为了研究高原环境下进排气节流对柴油机性能的影响,基于高原环境,对一台废气涡轮增压柴油机进行了台架试验,分别研究了进气节流和排气节流对柴油机进气量、燃烧、排气温度、排放、油耗的影响。结果表明：采用进气节流、排气节流均会使柴油机进气量降低,缸内最高压力降低,最大燃烧放热率增大,缸内燃烧温度上升,排气温度升高,排放增加,油耗上升。但随着转速的增加,进气节流与排气节流的影响趋势却有所差异。在柴油机转矩为50 N·m,转速为1 400 r/min、1 800 r/min、2 200 r/min的3个工况下,进气压力降低25 k Pa时,排气温度分别提升75℃、60℃、52℃,NOx排放分别增加160×10^-6、140×10^-6、114×10^-6,烟度分别增加0.079 FSN、0.062 FSN、0.052 FSN,比油耗分别增加4.4 g/（k W·h）、5.5 g/（k W·h）、7.4 g/（k W·h）;而排气背压升高25 k Pa,排气温度分别提升35℃、50℃、62℃,NOx排放分别增加67×10^-6     

基于轻型柴油车的柴油机氧化催化器入口温度升温特性及策略研究

选取了高、中、低负荷的3个典型工况,研究了进气节流及喷油策略对柴油机缸内燃烧过程、排放性、经济性及柴油机催化氧化器(diesel oxidation catalyst,DOC)入口温度的影响,得到全工况区域的DOC入口温度的升温策略。试验结果表明:随进气节流阀开度减小,进气流量降低,压缩压力下降,燃烧始点滞后,最高燃烧压力下降,循环指示功降低;HC排放得到抑制,其他排放恶化;DOC入口温度得到有效提升,负荷越小,温升效果越显著。喷油规律耦合进气节流发现,主喷提前角的推迟使得滞燃期缩短、后燃加重,DOC入口温度小幅度提升;近后喷油量增加可提高DOC入口温度,推迟近后喷,DOC入口温度先增大后降低,存在最佳的近后喷时刻。依据样机全工况排温分布特征,提出了不同工况区域DOC入口温度升温控制策略。     

WHTC测试循环的排气温度控制试验

为了提高SCR系统在实用中转化效率,国Ⅴ排放法规增加了WHTC测试循环,采用不同的手段来提高排气温度,以提高SCR系统转化效率。第一种手段引入进气节流阀减少进气量之后,WHTC测试循环的排气温度有大幅提高,排温提升50℃以上。第二种相同的中冷前温度,在使中冷器停水后,中冷后温度可以提高50°C,WHTC测试循环的排气温度提高幅度最大也可达50°C。试验结果证明,进气节流阀是一种极为有效的提高排温的手段,而中冷器冷却水的控制也是一种低能耗的排温控制措施,可以作为第一种手段的有效补充。     

提高柴油机排气温度方法对比分析

通过对比节流阀、排气背压、轨压后喷和非冷却EGR等多种常见提高排气温度的方法,分析各种方法对排温、排放、废气量和油耗的影响,通过试验对提升排温能力较大的节流阀和排气背压进行瞬态验证。试验结果表明,排气背压能够在油耗增加最小的前提升下将尾气提升到需求的温度。     

柴油机排放颗粒物试验研究

为了适应国六阶段柴油机排放的要求,对某柴油机进行排放颗粒物台架试验,研究和测试进气相对湿度、进气阻力、排气背压、介质温度等参数对排放颗粒物的影响,并用同一台样机验证试验的有效性,试验结果表明:进气阻力、排气背压、介质温度3个参数对试验结果有一定影响,其中排气背压对试验结果影响较大,进气相对湿度对柴油机排放颗粒物排放基本无影响。研究成果有助于对减少柴油机颗粒排放的研究、设备故障的排查和管理。     

文曲利管排气再循环系统在涡轮增压柴油机上的应用研究

以一台 D6 114涡轮增压柴油机为研究对象 ,采用了一套带文曲利管的排气再循环系统进行了试验研究。试验结果表明 ,该系统在高工况下能克服平均排气压力低于平均进气压力的困难 ,方便地实现排气再循环。研究了在不同工况下柴油机的 NOx 排放、烟度和比油耗随 EGR率的变化规律以及 EGR的冷却效果对 NOx 排放的影响     

排气和中冷前进气节流对柴油机性能和排放特性的影响

通过先后分开调节安装在涡轮机后和中冷前的两个蝶形阀,来模拟研究排气节流和中冷前进气节流对发动机外特性性能及排放的影响。试验结果表明:增加排气节流后,低速时,发动机性能和排放特性变化较小;而中高速时,发动机排气背压和排气温度会明显升高,动力性和燃油经济性也会明显恶化,CO和THC比排放及核膜态和聚集态颗粒总数量浓度都明显增加,氮氧化物(NOx)比排放明显降低。增加中冷前进气节流后,发动机的动力性和燃油经济性只略微变差,变化很小,但在低速时排气温度明显升高。中冷前进气节流增加后对排放影响较大,尽管CO比排放只是略微升高,但THC比排放和核膜态颗粒总数量浓度排放都明显降低,在最大转矩转速附近对应超细颗粒总数量浓度和聚集态颗粒总数量浓度排放也明显降低。     

基于欧VI排放标准的中型柴油机排气热管理试验研究

尾气后处理的转化效率受排温影响,而柴油机中低负荷下排温较低,难以满足要求。以某中型柴油机为对象,针对影响排温的进气节流阀(IAT)、电控废气旁通阀(EWG)和排气背压阀(EAT)进行了中低负荷稳态点控制策略的试验研究。试验结果表明:在满足低排放和低油耗的前提下,仅靠单一排气热管理措施难以提高排温,须两种或两种以上措施合理匹配,共同作用。基于此,提出了可行的排气热管理方案,并在WHTC测试循环下验证了该方案可使试验柴油机在保证经济性和排放的变化在可接受范围内,满足排温要求。     

国五重型柴油车实际道路排放试验研究及优化

基于重型柴油车排气污染物车载测量方法(PEMS)和技术要求,选择一台匹配3.76 L柴油共轨发动机的重型厢式卡车,对比研究了原车方案、配备进气节流阀方案和增加排气管包裹方案的道路NO_x排放差异,并最终确定满足HJ 857-2017国五车载排放标准的最优方案,以及分析研究最优方案拓展到变型车和其他项目的可行性并得出工程应用规范。试验结果表明:该车型在同样的测试条件下,由于发动机是基于ETC排放循环开发的,原车方案在低速低负荷区域为获得较好的油耗性能NO_x排放未得到较好的优化,实际道路排放测试结果不符合车载法要求;配备进气节流阀方案可以获得最佳的实际道路NO_x排放性能,但会牺牲一定的经济性,同时增加车辆成本;相比节流阀方案,仅采用排气管包裹方案可以满足车载法要求,且不影响原车性能。