柴油机高原冷机起动排放特性研究

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1、摘要柴油机由于其可靠性好、热效率高、燃油经济性好等特点，广泛应用于工业、运输、农业等领域。起动阶段排放是柴油机排放控制的重点，目前针对柴油机平原环境起动排放的研究很多。我国高原地区约占国土面积的三分之一，具有面积大、分布广的特点，进行柴油高原起动排放研究，采取措施控制柴油机高原排放，具有重要的学术意义和参考价值。本文以某型电控直列泵六缸柴油机为研究对象，进行了0m~4500m海拔的冷机起动排放试验，分析了海拔高度、冷却液温度、供油策略对柴油机起动排放的影响。在试验研究的基础上，采用CHEMKIN-PRO软件，利用正交设计法，对该柴油机3000m和4500m海

2、拔水平下的起动排放进行了仿真计算，得到了该柴油机的低起动排放最优控制参数组合。主要结果如下：1)试验研究了海拔高度、冷却液温度、供油策略对柴油机起动气态污染物排放的影响。结果表明：海拔升高导致柴油机起动时间增长，燃烧温度降低，CO和HC瞬态排放浓度升高，NOX浓度降低，导致CO和HC排放显著增加，NOX排放降低。海拔每升高1000m，CO排放增加24.4%，HC排放增加40.0%；冷却液温度升高，缸内燃烧热氛围变好，起动时间缩短，CO和HC排放降低，NOX升高，冷却液温度60℃时该机起动产生的CO、HC和NOX分别为11.6g、2.9g和0.43g；与原策略

3、（A策略）比较，高原起动时，500r/min以下低转速减油策略（B策略）、500r/min以下低转速和800r/min以上高转速减油策略（C策略）、0r/min~800r/min全过程减油策略（D策略）的起动时间缩短，CO和HC排放降低。2)试验研究了海拔高度、冷却液温度和供油策略对柴油机起动颗粒物排放的影响。结果表明：海拔升高，起动时间增长，虽然核态颗粒和聚集态颗粒数浓度减少，但颗粒物总质量排放增加，颗粒平均几何粒径增大。冷却液温度升高，核态颗粒浓度增加，聚集态颗粒浓度降低，颗粒总质量排放降低，颗粒平均几何粒径减少。与原策略（A策略）比较，减油策略（B、D

4、策略）的核态颗粒浓度减小，聚集态颗粒浓度增加，颗粒总质量排放增加，颗粒平均几何粒径增大；减油策略（C策略）的核态颗粒浓度增加，聚集态颗粒浓度减小，颗粒总质量排放减小，颗粒平均几何粒径降低，3000m和4500m海拔，500r/minIX～800r/min中转速减油（C策略）的颗粒物排放最低。1)建立了该机起动排放仿真模型，仿真分析压缩比对该机起动排放的影响。以压缩比、冷却温度、供油策略为控制因素，以降低排放为目标，设计了正交方案，仿真分析了该机3000m和4500m海拔高度的起动排放。结果表明：3000m海拔，60℃冷却液温度、压缩比15.0、中高转速减油策

5、略的CO、HC和苯化物（颗粒前驱物）排放最低，比优化前分别降低58.5%、36.0%和21.1%；4500m海拔，60℃冷却液温度、压缩比15.0、全过程减油策略的CO、HC和苯化物排放最低，比优化前分别降低57.5%、22.1%和44.7%。关键词：柴油机，高原冷机起动，排放，研究IXTongjiUniversityMasterofPhilosophyAbstractABSTRACTWithitscharacters,suchashighreliability,highthermalefficiency,goodfueleconomyandsoon,die

6、selenginesarenowwidelyusedinareasofindustry,transportation,agriculture,etc.Coldstartemissionisoneofthemostimportantdieselengineemissioncontrolaspects,andtherearemanyresearchesonstartemissionofdieselengineinplainovertheworld.Plateausinourcountryhavethecharacteristicsoflargeandwidely

7、distributed,andthetotalareaofplateauisaboutathirdofthelandareaofourcountry.Studyingstartemissionofdieselengineandadoptingmeasurestocontroldieselengineemissionathighaltitudehaveimportantacademicalsignificanceandreferencevalue.Asixcylinderheavydutydieselenginewithelectriccontrolledme

8、chanical-linepumpwasemploy