单体泵柴油机排放物的分析

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目前，重型汽车已成为可吸人颗粒和NO 排放的主要污染源。在-些国家和地区，中重型车用柴油机排放在发动机对环境排放方面的贡献度已达到 7O 9/6左右。我国已经对柴油机制造厂强制执行非道路柴油机排放标准。GB 20891-2007<非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法》已从 2009年1O月 1日起执行。表 1为非道路移动机械用柴油机排气污染物限值(第 1I阶段)[1]。

传统柴油机在日趋严格排放法规的限制下已经举步维艰，引入电子控制后可以更方便和灵活地改变柴油机的工作规律，从而满足对各种性能特别是排放性能的要求，因此近年来电控柴油机得到了前所未有的发展。柴油机电控系统已经从最初的简单控制发展成为包含工况识别、工况管理、信息融合、故障诊断的更安全更可靠的综合管理系统。管理系统中控制策略和控制数据的标定直接关系到电控柴油机性能的优劣，所以开展管理系统中控制数据标定工作，研究具体的标定方法和标定方案具有重要意义。

表 1 非道路移动机械用柴油机排气污染物限值(第1I阶段)排放限值[g/(kW ·h)] 额定净功率P～ (kW )CO I HC l NOx I PM75≤P 。 <130 5.0 l 1.0 l 6.0 l 0.3本文通过对洛阳拖拉机厂的 4R2U3柴油机的电喷柴油机电子控制系统进行标定试验，进而对我国非道路移动柴油机的Ⅱ阶段排放标准和标定试验后的各项结果进行分析。

2 试验装置与方法洛阳拖拉机厂生产的 4R2U3型柴油机(该机是东方红 63拖拉机发动机)的主要参数如下：怠速 750 r/min，额定功率/转速-63 kw/2 200(r/min)，最大扭矩/转速-328 N·m/1 600(r/min)。其电控单体泵燃油喷射系统主要由电子控制部分与燃油机械组件组成 。

采用电控技术以后，发动机性能将在很大程度上撒于控制参数的标定结果。

根据监控 NO 、烟度、HC和 CO等指标来调整和优化调速正时 MAP和调速油量 MAP，使排放指标落在能满足排放法规的范围内。以下对八工况点标定试验中排放物的比排放量进行计算和比较，证明其排放指标符合要求。

3 八工况排放分析控制柴油机的喷油正时是控制柴油机排放的重要手段。无论从理论上还是从实际上都已充分证明，推迟喷油是降低柴油机排放物中NOx浓度的最有效而且最简单易行的措施[2 ]。

喷油正时直接影响燃烧始点，增加喷油正时，喷油提前角过大，燃烧开始的早，汽缸压力升高率过大，柴油机噪声增大，工作粗暴，滞燃期延长，造成更多的燃料在贫油火焰区蒸发和混合，使最高燃烧温度和压力提高，从而提高了 NO 的生成浓度。

减小喷油正时使 NO 的生成受到抑制，其主要原因有两个：-是燃烧避开上止点进行，燃烧等容度下降，因而最高燃烧温度下降；二是越接近上止点喷油，缸内空气温度越高，燃油-旦喷入汽缸内便会很快蒸发混合并燃烧，即可以缩短滞燃期，导致最高燃烧温度收稿日期 ；2013-01-29；修回日期：2013-02-28作者简介 ：努尔江 ·朱安汗 (1967-)，男，哈萨克族，副教授，硕士，研究方向：汽车检测与维修技术。

2013年第 4期 努尔江 ·朱安汗：单体泵柴油机排放物的分析 · l13 ·降低。这两种原因都起到了抑制 NOx生成的作用。

但过分推迟喷油正时会导致滞燃期增加，从而使燃烧初期放热率大幅上升，引起功率和经济性的损失，并会导致 CO、HC、微粒排放的增加。为了研究喷油正时8奄譬：呈·鲁(a)2 200 r/sin，100%负荷的排放变化6×105X10-48奄 4X10譬§ S 3X10e 2X1O1X1040 烟度 、、.-～ . 。

/ -.. ：8il.J/(。)CA BTDC(d)2 200 r/min，10%负荷的排放变化8售 譬售 主噜 每8e 譬eh 言嘻 对电控单体泵柴油机排放的影响，本文对八工况点进行了不同喷油正时的排放试验。图 1为在八工况点下调整喷油正时，柴油机排气中的CO、HC、NO 质量分数和烟度以及有效燃油消耗率b。的变化趋势。

DiI'J/(。)CA BTDC(b)2 200 r/iin，75%负荷的排放变化2 呈、0J/(。)CA BTDC(e)1 600 rimin，100%负荷的排放变化生、0 日l1.J/(口)CA BTDC(g)1 600 rimin，50%负荷的排放变化8e 譬e 妻e 8譬嚼 占嘻 Di (。)CA BTDC(c)2 200 rimin，50%负荷的排放(f)1 600 r/min。75%负荷的排放变化D (。)CA BTDc(h)750 r/min。怠速时排放变化图 l 不同工况点下排气中的 CO、HC、NOx和烟度以及有效燃油消耗率b 变化趋势从图 l中可以看出，喷油正时对柴油机燃烧过程有很大影响，推迟喷油正时即减小喷油提前角 % ，降低了初始放热率，使最高燃烧温度和压力降低，NO生成量明显减少，同时 CO、HC排放量及烟度和 均小幅增加；但是过分推迟喷油正时，燃烧过程恶化，燃料不能在上止点附近充分燃烧，导致 CO、HC排放量及烟度和 均明显增加，在大负荷工况下烟度增加更为明显 。

另外，在利用推迟喷油降低 NO 排放时，必须同时改善燃油喷雾与空气的混合，优化燃烧过程，使燃烧z∞ 骚 [T-(q.蔓-.∞-、由 z 骚Nsd/趟骚 - (q.蔓- /.日zsd 骚 .要-.暑]/ 由z 巡骚· 114 · 机 械 工 程 与 自 动 化 2013年第 4期更迅速更完全。这-方面的措施主要包括提高喷油压力、优化喷油规律、合理布置气流组织与采用多气门技术以及改进燃烧室的结构。

从图 1还可以看出，在各个负荷下 o 均与烟度和 b 有着相反的变化规律：NOx排放升高，则烟度和b〉低；NOn排放降低，则烟度和 b 升高。这是因为烟度和 b 的降低，意味着柴油机缸内燃烧过程改善，最高燃烧温度升高，从而引起 N0x排放的升高。[42NOx浓度和烟度在不同转速下有不同的变化趋势，柴油机 NOx的浓度随油门开度的增大而升高，这是因为随负荷的增大，可燃混合气的平均空燃比减小，使最高燃烧温度提高。而最高燃烧温度是影响 N0x生成量的最重要因素，NOx的生成量随温度的提高而呈现指数函数的急剧增加。当温度低于 1 800 K时，N0x的生成速率极低，到 2 000 K时就达到很高的速率。基本上温度每提高 100 K，NOn的生成速率几乎翻-番。所以，当油门开度增加，负荷增大，可燃混合空气的平均空燃比减小，导致最高燃烧温度提高，必然导致 NO)(的生成量的增加。NOx浓度和烟度随转速的升高而降低，在 1 300 r/min～2 200 r/rain的常用转速区间内N0 浓度和烟度的排放较低且变化平缓，这说明标定后的柴油机排放控制水平较为优秀。

4 总结图2为ESC八工况点下排放测试试验气体污染物排放量与排放法规限值的对比图，可以看出该电控单体泵柴油机的排放指标满足 GB 20891-2007的要求。

- - 6詈54萋i曩圈圈 Analysis about Emissions 0f Diesel Engine with Unit PumpNuerjiang Zhuanhan(Xinjiang Career Technical Colege，Kuitun 833200，China)Abstract：The calibration test has been done tO an electronic unit pump in diesel engine made by Luoyang Tractor Factory.In theexperiments，the emissions of NOx，HC，CO and exhaust gas smoke were tested and calculated mainly.The test results conform tOthe requirements of GB 2089 1- 2007 nowroad mobile machinery diesel engine exhaust pollutants limits and methods ofmeasurement(China Ⅱstage)。

Key words：diesel engines；electronic unit pump；emission legislation(上接第 111页)6 结论通过上面的测试、计算与分析，可得出如下结论：钢厂热轧板坯轧机主传动系统传动接轴正常轧制情况下是安全的；钢厂热轧板坯轧机主传动系统传动接轴断裂的原因是由于系统有时有较大的冲击扭矩。