柴油機熱釋放速率的實時控制及對散熱的影響

柴油機熱釋放速率的實時控制及對散熱的影響

由于燃油質量、氣缸公差和組件老化產生的意外燃燒火焰分散，因此會降低發動機性能，增加有害氣體排放。研究了采用實時燃燒監控和控制的方法，可使發動機在不良或異常條件下仍能保持良好性能。控制燃燒相位可以控制缸壓，可以基于缸內反饋信息調節噴射正時，補償外部影響造成的燃燒相位改變，燃燒相位能有效地降低由燃油質量變化引起的廢氣排放；指示平均有效壓力可用于燃燒控制，其能夠彌補由氣缸公差或噴射器老化造成的不同缸內燃油量不同，降低發動機振動和排放。在這項研究中，通過控制發動機的最大放熱量補償燃燒火焰分散，并比較實時控制前后發動機的性能。熱釋放最大速率是與發動機性能和排放水平高度相關的重要參數。試驗在轉速1500r/min，制動平均有效壓力為400kPa的2.2L 4缸高壓共軌柴油機上進行。柴油機參數為高壓共軌壓力（50～9050MPa）、氣門（開度0～100%）、先導噴射正時和持續時間（0～20μs）。根據柴油機參數的變化，分析熱釋放最大速率控制對燃燒和排放的影響。試驗結果表明：①隨著發動機參數的變化，控制發動機顆粒物、熱釋放最大速率能夠降低HC的排放量和發動機的燃燒噪聲，對NOx排放量影響相對小，但當先導噴射正時發生變化時，熱釋放最大速率控制會增加NOx排放量；②若將熱釋放最大速率控制與燃燒相位控制和指示平均有效壓力控制相結合，即使在環境突然變化時，也能夠在降低顆粒物排放的同時，降低NOx排放。

刊名：Journal of Engineering for Gas Turbines and Power（英）

刊期：2015年第137期

作者：Seungsuk Oh et al

編譯：趙喚