高原環(huán)境下自然吸氣小型柴油機性能及排放量化分析.pdf

1、隨著環(huán)保要求的愈加嚴格，內(nèi)燃機在高原環(huán)境下工作時的排放性能受到人們的關注，美國已頒布了高原環(huán)境下非道路用柴油機的排放法規(guī)，而國內(nèi)現(xiàn)有研究多以柴油機的高原適應性為主，因此開展高原環(huán)境下非道路用柴油機燃燒及排放變化規(guī)律的研究具有重要的學術價值和實用意義。
　　本文以186F柴油機為研究對象，采用試驗研究與模擬計算相結合的方法對三個不同海拔高度下非道路用自然吸氣柴油機的性能、燃燒、排放的變化規(guī)律和機理進行研究。樣機試驗表明：海拔高度從1

2、0m升高到1670m時，柴油機在相同最大輸出功率工作時，燃油消耗率增大了5.3％，煙度從1.4BSU增加到2.6BSU。高原環(huán)境下，柴油機整機比排放HC、PM明顯增大，HC、PM分別增大約43.4%和51.4%，CO和NOX排放的變化較小。柴油機示功圖的分析結果是：海拔高度增加，柴油機缸內(nèi)最高燃燒壓力下降，燃燒始點推遲，燃燒品質變差。并且海拔高度越高，燃燒持續(xù)期越長，缸內(nèi)最高平均燃燒溫度越高。
　　應用工程軟件計算分析了不同海拔高

3、度下標定工況時柴油機缸內(nèi)燃燒過程的變化，結合試驗結果得出：海拔高度增加，柴油機缸內(nèi)噴射油束貫穿距變長，油束破碎和蒸發(fā)過程減緩，使得油氣混合均勻性變差，燃燒室近壁面處易形成油氣堆積，造成燃燒效率下降。從10m到1000m和1000m到1670m，燃燒效率分別下降了0.9%和2.1%。柴油機的理論循環(huán)分析得出：高海拔地區(qū)缸內(nèi)壓力升高比減小，初始膨脹比增大，工質的等熵指數(shù)減小等，使理論循環(huán)熱效率隨海拔高度增加而下降。而且缸內(nèi)燃燒溫度和排氣溫度

4、的升高也會造成不可逆損失增大。標定工況時排氣污染物的模擬結果得出：雖然高海拔時缸內(nèi)氧含量下降，但此時燃燒室內(nèi)高溫區(qū)域擴大，活塞頂隙的未燃區(qū)域又提供了必要的氧氣，使得NOX生成速率曲線的“第二峰”峰值要比平原地區(qū)大，造成標定工況時NOX排放略有增加。
　　按等功率、等煙度和等過量空氣系數(shù)的方法研究柴油機標定功率的標定，得出機械控制噴油的自然吸氣柴油機，在高海拔地區(qū)運行時，為減少環(huán)境污染可根據(jù)使用地的海拔高度通過限油裝置調整標定工況的