?

基于分析工具的柴油機(jī)燃油消耗優(yōu)化

空氣質(zhì)量是影響人類健康的主要因素之一。各國(guó)政府已經(jīng)制定了相關(guān)法律、法規(guī)限制發(fā)動(dòng)機(jī)排放，防止空氣污染。因而，制造商需要采用各種技術(shù)減少發(fā)動(dòng)機(jī)排放。中型柴油機(jī)在全球商用車范圍內(nèi)發(fā)揮著重要作用。在中型柴油機(jī)的各種排放中，NOx是其中最關(guān)鍵的一種。因而，了解柴油機(jī)燃燒過程中NOx的形成，對(duì)減少和控制NOx排放起著非常重要的作用。同時(shí)，減少柴油機(jī)排放和燃油消耗是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)的任務(wù)。本文對(duì)柴油機(jī)NOx排放和顆粒物的形成進(jìn)行了介紹，并給出一種全面的方法，即在不影響發(fā)動(dòng)機(jī)排放的同時(shí)降低燃油消耗。

柴油機(jī)排放的NOx來自4種途徑：熱力NOx（溫度高于1500℃時(shí)，空氣中氮?dú)夂脱鯕夥磻?yīng)生成）、燃料燃燒NOx（燃料中含氮化合物在燃燒過程中進(jìn)行熱分解，繼而進(jìn)一步氧化生成）、快速溫度型NOx（燃燒時(shí)空氣中的氮和燃料中的碳?xì)潆x子團(tuán)如CH等反應(yīng)生成）和N2O轉(zhuǎn)化形成的NOx。優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)可影響上述4種NOx的形成。試驗(yàn)時(shí)，測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)為一臺(tái)4.8L渦輪增壓直噴柴油機(jī)，其與一臺(tái)日本堀場(chǎng)PF4216主動(dòng)測(cè)功機(jī)相連。柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、扭矩及排放分析儀取樣均通過專門的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制。測(cè)功機(jī)上配備日本堀場(chǎng)7500D氣體排放分析裝置，該裝置包含用于HC測(cè)量的離子化檢測(cè)器、用于NOx測(cè)量的化學(xué)發(fā)光分析儀、用于CO和CO2測(cè)量的非色散紅外氣體分析儀燃油噴射開始時(shí)間、燃油噴射持續(xù)時(shí)間、噴射壓力以及共軌系統(tǒng)軌道壓力下測(cè)試柴油機(jī)排放。同時(shí)，采用李斯特公司7351 CST燃油流量計(jì)測(cè)量柴油機(jī)燃油消耗，采用納威司達(dá)公司基于Matlab開發(fā)的CALGEN V1.5工具對(duì)所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。采用汽車整體分析軟件GTDRIVE V7.3.4對(duì)整車進(jìn)行仿真，仿真所用循環(huán)工況包括歐洲穩(wěn)態(tài)測(cè)試循環(huán)（ESC）和歐洲瞬態(tài)測(cè)試循環(huán)（ETC）。主動(dòng)測(cè)功機(jī)試驗(yàn)表明，燃油噴射開始時(shí)間和共軌系統(tǒng)軌道壓力是影響燃燒優(yōu)化最重要的因素，發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗最高改善了3.5%，NOx排放約改善了2.2%。整車仿真則表明，適中的后橋減速比可以很好地平衡整車燃油消耗和動(dòng)力性之間的關(guān)系。

Sérgio Leal Soares et al.SAE 2015-36-0321.

編譯：李臣