改善柴油機性能、排放和燃油效率的試驗研究

改善柴油機性能、排放和燃油效率的試驗研究

國際能源統計局（IES）統計發現，中國、美國和印度是CO2排放最多的國家。世界各國政府都通過建立嚴格的法規，在源頭上控制CO2排放。零部件商和研究機構致力于研究各種優化技術的應用，如先進的燃油噴射系統、缸內燃燒優化系統、熱量管理和減小發動機摩擦等，以降低發動機排放，使其滿足相關法規要求。眾所周知，柴油機是所有發動機中效率最高的一種。對柴油機的改進多通過優化燃燒室設計、選擇合適的壓縮比以及提供可變的噴射時間、噴射壓力和噴射量。主要研究了通過優化燃燒室的幾何形狀，以改善柴油機的性能、排放和燃油消耗。

通過試驗和仿真對燃燒室相關參數進行分析，并將兩者的分析結果進行對比。試驗時，采用一款應用在輕型商用車上的0.625L排量單缸4沖程柴油機，并將其安裝在試驗臺架上，在給定的標準運行條件下進行。控制該柴油機轉速為1400r/min和3600r/min，用來模擬汽車的高速和低速行駛條件。試驗分別對柴油機活塞頂部形狀和噴油嘴突出量等參數進行了分析。其中，活塞頂部形狀有較寬和較淺兩種。噴油嘴突出量分別為2.1、2.6、3.1mm。通過控制某一變量的變化，分析改變該變量對柴油機性能的影響。仿真時，使用奧地利AVL公司的FIRE CFC仿真軟件，與試驗所設置的參數相同。兩者結果對比發現，試驗結果與仿真結果具有較高的一致性，活塞頂部形狀對柴油機性能和排放具有顯著影響。具有寬形狀頂部活塞的柴油機顯示出較好的燃燒特性，有效燃油消耗率有所降低，滿負荷運行條件下碳氧化物的排放較少。活塞頂部形狀較淺、噴嘴突出量為2.6mm時發動機排放最優；活塞頂部形狀較寬、噴嘴突出量為2.1mm時發動機排放最優。

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

編譯：李臣