进气参数对涡轮增压柴油机性能及排放的影响

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1、维普资讯http://www.cqvip.com26《国外内燃机车>2005年第5期(总第383期)进气参数对涡轮增压柴油机性能及排放的影响GongChen(美)摘要：涡轮增压柴油机的燃烧和排放性能在很大程度上受进气管增压空气参数(诸如：进气总管空气压力和温度)的影响。为更深入地了解两种进气变量之间的关系及其对增压柴油机缸内燃烧和输出性能(包括燃油效率和排放)的影响，进行了分析和试验研究，本文概述其研究结果。了解和描述了进气总管状态对缸内燃烧性能参数的影响。研究指出，进气总管空气压力和温度是紧密相关的，与部分负荷工况或自然吸气柴油机相比，增压柴油机高负荷工况下两者有更强的依赖关系：增压

2、柴油机全负荷下进气总管空气温度改变时，总管空气压力亦随之变化，并且因此增压空气密度、柴油机效率和CO以及排烟都将发生变化，而NOx的变化相对来说更为明显。只改变进气总管空气压力，则性能和排放在部分负荷下的变化情况不同于全负荷。在进气总管温度保持不变的情况下，得出了进气总管空气压力随柴油机进口空气温度(即环境温度)的简单的变化关系式。还通过试验对进气总管空气变量对柴油机燃烧及其性能和排放的总的影响进行了研究。分析得出的预测值与试验值非常吻合。关键词：涡轮增压柴油机进气管空气温度进气管空气压力性能排放降低(不论柴油机的型式是自然吸气的还是涡轮增1前言压的)。对于典型用途的大功率中速柴油机，

3、进气总管空气温度通常被控制并维持在所希望的水平，柴油机缸内燃烧及燃烧输出结果与柴油机气而进气总管空气压力值仍是浮动的。这样，进气总缸的进气空气状态紧密相关。燃烧输出结果包括管空气温度和压力是相互关联的，而当柴油机处于输出性能(诸如柴油机燃油效率、废气排放)以及施加给柴油机动力组零部件上的机械负荷和热负荷。高负荷工况时，对于涡轮增压中速柴油机来说，与本文的研究用柴油机的气缸进气空气状态指的是部分负荷工况以及与自然吸气柴油机相比，这种相在进入柴油机气缸之前在进气总管内的进气空气关性更为突出。因此，对于增压空气的这两个参数压力和温度。对于自然吸气的柴油机，进气总管空之间的关系及其对涡轮增压柴

4、油机燃烧输出结果气状态与环境空气状态直接相关，而对于涡轮增的影响的深入了解就更为必要了。压、空气中间冷却的柴油机来说，进气总管空气压本文所报道的工作包括旨在了解有关增压空力(MAP)和温度(M)指的是在涡轮．压气机内压气的两个变量的关系及其对涡轮增压中速柴油机缩并在中冷器中冷却后即将进入柴油机气缸的空缸内燃烧过程及输出性能(包括燃油效率和排放)气的压力和温度。在这种情况下，进气总管空气在的影响而进行的分析和试验研究。状态上不同于环境空气或柴油机进口空气。文献2对燃烧参数总的影响的预测【1]报道了柴油机进口空气状态对中速柴油机输出性能的影响；文献[2]介绍了进气总管空气温度和分析研究和预

5、测了进气总管空气压力和温度压力(SY别独立改变MAT和MAP)对柴油机的影对缸内燃烧过程及其输出结果的各种影响。进气响。总管状态图解示于图1。在分析过程中，当MAT和尤其是对于中速柴油机，MAT对其NOx排放／，或MAP改变时，柴油机所有其它的可控输入参数的影响是非常明显的。降低MAT会使NOx排放率保持不变。结果汇总如下。维普资讯http://www.cqvip.com《国外内燃机车》2005年第5期(总第383期)27机中的情况)。Exhaust在涡轮增压柴油机中，MAT和MAP是相互关②联的，了解这一点很重要。尤其是对于涡轮增压的中速柴油机，当柴油机运行在高负荷工况，与自然吸气柴

6、油机相比，这种进气总管空气温度与压力的关联变得更加显著。在全负荷工况，由于驱动涡轮增压器的气缸排气能的改变而导致的涡轮增压器的响应特性的变化，MAP(以及p)将随MAT的降低而下降【引。在全负荷下p。的提高通常会提高柴油机气缸指示效率。2．3进气密度气缸充量空气的密度既是MAT的函数，也是图1涡轮增压柴油机进气总管空气状态MAP的函数。因而，降低增压柴油机的MAT值未①空气进口；②排气出口；③涡轮增压器；④中冷器；必使进气密度成比例增大，因为它还受MAP随⑤进气总管(MAT。MAP)。MAT的变化规律的影响(以下将详细探讨)。不过，2．1峰值燃烧温度当MAT单独降低或MAP单独增大时，

7、进气密度将气缸峰值燃烧温度(T)对柴油机燃油效率、会增大，从而提高空气充量m的值。在喷油时提排气温度(Te)以及尤其是NOx排放有影响。作为高空气密度会改善燃油束的雾化质量和燃油与空气缸空气压缩行程初始温度，MAT的提高会导致气气的混合，并将缩短物理滞燃期【4J。值得注意的缸峰值燃烧温度的提高。是，单独降低MAT会增大进气密度并降低峰值燃在MAT值固定的情况下MAP对Tm的影响有烧温度。必要深入研究。MAP的改变会使气缸空气充量2．4燃烧放热(