高压共轨电控柴油机适应商用车工况的排放标定研究

论文摘要

电控高压共轨系统是当今世界公认的先进柴油机技术,是满足日益严格的排放法规,提高柴油机的燃油经济性、动力性和安全性的有效手段之一和最具发展潜力的柴油机电控系统。其不但可以精确控制喷油定时和喷油量,还可以对喷油压力进行独立控制并可实现多次喷射。本文就是基于该系统对柴油机的燃烧方案进行了比较深入细致的研究,同时对大量控制参数的进行了优化标定和匹配,从根本上降低发动机的排放物的生成,满足国家排放要求。本文首先对当前国内外柴油机节能减排的技术措施进行了比较全面的分析,综合考虑到成本和研究的柴油机系统技术水平,结合自身特点选择了合适的技术路线从根本上达到国3排放标准。针对目标机型,在系统掌握柴油机电控高压共轨技术的基础上,从改善燃烧过程、减小排放物生成角度进行了燃烧系统开发,研究了缸内净化空气工作机理,对喷油嘴突出高度、缸盖涡流比等进行了优化。作者充分利用电控高压共轨系统的优势,深入研究了排放控制策略。对影响排放的主要因素如喷油正时、共轨压力、预喷射油量、预喷射间隔角等进行了分析,设计了科学合理的组合试验方法。并通过实机试验找出了对NOX、烟度、油耗的影响规律,在整机满足排放要求的前提下,实现了排放和油耗的折中,保证柴油机性能不恶化。论文结合商用车运行工况,完成了对系统控制参数的优化标定,实现了预喷射控制、共轨压力控制、喷射正时和油量的精确控制,使柴油机在稳态和瞬态工况下的烟度和NOX的排放得到大幅度减少。发动机台架试验表明,通过喷油系统匹配开发和控制MAP优化标定的柴油机在整个排放控制区显著改善,柴油排放性能有大幅度提高。同时在提高发动机的低速特性、改善驾驶性方面也有很好的效果,完全能够满足市场要求。本文所研究的高压共轨电控柴油机具有非常好的产品继承性、经济性、可扩充性等。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 排放法规概述
• 1.3 内燃机新技术
• 1.4 电控高压共轨柴油机技术
• 1.4.1 电控高压共轨技术介绍
• 1.4.2 典型高压共轨燃油喷射系统概述
• 1.5 本文的主要工作
• 1.5.1 本课题选题背景
• 1.5.2 本文研究的主要内容
• 第二章 国3 排放的技术路线分析
• 2.1 国3 排放的主流技术路线分析概述
• 2.2 控制车用柴油机NOX 排放的技术措施
• 2.3 EGR 技术降低 NOX的机理
• 2.4 SCR 技术降低 NOX的机理
• 2.5 应用高压共轨技术直接降低 NOX 的机理
• 2.6 本章小结
• 第三章 基于高压共轨系统的燃烧开发方案设计
• 3.1 柴油机排气污染物的形成
• 3.1.1 一氧化碳（CO）的生成机理分析
• 3.1.2 碳氢化合物（HC）的生成机理分析
• X）的生成机理分析'>3.1.3 氮氧化物（NO_X）的生成机理分析
• 3.1.4 微粒和碳烟的生成机理分析
• 3.2 柴油机的排放趋势的分析
• 3.2.1 运转参数的影响
• 3.2.2 燃油系统设计参数对排放的影响
• 3.3 基于高压共轨燃油喷射系统的燃烧方案设计
• 3.3.1 燃烧方案设计
• 3.3.1.1 喷嘴锥角
• 3.3.1.2 喷油嘴突出高度
• 3.3.1.3 涡流比
• 3.3.1.4 喷油压力
• 3.3.1.5 喷油规律
• 3.3.2 燃烧开发 DOE 设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 排放控制策略与标定优化研究
• 4.1 燃油喷射参数对发动机排放的影响
• 4.1.1 高压喷射
• 4.1.2 喷油速率控制
• 4.1.3 控制喷油正时
• 4.1.4 改进喷油嘴结构
• 4.1.5 实行多次喷射
• 4.2 高压共轨柴油机实现预喷射的作用和意义
• 4.3 标定优化方案的设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 高压共轨电控柴油机试验研究
• 5.1 发动机台架试验
• 5.1.1 喷嘴锥角确定
• 5.1.2 喷嘴突出高度优化
• 5.1.3 缸盖涡流比的优化
• 5.1.4 排放点100%负荷轨压范围的优化
• 5.1.5 排放工况A、B、C 转速部分负荷的轨压和正时的优化
• 5.1.6 预喷对发动机排放影响的试验研究
• 5.1.7 排放工况A、B、C 转速各负荷喷油规律的优化标定
• 5.2 发动机台架结果
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文