非道路柴油机涡轮增压器选型试验研究

在一台4缸满足非道路IV阶段排放标准的柴油机上进行了涡轮增压器选型试验研究,试验采用4款涡轮增压器进行匹配选型,比较分析了匹配不同增压器下发动机的动力特性、燃油经济性以及排放特性。通过不同角度分析试验结果,最终选定匹配效果最佳的涡轮增压器。试验结果将为后续发动机与涡轮增压器匹配选型提供重要参考。

基于欧Ⅴ标准的非道路柴油机废气排放试验研究

随着非道路移动机械用内燃机气体和颗粒污染物排放相关的欧盟条例EU2016/1628的实施,对出口的非道路柴油机排放提出了新的要求。结合某4.33L电控共轨EGR柴油发动机,首先明确了台架试验的工况、试验仪器的参数及要求,然后采用柴油机内净化技术进行了增压器、喷油器、喷油锥角、喷油正时、轨压等参数优化匹配,最后采用机外净化技术,即DOC+DPF+SCR+ASC技术路线进行发动机排放试验,试验研发出满足欧Ⅴ标准的非道路柴油机产品。

非道路柴油机不同压缩比活塞选型试验研究

针对非道路IV阶段柴油机,围绕三种活塞的选型,研究了不同压缩比活塞对发动机摩擦功、压缩压力、燃油经济性以及排放特性的影响。结果表明,压缩比越大的活塞摩擦功和压缩压力越大。额定转速和扭矩转速下,随着活塞压缩比的升高,燃油经济性存在最优点拐点,在额定转速下较为明显。压缩比越高的活塞NOx排放量越低,但烟度排放随负荷增大上升明显。

非道路柴油机氧化亚氮排放特性试验研究

基于非道路稳态和瞬态循环,对装配铜基选择性催化还原系统的某柴油机氧化亚氮N_(2)O排放特性进行试验研究。结果表明:稳态循环和冷、热起动瞬态循环下,N_(2)O比排放均较高,比排放分别为147.1、130.2、150.2 mg/(kW·h);稳态循环中,发动机负荷降低,N_(2)O排放增加;瞬态循环中,N_(2)O与原机NO_(x)排放特性相同;冷起动时的N_(2)O排放主要来自NH_(3)的氧化,主动再生可以大幅降低N_(2)O排放。

风冷非道路柴油机排放特性研究

利用车载排放检测仪(SEMTECH)和电子低压冲击仪(ELPI)进行了某非道路风冷非增压柴油机的气态污染物的测量和排放颗粒物粒径及质量分布特征研究。试验按照非道路柴油机排放标准规定的工况进行测量。试验结果表明:试验用非道路柴油机气态污染物中NOx的排放较差;微粒数量排放均成单峰对数正态分布,积聚模态微粒数浓度随负荷增加而增大,随负荷的减小积聚模态的粒径分布向小粒径方向移动,变化规律与车用柴油机相似,但粒径整体要大于车用柴油机;不同粒径微粒的质量呈双峰分布,分别对应积聚模态和粗粒子模态,积聚模态微粒对总质量排放的贡献较大,但与车用柴油机相比分担率有所不同。

基于国四排放非道路柴油机喷射系统的优化试验

基于非道路378型柴油机,采用不同的轨压、主喷正时、预喷油量和预喷-主喷间隔,进行非道路柴油机八工况的喷油参数优化试验.试验结果表明:随轨压的增加,NOx排放增加,烟度和有效燃油消耗率不断减小,HC排放先降后升;随主喷提前角的增大,NOx排放增加,烟度、HC和有效燃油消耗率不断减小;随预喷油量的增大,NOx、烟度和有效燃油消耗率先降后升,HC排放不断增加;随着预喷-主喷间隔角的增大,NOx先降后增,烟度不断下降,HC和有效燃油消耗率不断增加.综合考虑排放和经济性,确定了八工况下的喷油参数的优化值,八工况稳态测试循环测量结果:NOx+HC为6.32g·(kW·h)^-1,PM为0.169 g·(kW·h)^-1,满足非道路国四排放限值要求.对于非道路柴油机,采用较高的轨压、较小的主喷提前角、少量预喷油量及较短的预喷-主喷喷油间隔,可优化燃烧过程,降低排放,提高经济性.

国内外非道路柴油机排放现状分析

介绍了我国非道路柴油机的行业运行情况和国内外相关产品依据的排放标准法规,并对其现状进行了分析研究。

非道路柴油机进气及喷油系统的虚拟优化匹配

采用三维计算流体力学(CFD)技术模拟了柴油机的进气、压缩、喷雾和燃烧过程,通过组合不同的进气涡流和喷油嘴方案找出各自对柴油机排放的影响,结果表明,降低进气涡流,提高流量系数;减小喷油器安装倾角,缩小喷孔孔径,推迟喷油提前角可以实现NO排放和SOOT排放的全面降低。此外,对2款单缸柴油机的喷油嘴互换性也进行了适当的分析。

非道路柴油机NO_x排放控制措施

首先分析了非道路柴油机NO_x排放的危害和生成机理,然后从机内和机外两种情况剖析了非道路柴油机降低NO_x排放的各种技术措施。最后分析了各种措施的特点和存在的问题,重点介绍了目前比较实用的EGR系统和SCR后处理系统。

非道路柴油机主油道压力优化研究

某车用柴油机改为非道路使用后,额定功率转速从3600 r/min降为2400 r/min,这对原机油泵提出了更高要求。应用AMESim软件建立柴油机润滑系统一维仿真模型,仿真分析发现柴油机转速降低后,机油泵主油道压力已不能满足新的工况要求。对该机油泵的额定流量和泄压阀开启压力进行分析和优化,在不改变其他结构参数的基础上,将机油泵最大额定流量和开启压力分别从35.3 L/min和600 kPa调整到50 L/min和500 kPa。仿真分析表明,优化后主油道压力能满足柴油机相关部件润滑要求,且最小油膜厚度满足设计要求;同时还发现机油滤清器和机油冷却器阻力损失越大,主油道压力降低越明显,机油泵出口压力随机油滤清器和冷却器的总阻力升高而变大。

非道路柴油机冷却系统三维仿真研究

近年来,随着计算流体力学和计算机技术的发展,数值模拟得到了广泛的应用。对柴油机进行三维CFD仿真,并对结果进行分析,得到了柴油机冷却水套的压力、传热系数、冷却水流量以及柴油机固体区域的温度等分布情况。

非道路柴油机排放颗粒物中的重金属形态及其风险评价

采集6种典型非道路柴油机排放的颗粒物样品，利用BCR连续提取法分析了颗粒物中重金属的形态。结果表明，6种典型非道路柴油机的颗粒物比排放达154～343mg／（kW·h），小功率的非道路柴油机颗粒物比排放较高；各重金属平均质量浓度排序为Zn~Cr〉As〉Mn~Pb〉Ni≈Cu≈Cd，重金属总量约占颗粒物质量的2．22％；Ni和Cu以有机物结合态为主，其他重金属均以残渣态为主，约占总提取形态的71-83％～96．74％；所有非道路柴油机颗粒物中均存在有机物结合态重金属且比例较高，说明排放颗粒物中有机污染物和重金属结合紧密。基于风险评价法和污染系数法对重金属的生态风险进行评价，结果表明，非道路柴油机排放颗粒物中Cd的生态风险最高，Pb、Cr和Mn的风险次之。

小型非道路柴油机前置DOC对DPF被动再生影响的研究

本文分析了DPF(颗粒捕集器)在非道路柴油机排放控制上的重要性,针对小型非道路柴油机的工作特点和排放测试循环,在试验中测试前置DOC(氧化催化器)对DPF被动再生能力的影响。试验表明:前置DOC无论在稳态工况还是瞬态工况,对排气温度的提升均不明显;两种循环均能对NO2的转化率提升20%左右,从而加强了DPF被动再生能力,减缓了实际累碳速度。在瞬态循环以及非道路机械实际工作中,“高转速”占比较大,更大的排气流量不利于NO2的转化率,需要在DOC载体长度以及催化剂涂覆量上进行弥补。

SCR后处理系统与非道路柴油机的匹配研究

介绍了SCR(选择性催化还原)后处理系统,对样机的喷油量、喷油定时、油嘴凸出量进行了优化。SCR后处理系统与样机进行匹配,结果显示,匹配SCR后处理系统的4A3LU非道路柴油机NO_x排放大幅下降。采用SCR系统是降低非道路柴油机NO_x排放的有效措施,并对其应用前景进行了分析。

非道路柴油机冷却系统一维仿真分析

目前,非道路柴油机向着高转速,高动力,轻量化方向发展的同时,又受到经济性和排放性的制约。这种情况造成了非道路柴油机热负荷及热应力水平增高,零部件工作环境变得恶劣。因此,提高非道路柴油机冷却系统的工作性能就变得越来越迫切。目前一维仿真分析已经克服了一些传统方法的局限性,变得更为方便、精确,并逐渐成为非道路柴油机冷却系统优化设计的一种重要手段。

基于非道路柴油机的进气节流阀预判控制研究

进气节流阀在非道路柴油机的热管理系统中有着重要的作用,在目前基于多参数闭环控制的策略下,采用进气节流阀位置MAP预判控制进行辅助控制。试验表明,该措施减少了进气节流阀的迟滞时间,控制精度提高了91.5%,后处理热管理效果有所提高,尤其在低速低负荷工况改善效果明显:NRTC循环平均排气温度提升10.8%,旋耕机实际工作循环平均排气温度提升30%以上。预判控制的介入,燃油消耗量和CO、NOX的排放量有一定的升高,HC有下降趋势,PM增幅比较明显。

改善燃油喷射系统达到非道路柴油机的国Ⅲ排放标准

从柴油机燃料供给与调节系统出发,介绍了其对非道路柴油机节能排放的影响,归纳了几种满足国Ⅲ排放法规要求的燃油喷射系统技术方案。

新型EGR系统对非道路柴油机性能和排放的影响

结合非道路柴油机,设计了一种简单、低成本的废气再循环(EGR)系统,采用八工况法实验研究了该EGR系统对非道路用柴油机燃油经济性和排放特性的影响。研究结果表明:该系统EGR率主要受涡前排气压力与进气增压压力差的影响,两者的正压差越大,EGR率越大;在八工况测试中获得的最大EGR率约为12%;在高负荷工况,EGR对柴油机的燃油经济性影响不明显;但在中等负荷工况,随EGR率增大,经济性略有恶化;在低负荷工况,由于过量空气系数较大,EGR率的影响较小;引入非冷却EGR后,各工况的NO_x和HC排放均有不同程度的降低,但烟度排放有不同程度的增加。非道路柴油机采用该EGR系统的八工况加权比排放量满足第三阶段排放限值的要求。

非道路柴油机国四排放标准的NRTC试验循环研究

NRTC循环是非道路移动机械用柴油机第四阶段的重要测试循环之一,相比于稳态循环,其工况更接近非道路移动机械用柴油机的实际运行工况.但目前国内采用NRTC循环进行台架试验还很少,运行NRTC循环的排放特性也有待大量的试验研究.

非道路柴油机后处理系统SCR喷嘴座结构优化

采用模拟计算以及试验验证方法,对不同喷嘴座方案进行分析,确定了影响非道路柴油机选择性催化还原(SCR)后处理系统中喷嘴表面结晶的主要因素.结果表明:喷嘴表面温度和喷嘴表面附近涡流是影响喷嘴表面结晶严重程度的重要因素,喷嘴表面温度越低喷嘴表面的结晶量就越少,喷嘴表面附近应避免涡流出现.降低喷嘴座高度并在内部增加防护罩可避免喷嘴表面温度过高,同时有效减小了喷嘴表面附近的涡流,降低了喷嘴表面的结晶风险.通过在SCR测试台架上运行结晶循环工况30个循环后降低喷嘴座高度并在内部增加防护罩的方案,解决了喷嘴表面结晶的问题,满足SCR设计要求.