應(yīng)用電動壓氣機減少柴油機加速煙度排放的研究.pdf

1、由于柴油機具有的高燃油經(jīng)濟性，車用柴油機的數(shù)量越來越多。但是柴油車在起動和加速易于冒煙的現(xiàn)象，正隨著公交汽車迅速向柴油化過渡而在城市里日漸突出。柴油機碳煙形成的根本原因是在加速或加載過程中，進入氣缸中的空氣量跟不上加油量的變化速率，使瞬態(tài)過量空氣系數(shù)以及混合氣形成質(zhì)量下降，進而導(dǎo)致燃燒質(zhì)量下降，柴油機排放煙度惡化。所以改善加速煙度必須首先緩解加速初期的供油量和供氣量的矛盾。 為解決柴油機在加速時帶來的加速冒煙問題，提出了采用電動

2、壓氣機在柴油機加速時進行補氣的技術(shù)路線，并設(shè)計一套在柴油機加速工況下能夠快速響應(yīng)的智能補氣系統(tǒng)，包括發(fā)動機進氣氣路的快速切換系統(tǒng)，自動識別發(fā)動機工況的識別系統(tǒng)，以及補氣的執(zhí)行裝置——電動壓氣機。通過對柴油機在加速時進行快速補氣，來降低柴油機的排放煙度。 為了研究電動壓氣機對于柴油機加速補氣減少碳煙排放這一方法的可行性，將初步研制的電動壓氣機樣機應(yīng)用到試驗臺架中去。在發(fā)動機試驗臺架裝置研究中，改造了發(fā)動機進氣布置，并開發(fā)了補氣系統(tǒng)

3、的控制單元。控制單元通過發(fā)動機工況識別系統(tǒng)來檢測到油門傳感器輸送的油門踏板變化速率信號，控制電動壓氣機快速實施補氣，并同時控制進氣氣路在補氣時和補氣結(jié)束后能夠按照需求自動快速的切換。同時基于普通電渦流測功機，設(shè)計了柴油機瞬態(tài)工況的控制以及重要參數(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 利用開發(fā)的加速補氣系統(tǒng)以及發(fā)動機瞬態(tài)工況的控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，研究了電動壓氣機快速補氣對于柴油機的加速過程中的煙度排放的影響。研究表明，無論是恒扭矩加速試驗還是從恒轉(zhuǎn)速

4、加載試驗，電動壓氣機對柴油機加速補氣都能明顯降低柴油機的煙度，而且在大扭矩加速和低轉(zhuǎn)速加載工況下其動力性也有所提高。所以這表明利用電動壓氣機對柴油機加速補氣的方案是可行的。 在試驗中所應(yīng)用的加速補氣用的電動壓氣機系J80廢氣渦輪增壓器改制而成，該增壓器的在正常工作時最高轉(zhuǎn)速超過100,000 r/min。由于電動機最高轉(zhuǎn)速的限制，盡管試驗中工作在其低效率的區(qū)域內(nèi)，但是其補氣后降低煙度排放的效果還是非常顯著的。研究表明，欲提高進氣

5、壓力和補氣量，瞬態(tài)過量空氣系數(shù)應(yīng)超過2.0，會更有效的達到降低炯度并提高瞬態(tài)動力性的目標(biāo)。 為了進一步優(yōu)化電動壓氣機以提高瞬態(tài)響應(yīng)的能力，利用熱線風(fēng)速儀和fluent流體動力學(xué)軟件從實驗方法和計算方法兩方面對研制的電動壓氣機流量特性以及瞬態(tài)響應(yīng)特性進行了研究。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)現(xiàn)用電動壓氣機的出口速度分布不均勻，這對于壓氣機的效率是不利的，從壓氣機內(nèi)部流場數(shù)值分析可知造成壓氣機的出口速度不均是由于渦殼結(jié)構(gòu)設(shè)計不當(dāng)造成，通過優(yōu)化渦殼結(jié)構(gòu)