自然吸气直喷式柴油机的负荷限制和排放研究



自然吸气直喷式柴油机的负荷限制和排放研究

成本和鲁棒性是低功率密度应用柴油机的关键因素。虽然压燃式发动机能够利用涡轮增压产生很高的功率密度输出，但是自然吸气式（NA）发动机有着降低成本和避免系统复杂性的优势。利用一个单缸柴油机试验获取的数据，研究了直喷（DI）和废气再循环（EGR）在NA发动机的应用。这个发动机根据速度、空燃比、废气再循环、燃油喷射压力和喷油正时形成的谱图在一个固定的进气歧管压力下进行试验。测量传统气体发动机排放量及高速气缸压力数据，以显示被研究的直喷自然吸气式（NA-DI）发动机的负荷限制和排放。利用提高EGR率来减少NOx被证实在峰值功率输出时会有相应的损失。提高燃油喷气定时能够部分抵消峰值功率损失的缺陷，但以增大发动机噪声为代价。部分预混低温燃烧（LTC）方式可进一步降低发动机的烟尘和NOx排放。后处理使用的催化剂减少了NOx和烟尘的排放，但增加了柴油机汽车的成本和复杂性，为了降低燃油消耗率，EGR技术在低功率密度的直喷式柴油机上具有很大优势。

探讨了使用现代燃油喷射系统的NA-DI柴油机的负荷限制和排放。使用一个单缸发动机在系列条件下进行测试，建立一个NA-DI系统的实际操作范围，但在载荷-速度谱中选择的发动机EGR率要满足每千克燃料产生的EI-NOx小于10g。试验得出，为降低发动机烟尘和NOx的排放，相对于没有排放限制的情况，最大允许的负荷必须有所降低。如果引入50%～60%的EGR率，则LTC方式可以使用操作谱中的一部分，从而进一步降低烟尘和NOx排放。

Alejandro Plazas Torres et al. SAE 2012-01-0686.

编译:王维