柴油機后處理系統(tǒng)熱管理優(yōu)化試驗研究

吳堃　劉屹　成薛峰　杜明　房濤　宋志良

摘 要：針對柴油機后處理系統(tǒng)熱管理進行了優(yōu)化，提出新的方案，并與原方案進行試驗對比。通過轉(zhuǎn)轂C-WTVC試驗對比，新包裹方案排溫提升具有一定效果，整體T6溫度差距較小，城郊高速工況T6溫度完全重合。分析為城區(qū)工況加減速較多，城郊高速工況廢氣流量偏高，導致包裹材料改善對排溫提升一定效果。

關鍵詞：熱管理 排溫 工況

1 引言

柴油機因具有獨特的優(yōu)勢，而廣泛運用于日常的生活之中如：工程機械，汽車發(fā)動機等[1]。柴油機的動力來源就是將柴油經(jīng)過高壓噴射到缸內(nèi)，與進入缸內(nèi)的空氣進行混合燃燒對外做功，所以燃燒的過程產(chǎn)生了大量的熱，這些的熱量一部分做功，還有一部分進行熱傳遞，剩下的熱量隨著廢氣排出氣缸[2]。這些廢氣具有一定的熱量和能量，假如能夠更好的利用，將是一個非常不錯的前景。

本文在原方案的基礎上進行的優(yōu)化，設計出新的方案。分別進行轉(zhuǎn)轂穩(wěn)態(tài)點測試，轉(zhuǎn)轂進行C-WTVC瞬態(tài)排溫驗證以及道路進行空載四檔城區(qū)1000rpm長怠速與1200rpm長怠速排溫測試。得出新方案在T6有一定的提溫效果，在道路試驗測試中新方案T3至T6溫降可提升一定范圍的溫度效果。有了試驗數(shù)據(jù)的支撐，可以更好的在此基礎下一步的優(yōu)化和設計。

2 試驗驗證

本次的試驗分別安排在發(fā)動機試驗臺架上和整車在城區(qū)道路進行的，發(fā)動機的主要技術參數(shù)如表1所列，整車的技術參數(shù)如表2所列以及整車試驗圖如圖1所示。

在試驗中保持環(huán)境倉保持溫度30℃±1、道路環(huán)境溫度偏差±2℃。這樣最大限度的減少環(huán)境溫度對試驗結(jié)果造成的影響。原后處理的方案為：前管包裹材料及厚度與后處理包裹材料與厚度：原排氣彎管本身采用隔熱保溫護套進行包裹[3]，保溫隔熱護套由內(nèi)外兩層材料組成，內(nèi)層是火山巖編織層，自然狀態(tài)壁厚5.0mm，外層為不銹鋼箔，壁厚0.15mm，后處理內(nèi)部厚度為6毫米。原方案包裹狀態(tài)如圖2所示：在此基礎上我們進行了一些優(yōu)化，設計出新方案，具體如下：前管包裹沿用原方案，并在原方案基礎上增加10mm彈簧包裹，包裹編制層內(nèi)填充玻璃纖維;后處理方案由6mm壁厚更改為8mm壁厚，內(nèi)層填充玻璃纖維，新方案包裹狀態(tài)如圖3所示。

試驗方案：將新包裹方案與原方案分別按進行下列試驗過程進行排溫測試。

1、轉(zhuǎn)轂穩(wěn)態(tài)點測試，穩(wěn)定轉(zhuǎn)速1000rpm、1200rpm、1300rpm、1400rpm，各轉(zhuǎn)速進行油量為5mg、10mg、15mg、20mg的排溫測試;

2、轉(zhuǎn)轂進行C-WTVC瞬態(tài)排溫驗證;

3、道路進行空載四檔城區(qū)1000rpm長怠速與1200rpm長怠速排溫測試。

3 實驗結(jié)果及分析

3.1 轉(zhuǎn)轂穩(wěn)態(tài)點測試結(jié)果

圖4顯示了新方案與原方案T4偏差?？梢钥闯鐾ㄟ^新方案與原方案轉(zhuǎn)轂穩(wěn)態(tài)點測試可看出，新方案T4溫度在小負荷工況有一定的提升效果。圖5顯示了新方案與原方案T6偏差。通過新方案與原方案轉(zhuǎn)轂穩(wěn)態(tài)點測試可看出，新方案小負荷T6溫度有一定的提升效果。

3.2 C-WTVC排溫結(jié)果

通過轉(zhuǎn)轂C-WTVC試驗對比如圖6所示，新包裹方案排溫提升具有一定效果，整體T6溫度差距較小，城郊高速工況T6溫度基本重合。分析為城區(qū)工況加減速較多，城郊高速工況廢氣流量偏高，導致包裹材料改善對排溫有一定的提升效果。

3.3 道路測試結(jié)果

進行了新方案的道路測試結(jié)果如表3所示。空載四檔城區(qū)1000rpm長怠速30分鐘測試，新方案T3至T6溫降可提升20℃;空載四檔城區(qū)1200rpm長怠速30分鐘測試，新方案T3至T6溫降可提升22℃。

4 結(jié)論

（1）轉(zhuǎn)轂穩(wěn)態(tài)點測試，新方案排溫無明顯提升，轉(zhuǎn)轂C-WTVC對比：由于加減速工況較多，廢氣流量較大，對T6無明顯提溫效果。

（2）道路實測對比：空載四檔1000rpm長怠速行駛30分鐘，新方案T3至T6溫降可提升20℃;空載四檔1200rpm長怠速行駛30分鐘，新方案T3至T6溫降可提升22℃。

參考文獻：

[1]吳恒，程曉章，韋偉.DPF再生溫度控制策略研究[J].合肥工業(yè)大學學報，2020，43（6）：731-735.

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[3]焦運景，紀麗偉，封煜.柴油機Urea-SCR系統(tǒng)催化轉(zhuǎn)化器結(jié)構(gòu)對NOx轉(zhuǎn)化效率影響的研究[J].內(nèi)燃機，2015，16（4）：14-16.