基于机油掺烧的发动机和燃烧器GPF快速积灰试验对比研究.pdf
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1、内燃机与配件w w w n r j p j c n设计研究基于机油掺烧的发动机和燃烧器G P F快速积灰试验对比研究胡萌,李伟,冯曦,杨君(中国汽车技术研究中心有限公司,天津 )摘要:本文研究了基于机油掺烧的发动机和燃烧器G P F快速积灰试验方法,分析了影响试验的关键因素,确定了试验方案,并分别在两个平台上进行了快速积灰样件的制备.试验后,从灰分捕集率、背压变化和C T扫描等方面对两个平台的试验结果进行了比较,得出了在特定的试验工况条件下,可以使用两种平台达到相同的快速积灰试验效果的结论.这为研究通过发动机台架或燃烧器平台获得等效实车试验灰分样件提供了参考.关键词:机油;快速积灰;发动机;燃
2、烧器中图分类号:U 文献标识码:A文章编号:X()C o m p a r a t i v eS t u d yo nG P FR a p i dA s hA c c u m u l a t i o nT e s t f o rE n g i n ea n dB u r n e rB a s e do nO i lM i x e df i r i n gH uM e n g,L iW e i,F e n gX i,Y a n gJ u n(C h i n aA u t o m o t i v eT e c h n o l o g y&R e s e a r c hC e n t e rC o,L
3、 t d,T i a n j i n ,C h i n a)A b s t r a c t:T h i sa r t i c l es t u d i e s t h eG P Ff a s t a s ha c c u m u l a t i o n t e s tm e t h o d f o r e n g i n e s a n db u r n e r sb a s e do no i lm i x e df i r i n g,a n a l y z e s t h ek e yf a c t o r sa f f e c t i n gt h et e s t,d e t e r
4、 m i n e st h et e s tp l a n,a n dp r e p a r e sr a p i da s ha c c u m u l a t i o ns a m p l e so nt w op l a t f o r m s A f t e rt h ee x p e r i m e n t,t h ee x p e r i m e n t a l r e s u l t so f t h et w op l a t f o r m sw e r ec o m p a r e d i nt e r m so f a s hc a p t u r er a t e,b
5、a c kp r e s s u r ec h a n g e,a n dC Ts c a n,t h e nt h ec o n c l u s i o nw a sd r a w nt h a tu n d e rs p e c i f i ce x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n s,t h es a m er a p i da s ha c c u m u l a t i o nt e s te f f e c tc a nb ea c h i e v e d T h i sp r o v i d e sar e f e r e n c e f
6、 o r t h es t u d yo fo b t a i n i n ge q u i v a l e n t a c t u a lv e h i c l et e s ta s hs a m p l e s t h r o u g he n g i n eb e n c h e so rb u r n e rp l a t f o r m s K e yw o r d s:O i l;R a p i da s ha c c u m u l a t i o n;E n g i n e;B u r n e r作者简介:胡萌(),男,汉族,天津人,硕士研究生,高级工程师,研究方向:发动机及
7、润滑油.随着汽油机国六b阶段排放法规的实施,为了减少颗粒物的排放,主机厂广泛加装G P F至排气后处理装置中.在实际的应用中,G P F仍旧面临诸多问题,G P F的耐久特性被认为是最关键的问题之一.近年来,国内有一些研究开始关注灰分对G P F耐久特性的影响.为了研究灰分对G P F性能的影响,需进行G P F灰分样件的制备.实车试验因周期长、费用高,一般很少采用.使用发动机或者燃烧器通过机油掺烧的方式提高灰分样件的制备效率,目前被广泛采用.本文对发动机和燃烧器两种常用的积灰方式进 行 研 究 比 较,研 究 满 足 相 关 验 证 试 验 要 求 的G P F灰分样件的制备手段和关键影响因
8、素.试验方法及实施 灰分加载量计算一般认为G P F中的灰分除少量来源于燃油和发动机机械磨损外,主要来自于机油中的无机盐灰分.因此,机油中无机盐灰分含量和发动机机油消耗量是影响G P F灰分积累情况的最主要因素.表为某品牌W 型机油元素的分析结果.灰分的加载量计算公式()如下:T AMD Co i lO I Ls u lA SHf()表某品牌 W 机油元素的分析结果测试项目分析方法数值硫酸盐灰分G B/T (m/m)硼(B)m g/k g钙(C a)m g/k g镁(M g)A S TM D m g/k g钼(M o)m g/k g磷(P)m g/k g锌(Z n)m g/k g式中:T AM
9、为目标灰分累积量,g/L;D为等效模拟实车耐 久 里 程,k m;C o i l为 发 动 机 机 油 消 耗 量,g/k m;O I Ls u l为机油含硫灰分质量比,;A SHf为G P F灰分收集率,.其中,灰 分 收 集 率(A SHf)计 算 方 法 见 公 式().A SHf(Cii)Ci()式中:Ci为机油中元素浓度,iB、C a、M g、P、Z n,m g/k g;i为机油中元素灰分转移率,iB、C a、M g、P、Z n,各元素灰分转移率如表所示.表机油各元素灰分转移率元素BC aM gPZ n元素灰分转移率(i)年第 期 几种快速灰分试验方法国内外关于灰分快速累积的方法,大
10、致根据废气发生源分为发动机台架和燃烧器两类 .基于发动机台架的快速积灰方法,根据机油消耗方式的不同又可以分为机油掺烧法、进气道机油喷射法和发动机燃烧室改造法等.基于燃烧器的快速积灰方法,使用燃烧器代替发动机,将机油喷入燃烧室参与燃烧快速积灰.本文对发动机掺烧法和燃烧器掺烧法进行比对研究.发动机台架掺烧积灰实施发动机掺烧积灰试验系统构成如图所示.系统主要包括发动机、测功机及辅助设备、掺烧供油系统、补气系统以及排气后处理等.图发动机台架掺烧积灰系统原理图其中,发动机、测功机及其辅助设备构成整个系统的运转基础,可以实现发动机转速、扭矩、节气门开度等参数的调节控制及关键参数的采集.掺烧供油系统可以定量
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