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自然吸气和增压柴油机排放特性研究朱瑞军 , 王锡斌 , 蒋德明(西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室 , 陕西 西安 710049)摘 要 : 按照欧洲排放法规 ISO 8178 . 4 规定的八工况法 、五工况法分别对增压柴油机 ( L R4100 TZ 和 L R4100 TZE) 和自然吸气式柴油机 ( YT R3105) 进行了排放特性的试验研究 ,并对增压柴油机的各工况排放特性及 经济性进行了分析 。结果表明 ,增压柴油机在中间转速时排放工况分担率较高 ,自然吸气式柴油机排放工况分担 率集中在中 、低负荷 ,而高负荷排放较低 ,增压柴油机采用电控喷油可进一步降低 NO x 排放和燃油消耗率 。关键词 : 增压柴油机 ; 自然吸气式柴油机 ; 排放测量中图分类号 : T K421 . 5文献标志码 : B文章编号 : 100122222 (2008) 0620068205随着人们环保意识的进一步加强及排放法规的逐渐严格 ,减少柴油机的排放污染已成为一个主要 的研究方向 ,在新产品开发及现有产品改造上使柴 油机达到欧 Ⅲ排放标准成为当前重要的课题 。柴油 机排气中的有害物质主要有一氧化碳 ( CO) 、碳氢化 合物 ( H C) 、氮氧化物 ( N O x ) 和微粒 ( PM) [ 1 ] ,迫于 环境保护的压力 ,许多国家和地区的汽车排放法规 都限制了这 4 种有害排放物的排放量。由于排放法 规具有法律效应 ,即根据产品的排放水平来确定产 品的生产许可和销售许可 ,所以进行柴油机排放规 律研究 ,有针对性地控制其排放水平具有实际意义 。本研究涉及两种柴油机机型 ,一为出口美国的 增压柴油机 ,一为出口印度的自然吸气发动机 ,对二机型进行了性能测试和分析 ,并进行发动机参数调整 ,探讨达到所要求排放限值的可能性 。对两台增 压柴油机按照欧洲 3A 排放标准八工况法进行试 验 ,对 YT R3105 自然吸气式发动机按照五工况法 进行排放试验 ,测得气体排放和颗粒物排放 ,并对柴 油机的各工况排放特性和经济性进行了分析 ,为进 一步控制排放和改进性能奠定了基础。表 1 3 台试验用柴油机参数表 2 试验所用设备试验用发动机及主要测试设备试验用发动机参数如表 1 所示 ,试验主要测试 设备如表 2 所示[ 223 ] 。试验结果及分析1试验工况及加权系数增压柴油机按照欧洲排放法规 ISO122 .8178 . 4规定的八循环工况法进行测试 ,测试转速有怠速、中间转速和标定转速。自然吸气式柴油机按照欧洲排收稿日期 : 2008210206 ; 修回日期 : 2008211213基金项目 : 国家自然科学基金( ; 国家自然科学基金重点资助项目(作者简介 : 朱瑞军( 1968 —) ,男 ,河南省洛阳市人 ,博士 ,主要研究方向为清洁代用燃料的燃烧与排放特性 ; zrj1968 @st u . xjt u . edu . cn 。设备名称型号规格测功机CW 系列电涡流测控仪Fc2010———气体分析仪M EXA —7000 系列HC ,CO ,NO x ,CO2微粒分析仪MDL T —1300 系列部分流空气质量流量计ABB FM T700 —P1 200 kg/ mi n微量天平XS1050 . 01 mg柴油机型号L R4100 TZL R4100 TZEYTR3105型式4 行程 ,水冷 ,增压中冷4 行程 ,水冷 ,增压中冷4 行程 ,水冷 ,自然吸气缸径/ mm100100105行程/ mm125125120标定转速 /r ·mi n - 12 2002 2001 800标定净功率 /k W667333 . 1燃料喷射系统传统直列泵电控喷油系统传统直列泵E GR内部 E GR内部 E GR无2008 年 12 月朱瑞军 , 等 : 自然吸气和增压柴油机排放特性研究·69 ·放法规 ISO8178 . 4规定的五循环工况法进行测油时 间 , 很 难 做 到 喷 油 的 准 时 与 精 确 , 因 此 ,L R4100 T ZE 柴油机的 CO 比排放量较 L R4100 T Z柴油机低 。表 5 3 台发动机比排放量试。测量时转速的最大允许误差控制在 50 r/ mi n ,扭矩的最大误差控制在 2 %内 。每个工况点运行时 间是 6 mi n ,1 mi n 内完成工况的转换 ,排气测量包 括 PM 的样品收集共计 5 mi n , 试验工况及加权系 数见表 3 和表 4 。表 3八工况法试验循环表 6 欧洲排放法规第 3 A 阶段排放限值和实施日期≤表 4五工况法试验循环表 7 印度柴油机排放限值L R4100 T ZE 柴