自然吸氣直噴式柴油機(jī)的負(fù)荷限制和排放研究

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自然吸氣直噴式柴油機(jī)的負(fù)荷限制和排放研究

成本和魯棒性是低功率密度應(yīng)用柴油機(jī)的關(guān)鍵因素。雖然壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)能夠利用渦輪增壓產(chǎn)生很高的功率密度輸出，但是自然吸氣式（NA）發(fā)動(dòng)機(jī)有著降低成本和避免系統(tǒng)復(fù)雜性的優(yōu)勢(shì)。利用一個(gè)單缸柴油機(jī)試驗(yàn)獲取的數(shù)據(jù)，研究了直噴（DI）和廢氣再循環(huán)（EGR）在NA發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用。這個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)根據(jù)速度、空燃比、廢氣再循環(huán)、燃油噴射壓力和噴油正時(shí)形成的譜圖在一個(gè)固定的進(jìn)氣歧管壓力下進(jìn)行試驗(yàn)。測(cè)量傳統(tǒng)氣體發(fā)動(dòng)機(jī)排放量及高速氣缸壓力數(shù)據(jù)，以顯示被研究的直噴自然吸氣式（NA-DI）發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷限制和排放。利用提高EGR率來減少NOx被證實(shí)在峰值功率輸出時(shí)會(huì)有相應(yīng)的損失。提高燃油噴氣定時(shí)能夠部分抵消峰值功率損失的缺陷，但以增大發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲為代價(jià)。部分預(yù)混低溫燃燒（LTC）方式可進(jìn)一步降低發(fā)動(dòng)機(jī)的煙塵和NOx排放。后處理使用的催化劑減少了NOx和煙塵的排放，但增加了柴油機(jī)汽車的成本和復(fù)雜性，為了降低燃油消耗率，EGR技術(shù)在低功率密度的直噴式柴油機(jī)上具有很大優(yōu)勢(shì)。

探討了使用現(xiàn)代燃油噴射系統(tǒng)的NA-DI柴油機(jī)的負(fù)荷限制和排放。使用一個(gè)單缸發(fā)動(dòng)機(jī)在系列條件下進(jìn)行測(cè)試，建立一個(gè)NA-DI系統(tǒng)的實(shí)際操作范圍，但在載荷-速度譜中選擇的發(fā)動(dòng)機(jī)EGR率要滿足每千克燃料產(chǎn)生的EI-NOx小于10g。試驗(yàn)得出，為降低發(fā)動(dòng)機(jī)煙塵和NOx的排放，相對(duì)于沒有排放限制的情況，最大允許的負(fù)荷必須有所降低。如果引入50%～60%的EGR率，則LTC方式可以使用操作譜中的一部分，從而進(jìn)一步降低煙塵和NOx排放。

Alejandro Plazas Torres et al. SAE 2012-01-0686.

編譯:王維