基于分析工具的柴油機燃油消耗優化

?

基于分析工具的柴油機燃油消耗優化

空氣質量是影響人類健康的主要因素之一。各國政府已經制定了相關法律、法規限制發動機排放，防止空氣污染。因而，制造商需要采用各種技術減少發動機排放。中型柴油機在全球商用車范圍內發揮著重要作用。在中型柴油機的各種排放中，NOx是其中最關鍵的一種。因而，了解柴油機燃燒過程中NOx的形成，對減少和控制NOx排放起著非常重要的作用。同時，減少柴油機排放和燃油消耗是一項具有挑戰的任務。本文對柴油機NOx排放和顆粒物的形成進行了介紹，并給出一種全面的方法，即在不影響發動機排放的同時降低燃油消耗。

柴油機排放的NOx來自4種途徑：熱力NOx（溫度高于1500℃時，空氣中氮氣和氧氣反應生成）、燃料燃燒NOx（燃料中含氮化合物在燃燒過程中進行熱分解，繼而進一步氧化生成）、快速溫度型NOx（燃燒時空氣中的氮和燃料中的碳氫離子團如CH等反應生成）和N2O轉化形成的NOx。優化發動機參數可影響上述4種NOx的形成。試驗時，測試發動機為一臺4.8L渦輪增壓直噴柴油機，其與一臺日本堀場PF4216主動測功機相連。柴油機轉速、扭矩及排放分析儀取樣均通過專門的數據采集系統和計算機自動控制。測功機上配備日本堀場7500D氣體排放分析裝置，該裝置包含用于HC測量的離子化檢測器、用于NOx測量的化學發光分析儀、用于CO和CO2測量的非色散紅外氣體分析儀燃油噴射開始時間、燃油噴射持續時間、噴射壓力以及共軌系統軌道壓力下測試柴油機排放。同時，采用李斯特公司7351 CST燃油流量計測量柴油機燃油消耗，采用納威司達公司基于Matlab開發的CALGEN V1.5工具對所采集數據進行處理。采用汽車整體分析軟件GTDRIVE V7.3.4對整車進行仿真，仿真所用循環工況包括歐洲穩態測試循環（ESC）和歐洲瞬態測試循環（ETC）。主動測功機試驗表明，燃油噴射開始時間和共軌系統軌道壓力是影響燃燒優化最重要的因素，發動機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力性之間的關系。

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

編譯：李臣