基于多次喷射策略降低柴油机排放和噪声的研究

基于多次喷射策略降低柴油机排放和噪声的研究

由于各国对环境问题的关注，出台了众多严格的排放法规，加之日益增加的燃油价格，使得对发动机的研究主要集中于减少废气排放和改善燃油经济性两个方面。柴油机虽然具有较高的燃油效率，但其排放较高，尤其是NOx排放及颗粒物排放，因而对同时降低NOx和颗粒物排放进行了大量研究，其中低温燃烧（LTC）策略便是一种同时降低NOx和颗粒物排放的方法。但是，运用该策略的柴油机往往具有较高的燃烧噪声，且CO、HC的排放过高。已有研究表明，采用多次喷射策略可有效降低CO、HC等未燃烧化合物的排放，同时也能有效降低燃烧噪声。为此，对在LTC环境下的多次喷射策略进行了研究，以降低柴油机排放和噪声。

试验前，根据北美柴油的蒸馏曲线配置试验燃料，所配置试验燃料共包含13种可燃物。试验采用排量为0.83L、压缩比为16.35的单缸柴油机。试验过程保持进气温度和进气压力分别为60℃和120kPa，保持燃油和冷却液温度为90℃。试验循环采用美国国家环境保护局规定的城市循环。排放测量采用气体分析仪和烟度计，通过对柴油机振动频率和缸内压力的解析确定辐射噪声。试验采用的喷射策略共3种：单次喷射策略、2次喷射策略和3次喷射策略。结果显示：①在LTC环境下，3次喷射策略显示出较好的排放特性；②在2次喷射策略中，第1次喷射和第2次喷射的燃油分流比对点火延迟有重要影响；③增加第1次喷射时的喷油量，可有效降低HC和CO排放，并控制NOx排放和噪声处于较低水平；④增加第3次喷射时的喷油量，可有效降低噪声，同时维持HC和CO排放处于较低水平。此外，在LTC环境下，增加废气再循环系统的使用率，在初始氧气含量13%时，EGR使用率约增加50%，进一步改善了柴油机的排放。

Wonah Park et al.SAE

2015-01-0831.

编译：王祥