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自然吸氣直噴式柴油機的負荷限制和排放研究

成本和魯棒性是低功率密度應用柴油機的關鍵因素。雖然壓燃式發(fā)動機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)動機有著降低成本和避免系統(tǒng)復雜性的優(yōu)勢。利用一個單缸柴油機試驗獲取的數(shù)據(jù)，研究了直噴（DI）和廢氣再循環(huán)（EGR）在NA發(fā)動機的應用。這個發(fā)動機根據(jù)速度、空燃比、廢氣再循環(huán)、燃油噴射壓力和噴油正時形成的譜圖在一個固定的進氣歧管壓力下進行試驗。測量傳統(tǒng)氣體發(fā)動機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)動機的負荷限制和排放。利用提高EGR率來減少NOx被證實在峰值功率輸出時會有相應的損失。提高燃油噴氣定時能夠部分抵消峰值功率損失的缺陷，但以增大發(fā)動機噪聲為代價。部分預混低溫燃燒（LTC）方式可進一步降低發(fā)動機的煙塵和NOx排放。后處理使用的催化劑減少了NOx和煙塵的排放，但增加了柴油機汽車的成本和復雜性，為了降低燃油消耗率，EGR技術在低功率密度的直噴式柴油機上具有很大優(yōu)勢。

探討了使用現(xiàn)代燃油噴射系統(tǒng)的NA-DI柴油機的負荷限制和排放。使用一個單缸發(fā)動機在系列條件下進行測試，建立一個NA-DI系統(tǒng)的實際操作范圍，但在載荷-速度譜中選擇的發(fā)動機EGR率要滿足每千克燃料產(chǎn)生的EI-NOx小于10g。試驗得出，為降低發(fā)動機煙塵和NOx的排放，相對于沒有排放限制的情況，最大允許的負荷必須有所降低。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，從而進一步降低煙塵和NOx排放。

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

編譯:王維