改善柴油机性能、排放和燃油效率的试验研究

改善柴油机性能、排放和燃油效率的试验研究

国际能源统计局（IES）统计发现，中国、美国和印度是CO2排放最多的国家。世界各国政府都通过建立严格的法规，在源头上控制CO2排放。零部件商和研究机构致力于研究各种优化技术的应用，如先进的燃油喷射系统、缸内燃烧优化系统、热量管理和减小发动机摩擦等，以降低发动机排放，使其满足相关法规要求。众所周知，柴油机是所有发动机中效率最高的一种。对柴油机的改进多通过优化燃烧室设计、选择合适的压缩比以及提供可变的喷射时间、喷射压力和喷射量。主要研究了通过优化燃烧室的几何形状，以改善柴油机的性能、排放和燃油消耗。

通过试验和仿真对燃烧室相关参数进行分析，并将两者的分析结果进行对比。试验时，采用一款应用在轻型商用车上的0.625L排量单缸4冲程柴油机，并将其安装在试验台架上，在给定的标准运行条件下进行。控制该柴油机转速为1400r/min和3600r/min，用来模拟汽车的高速和低速行驶条件。试验分别对柴油机活塞顶部形状和喷油嘴突出量等参数进行了分析。其中，活塞顶部形状有较宽和较浅两种。喷油嘴突出量分别为2.1、2.6、3.1mm。通过控制某一变量的变化，分析改变该变量对柴油机性能的影响。仿真时，使用奥地利AVL公司的FIRE CFC仿真软件，与试验所设置的参数相同。两者结果对比发现，试验结果与仿真结果具有较高的一致性，活塞顶部形状对柴油机性能和排放具有显著影响。具有宽形状顶部活塞的柴油机显示出较好的燃烧特性，有效燃油消耗率有所降低，满负荷运行条件下碳氧化物的排放较少。活塞顶部形状较浅、喷嘴突出量为2.6mm时发动机排放最优；活塞顶部形状较宽、喷嘴突出量为2.1mm时发动机排放最优。

Rehan Shaik et al.SAE 2015-26-0099.

编译：李臣