非道路用小缸徑渦流室柴油機(jī)排放研究與性能優(yōu)化.pdf

1、單缸柴油機(jī)生產(chǎn)量較大是我國內(nèi)燃機(jī)工業(yè)的一大特色，在我國缸徑80mm以下的此類機(jī)型約占總產(chǎn)量的35％，此類柴油機(jī)大多采用渦流室燃燒系統(tǒng)，隨著直噴化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，對(duì)渦流室燃燒的基礎(chǔ)研究工作開展的少，致使國產(chǎn)小缸徑渦流室柴油機(jī)普遍存在全負(fù)荷時(shí)煙度大、排放差、低速性能差、怠速偏高等問題，因此對(duì)小缸徑渦流室柴油機(jī)開展低排放高性能技術(shù)研究具有較大的學(xué)術(shù)意義和工程價(jià)值。
　　本文以某企業(yè)新設(shè)計(jì)的170F渦流室柴油機(jī)為樣機(jī)，針對(duì)原機(jī)性能較差、有

2、害污染物排放較高的問題，以試驗(yàn)與模擬相結(jié)合的方法，對(duì)其噴油、燃燒系統(tǒng)開展研究。創(chuàng)新設(shè)計(jì)了長型短結(jié)構(gòu)噴油嘴，運(yùn)用工程軟件對(duì)噴油系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，通過優(yōu)化噴油嘴流通特性、噴油泵出油閥減壓容積，減小高壓油路容積等，使標(biāo)定工況盛油槽內(nèi)燃油峰值壓力從18.54MPa增加到25.28MPa，初期噴油速率減少，噴油規(guī)律形狀優(yōu)化;通過改變柱塞彈簧的剛度及噴油泵運(yùn)動(dòng)件設(shè)計(jì)，使噴油泵工作轉(zhuǎn)速滿足了3600r/min柴油機(jī)匹配要求。對(duì)噴油特性改變、噴油油線偏離

3、渦流室中心距離及渦流室容積比等參數(shù)對(duì)缸內(nèi)燃燒過程和排放性能的影響進(jìn)行了模擬分析，結(jié)果顯示噴油油線偏離渦流室中心距離在0.33R～0.38R（R為渦流室半徑）、容積比在0.47～0.5范圍內(nèi)，油氣混合及燃燒優(yōu)化，整機(jī)性能良好。研究工作表明:渦流室柴油機(jī)需類同直噴柴油機(jī)依據(jù)其單缸排量的大小設(shè)計(jì)噴油參數(shù)、優(yōu)化噴油性能，并與燃燒系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行匹配，才能達(dá)到低排放高性能的目標(biāo)。
　　170F柴油機(jī)試驗(yàn)結(jié)果是:原機(jī)標(biāo)定工況（3000r/min、

4、2.6kW）的比油耗為327.3g/(kW·h)、煙度為6.1BSU;采用長型短結(jié)構(gòu)噴油嘴及優(yōu)化噴油系統(tǒng)參數(shù)后比油耗降低至282.2g/(kW·h)、煙度值則下降為2.0BSU;通過燃燒系統(tǒng)參數(shù)匹配比油耗降低至274.7g/(kW·h)、煙度值則下降為1.4BSU;分別用五工況和八工況測(cè)試循環(huán)對(duì)樣機(jī)進(jìn)行初次排放試驗(yàn)，氣體比排放值均達(dá)到現(xiàn)行國Ⅲ的排放標(biāo)準(zhǔn)要求。噴油泵改進(jìn)設(shè)計(jì)使柴油機(jī)標(biāo)定轉(zhuǎn)速提高到3600r/min，功率為3.2kW，比油耗