十六烷值对欧Ⅳ柴油机燃烧与排放性能影响研讨.pdfVIP

工程热物理学会 燃烧学 学术会议论文 编号：07417l 十六烷值对欧IV柴油机燃烧与排放性能 影响研究 陈文淼王建昕帅石金吴复甲 (清华大学汽车安全与节能国家重点实验室，北京100084) (联系方式：陈文淼010 摘要：本文在一台满足欧4排放法规的高压共轨缸内直喷柴油机上使用不同十六烷值的柴油进行发动 机性能试验。结果表明：十六烷值变化对动力性和NOx、DS排放无显著影响；十六烷值提高造成燃 油消耗率下降，HC排放、PM和SOF排放降低；十六烷值增加使得预喷着火始点稍有提前，对燃烧 持续期和放热规律形状无显著影响。 关键词：柴油机；十六烷值；排放；燃烧 ’ 1引言 随着国际范围内排放法规的日益严格，发动机制造商对燃油品质日益关注，《世界 不断加严的排放法规要求u】。二十年来，大量的研究着眼于分析柴油品质与发动机性能 的关系，涉及到的柴油油品参数主要包括：十六烷值、硫含量、密度、芳香烃(单环和 多环)、蒸馏特性等。自被发现与柴油机排放具有密切关系以来12≯】，柴油十六烷值就成 为被研究的最多的柴油品质参数之一。 十六烷值是衡麓燃料压缩着火特性的参数，通过两个途径影响柴油机排放。一，十 六烷值高，燃料着火特性好，燃烧相对完全，HC等不完全燃烧产物减少：=，十六烷 值高，燃烧滞燃期缩短，滞燃期内生成的可燃混合气量减小，使得最高爆发压力和压力 升高率降低，同时预混合燃烧比例降低而扩散燃烧比例相应提高，造成NOx排放量下 降和PM排放鲑上升。 不同研究项目，使用不同技术水平的柴油机按不同排放测试循环运行得到的十六烷 值对柴油机排放性能影响在趋势和幅度上均存在差异。对于高．NOx排放柴油机，NOx 小且趋势不明【4’5’6，7，8’9】。增加十六烷值对PM影响随发动机不同而存在差异：大多数研究 有降低【引。部分研究表明增加十六烷值可以降低Hc排放【2，4．8，J，但有些则无明显效果 响不大【5．6】。 本文在一台康明斯欧IV柴油机上使用七种不同十六烷值的柴油进行试验，其中两 种除了十六烷值外其它油品参数均相同。通过发动机台架试验研究柴油十六烷值对欧IV 。 柴油机动力性、经济性、排放性能和缸内燃烧过程的影响。 2试验设备与测试方案 2．1试验用发动机与测试仪器 ISBe4 试验所用柴油机为Cummins140直列四缸增压中冷、、高压共轨直喷式柴油 机，使用尿素SCR后处理技术，该柴油机满足欧IV排放法规，主要性能参数如表1所 示。试验台架示意图见图1。 7 表1．试验用欧lv柴油机性能参数 气缸数 4 总排量(L) 4．5 压缩比 17．3 最大功率／转速(kW／r．min’1) 103／2500 最大转矩／转速(N．1Tl，r．Illin以) 550／1500 燃油供给系统 高压共轨 后处理系统 尿素SCR 图1．试验用发动机台架示意图 使用AVL 萃取法将采集得到的微粒样品分解为可溶性有机成分(SOF)、硫酸盐和干碳烟(DS) 三部分。使用KiStler缸压传感器和角标器采集缸内压力，并利用AVLBooSt模拟软件计 算得到燃烧放热率曲线。 2．2试验用柴油