燃油喷射参数和EGR对柴油机排放的影响



燃油喷射参数和EGR对柴油机排放的影响

世界各地都在实施严格的排放法规，尤其是柴油机，同时减少其NOx和颗粒物排放是一项艰巨的任务。各生产厂商为使产品满足相应的排放法规，多采用选择性催化还原系统和柴油微粒过滤器等后处理系统，但这些后处理系统价格较为昂贵，不利于在印度等发展中国家进行推广。本文通过试验对发动机零部件和燃烧参数进行优化，以降低发动机排放，使其在满足印度BS-4排放法规的同时，尽可能取消或减少后处理系统的使用。

试验采用一台3.0L4缸直喷式柴油机，发动机配置2个气门，压缩比为17.5：1、燃油喷射系统采用喷射压力为160MPa的高压共轨系统，喷油嘴为7孔喷油嘴，倾斜角度为30°。试验主要分析高压共轨系统的轨压、主喷射正时、后喷射、废气再循环率和废气再循环温度对柴油机排放的影响。试验采用欧洲稳态循环，发动机根据不同的转速、扭矩和缸内平均有效压力设定了13种工作模式。利用试验设计方法确定所需试验次数和相应参数设置，对每一种设置参数下的稳态工作点，根据排放水平确定最优的标定值。在确定最优的标定值为11之后，通过改变一个参数而保持其它参数处于最优，对结果的鲁棒性也进行了验证，验证结果如下。

（1）通过对重型柴油机标定进行有效优化，发动机排放可显著降低。

（2）优化废气再循环率和废气再循环温度，可显著降低NOx排放，其它污染物排放不变；优化柴油后喷射可显著降低颗粒物排放，其它污染物排放不变。

（3）发动机在高负荷下工作时，升高高压共轨系统的轨压，可显著降低发动机颗粒物排放，但会增加NOx排放。

（4）高轨压结合冷却废气再循环和低流量喷油嘴，对于完全取消发动机后处理系统，以及同时满足BS-4排放法规具有巨大潜力。

（5）最小化有害污染物是在发动机标定时确定发动机最佳燃烧参数的有效方法。

RakheshB.etal.SAE 2015-01-2814.

编译：李臣