国六轻型柴油机PN排放试验研究.pdf
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1、内燃机与配件w w w n r j p j c n设计研究国六轻型柴油机P N排放试验研究宋军太,王明明,张勇,房瑞雪(潍柴动力股份有限公司,山东 潍坊 )摘要:为探究国六柴油机P N排放的影响因素,本文以某国六轻型柴油机为研究对象,研究万有工况P N原排的分布特点,以及主喷提前角、轨压、预喷、近后喷、E G R率、进气节流阀开度等参数对单一工况P N原排和WH S C循环P N排放的影响;同时还研究了P N排放和NO x排放之间的相关性.研究结果表明:万有工况,随着转速增大,P N排放整体上呈上升的趋势,随着扭矩的升高,P N排放呈降低的趋势;主喷提前角、轨压、E G R率对P N排放的影响
2、较显著;而预喷间隔角、预后喷油量对P N排放影响较小;P N比排放与NO x比排放存在此消彼长的T r a d e o f f关系,并且存在一个拐点,当NO x比排放低于拐点后,P N比排放会大幅度上升.对于WH S C循环,增加主喷提前角与轨压可以较大程度降低P N排放,但NO x排放会增加明显.关键词:P N排放;柴油机;E G R;NO x中图分类号:T K 文献标识码:A文章编号:X()S t u d yo nP NE m i s s i o no fC H I N A L i g h tD i e s e lE n g i n eS o n gJ u n t a i,W a n gM
3、 i n g m i n g,Z h a n gY o n g,F a n gR u i x u e(W e i c h a iP o w e rC o,L t d,S h a n d o n gW e i f a n g )A b s t r a c t:I no r d e r t oe x p l o r et h e i n f l u e n c i n gf a c t o r so fP Ne m i s s i o no fCH I NA d i e s e l e n g i n e,t h i sp a p e rt a k e saCH I NA d i e s e l
4、e n g i n ea s t h er e s e a r c ho b j e c t t os t u d yt h ed i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r i s t i c so fP No r i g i n a l e m i s s i o nu n d e ru n i v e r s a l c h a r a c t e r i s t i c s,a n dt h ee f f e c t so f I n j e c t i o na d v a n c eA n g l e,r a i lp r e s s u r e,
5、p r e i n j e c t i o n,n e a rb a c k i n j e c t i o n,E G Rr a t e,i n t a k et h r o t t l ev a l v ea n do t h e rp a r a m e t e r so nP No r i g i n a l e m i s s i o nu n d e rs i n g l eo p e r a t i n gc o n d i t i o n sa n dWH S Cc y c l eP Ne m i s s i o n T h e c o r r e l a t i o nb e
6、 t w e e nP Ne m i s s i o na n dNO xe m i s s i o nw a sa l s os t u d i e d T h er e s u l t ss h o wt h a t:U n i v e r s a l c h a r a c t e r i s t i c s,P Ne m i s s i o n i n c r e a s e sw i t ht h e i n c r e a s eo f e n g i n es p e e d,a n dd e c r e a s e sw i t ht h ei n c r e a s eo f
7、t o r q u e;I n j e c t i o na d v a n c eA n g l e,r a i lp r e s s u r ea n dE G Rr a t eh a v es i g n i f i c a n t e f f e c t so nP Ne m i s s i o n;P r e i n j e c t i o ni n t e r v a lA n g l ea n dp r o g n o s t i ci n j e c t i o nv o l u m eh a dl i t t l ee f f e c to nP Ne m i s s i o
8、 n T h e r e i saT r a d e o f f r e l a t i o n s h i pb e t w e e nP Ns p e c i f i ce m i s s i o na n dNO xs p e c i f i ce m i s s i o n,a n d t h e r e i s a n i n f l e c t i o np o i n t Wh e nNO xs p e c i f i c e m i s s i o n i s l o w e r t h a nt h e i n f l e c t i o np o i n t,P Ns p
9、e c i f i ce m i s s i o nw i l l i n c r e a s e s i g n i f i c a n t l y F o rWH S Cc y c l e,i n c r e a s i n g t h e I n j e c t i o na d v a n c eA n g l e a n d r a i l p r e s s u r ec a ng r e a t l yr e d u c eP Ne m i s s i o n,b u tNO xe m i s s i o nw i l l i n c r e a s es i g n i f i
10、 c a n t l y K e yw o r d s:P NE m i s s i o n;D i e s e l;E G R;NO x作者简介:宋军太(),男,山东潍坊人,工程师,工学硕士,主要研究方向为柴油机电控标定与性能排放开发.引言大气中各种颗粒物的超标是引发雾霾天气的最主要因素,尤其是PM (即细颗粒物)被认为是造成雾霾天气的“元凶”.细颗粒物粒径较小,比表面积较大,富含大量有毒有害物质并且能长时间停留在大气中,现已成为我国当前首要大气污染物,对大气环境质量、农业生产、人体健康等各方面造成严重的影响.我国机动车排放已成为大气环境中细颗粒物的主要来源之一,其中柴油车颗粒物排放占到了机
11、动车尾气排放的 .因此降低柴油机颗粒物排放对改善空气质量具有重要意义.随着 年G B 重型柴油车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)标准的正式公布,法规对于颗粒物的排放限值进一步加严.与G B 车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车污染物排放限值及测量方法(中国、阶段)相比,本标准中,PM排放限值降低,并且首次提出对颗粒物数量(P N)的限值要求.国六柴油机存在两种呼吸器系统,一种是闭式系统(曲轴箱废气导回到增压器入口),此种呼吸系统排放较低(尤其是P N排放),但存在污染增压器和中冷器,可靠性差等缺点.另一种是开式循环系统,由于是曲轴箱废气直接接入到后处理之后的排气管,所以不会影响增压器
12、和中冷器,可靠性好.但同时曲轴箱中的废气未经过处理,这样会导致排放增大(尤其P N排放),对企业满足国家环保部认证及工信部抽检要求提出更严峻的挑战.虽然已有大量学者对柴油机颗粒物质量(PM)进行了研究,但对柴油机颗粒物数量(P N)的研究(尤其是原机P N排放)涉及的比较少.闫姗姗等运用透射电镜对微米颗粒物的形貌、粒径等微观结构进行了研究;王建海等研究了稳态循环(E S C、WH S C)和 瞬 态 循 环(E T C、WHT C)中 经 过 年第 期D P F捕集后的尾气中排气背压变化率绝对值峰值和颗粒物数量浓度瞬态峰值的关系,并且统计了颗粒物粒径分布特征;熊兴旺等对比了双级D O C P
13、O C串联系统和单组D O C P O C系统对柴油机排放的影响,指出双级D O C P O C串联系统能更好降低PM及P N排放,并能够克服油品变差对颗粒物排放的影响.本文基于某一国六轻型E G R发动机进行试验,研究了该款发动机在整个万有工况中P N原排的分布特点,以及主喷提前角、轨压、预喷间隔角,预后喷油量、E G R开度、节流阀开度等参数对单一工况P N原排和全球统一稳态循环(WH S C)P N原排的影响;同时还研究了P N原排和N O x之间的相关性,对国六轻型发动机开式呼吸器系统P N排放的控制提供指导作用.试验对象本文试验对象为满足国六排放法规的某轻型发动机,该发动机采用电控高
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