论文部分内容阅读
当今,内燃机行业发展面临能源危机和环境污染两个方面的压力。石油资源的紧缺和日益严格的排放法规对内燃机的动力性、经济性和排放性提出了更高的要求。二甲醚作为一种煤基替代燃料,具有十六烷值高、沸点低、分子结构含氧等特点,适合替代柴油应用于压燃式发动机上,可达到碳烟零排放且有利于降低NOX排放,实现清洁燃烧,是一种理想的发动机清洁燃料。本课题以一台高压共轨二甲醚发动机为研究对象。通过对原柴油机进行改造,使其适合燃用二甲醚燃料。针对二甲醚易气化、粘度低等特点,设计安装了二甲醚燃料低压供给系统和高压共轨喷射系统,并搭建电控共轨二甲醚发动机试验台架。本课题研究的二甲醚发动机采用电控共轨喷射系统,根据压燃式发动机电控喷射系统的控制要求,确定了喷油系统中的喷油参数。利用发动机试验台架进行了外特性试验,证明本课题的电控共轨二甲醚发动机动力性能满足原机要求,对比柴油原机和机械式直列泵二甲醚发动机,发现电控共轨二甲醚发动机外特性曲线更贴合原机,并分析了喷油参数对电控二甲醚发动机动力性能的影响。按照ESC稳态十三工况测试循环试验,研究了电控共轨二甲醚发动机的排放性能,并同直列泵式二甲醚发动机进行试验结果对比,得到了电控共轨二甲醚发动机CO和HC排放较低的结果,但是NOX排放需要进一步优化。为进一步降低NOX排放,设计了适合电控共轨二甲醚发动机的外部EGR系统,采用涡后压前引流方式,计算确定了EGR冷却器的参数。利用加入EGR系统的发动机试验台架,试验中利用EGR阀和排气管上的阀门可调节固定EGR率。通过试验研究了发动机外特性运行工况不同EGR率对动力性能的影响,EGR率增大时,发动机动力性能有所下降；通过2300r/min的负荷特性试验,考察EGR对电控二甲醚发动机燃油经济性的影响,结果显示二甲醚油耗率随EGR率的增大而不断升高,油耗率上升程度在高负荷区比中低负荷要更为明显；在不同EGR率下按照ESC稳态十三工况测试循环试验,研究EGR对电控二甲醚发动机排放性能的影响,结果表明采用EGR后,NOX下降明显,且随EGR率增高,下降更为迅速,CO排放量会上升,高EGR率时CO的排放量增加明显,HC排放总体维持较低水平；采用EGR阀开度100%,即20%EGR率时,电控共轨二甲醚发动机污染物排放水平达到国Ⅳ水平,额定功率下降2.7%,油耗率上升幅度在2.5%左右。