降低SOFIM柴油机排放的理论分析与试验研究

论文摘要

柴油机以较高的热效率及良好的可靠性,广泛应用于交通工程机械领域。随着世界范围内汽车排放法规的日益严格,柴油机排放问题更显突出。 本文采用广安—角田的油滴蒸发燃烧模型,并根据Zeldovich-NO的生成机理,以SOFIM柴油机的结构参数为依据,开发了针对该柴油机的NOx计算模拟软件,验证了该软件对NOx排放的预测能力。 本文在不改动SOFIM柴油机主要结构参数的情况下,为降低排放污染物,采用改变外部配件和调整供油系统参数的优化匹配法,并根据单因素轮换法的试验设计理论进行了柴油机优化匹配试验研究。选用增压器、喷油器、喷油泵以及供油提前角作为匹配因素,按照一定的轮换顺序,提出了降低柴油机排放污染物的优化匹配试验方案。 本文按照GB17691-2001规定的十三工况测试法,测量了柴油机在不同匹配因素水平下的排放值,分析了排放变化的规律和原因,得出了各种匹配因素的最优解。研究结果表明,选用进气压力和过量空气系数较大的增压器可以改善燃烧过程,降低PM排放,并且保持NOx排放变化不大;在保持较高的供油压力的条件下,适当增大喷孔孔径,可以降低NOx排放,并且不会显著增加PM排放;加大喷油泵柱塞直径,能增大喷油压力,改善燃油雾化效果,降低PM排放;适当的调整供油提前角可以使得滞燃期缩短,最高燃烧温度和燃烧爆发压力下降,NOx排放降低。

论文目录

• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 国内外对柴油机排放的要求
• 1.2.1 国外对柴油机排放的要求
• 1.2.2 国内对柴油机排放的要求
• 1.2.3 国内车用柴油机的排放现状
• 1.3 内燃机燃烧过程计算模拟的发展和概况
• 1.3.1 燃烧过程计算模拟的意义
• 1.3.2 柴油机燃烧模型
• 1.3.3 内燃机数值模拟的软件
• 1.4 本课题的背景和主要研究内容
• x生成模型及模拟计算'>第2章 NO_x生成模型及模拟计算
• 2.1 广安—角田燃烧模型的基本假设
• x浓度的计算模型的建立'>2.2 NO_x浓度的计算模型的建立
• 2.2.1 喷油规律计算
• 2.2.2 喷注轨迹的计算
• 2.2.3 空气卷吸量计算
• 2.2.4 燃油蒸发量计算
• 2.2.5 着火滞燃期的计算
• 2.2.6 燃烧放热率计算
• 2.2.7 小区温度的计算
• 2.2.8 燃烧产物的化学平衡计算
• x的化学反应动力学机理'>2.2.9 生成NO_x的化学反应动力学机理
• x排放预测值与实验实测值对比分析'>2.3 NO_x排放预测值与实验实测值对比分析
• 2.4 计算与试验结果的误差分析
• 第3章 降低排放措施及匹配试验设计
• 3.1 降低柴油机排放的措施
• x排放的难点'>3.2 降低颗粒与NO_x排放的难点
• 3.3 优化匹配试验的设计
• 3.3.1 试验设计理论
• 3.3.2 柴油机的优化匹配试验方法
• 第4章 发动机和试验设备简介
• 4.1 SOFIM柴油机简介
• 4.2 发动机排放测试分析系统
• 4.2.1 测试系统组成和主要设备
• 4.2.2 定容取样法（CVS）
• 4.2.3 测量原理
• 4.2.4 柴油机排气污染物的测量方法
• 4.2 5 试验现场的照片
• 4.3 试验步骤
• 第5章 降低柴油机排放的试验研究
• 5.1 原机排放污染物的分析
• 5.2 增压器对排放的影响及其匹配
• 5.2.1 增压器的匹配原则
• 5.2.2 对动力性和经济性的影响
• 5.2.3 增压器匹配对排放物的影响
• 5.3 喷油器对排放影响及其匹配
• 5.4 喷油泵对排放的影响及其匹配
• 5.5 供油提前角对排放的影响及其匹配
• 5.6 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢