基于柴油机全可变液压气门机构的排气热管理

随着环境压力的迫在眉睫以及绿色发展理念的深入人心,现在全球范围内对于发动机NOx的排放的要求愈发严格,在当下净化发动起排放废气的方法中,选择性催化还原(SCR)是被广为采用的净化方式,这种处理方式对与温度有最低限值要求,但是在城市实际运行时,由于柴油机频繁处于启停的低负荷工况下,导致车辆的排气温度很难达到SCR后处理的所需的最低限值。本文改进了一台SD2100TA型两缸柴油机的配气机构,加装了基于课题组设计的一套全可变液压汽门机构(FHVVS,fully hydraulic variable valve system),研究了 FHVVS 对于提高SD2100TA柴油机在低负荷工况下排气温度的可行性。具体研究内容如下:(1)实测了在1200和1650r/min转速下,几种不同负荷和不同进气门关闭角度下发动机进气、燃烧等参数;建立了 GT-Power仿真模型,依据实验机型的主要技术参数和实验数据处理得到的放热率确定燃烧模型,并且基于实验数据对模型进行标定。(2)对FHVVS关于柴油机的进气所产生的影响进行了探究。进气门早关(EIVC)能够对过量空气系数进行连续调节;提早关闭进气门,能够有效降低发动机的缸内最大压力。(3)研究了全可变液压气门对缸内燃烧的影响。通过仿真模型对FHVVS样机在不同转速和不同负荷下进行模拟计算,得出在进气门提前关闭能够降低气缸内的工质总热容,使燃烧温度上升。(4)对SD2100TA型柴油机的排气热管理进行了研究,研究表明,采用进气门早关和排气门早开的方式可以显著提高柴油机在中低负荷下的排气温度。但排气门开启过早会导致缸内压力下降的过快进而降低扭矩,使发动机动力性能降低,油耗增加;增大供油提前角会使发动机的排气温度下降,增加了燃烧温度,导致升成的NOx增加;但是供油提前角过小的话就会导致燃烧重心后移,燃油放出的能量不能有效地用于活塞做功,从而降低发动机的燃油经济性;提升排气背压在一定程度上能够提升排气温度,但是在中高转速情况下过大的排气背压会导致燃油经济性的恶化。