减少柴油燃烧的污染

在MVEG-A循环利用电进气加热器 减少柴油燃烧的污染气体

在MVEG-A循环利用电进气加热器

减少柴油燃烧的污染气体

Alberto Broatch, Jose´ M. Luja´n, Jose´ R. Serrano*,Benjam? ´n Pla

CMT – Motores Te´rmicos, Universidad Polite´cnica de Valencia, Camino de Vera s/n,

E-46022 Valencia, Spain

Received 27 March 2007; received in revised form 28 January 2008; accepted 29 January 姓 名：邱

学 号：翻译文献：在

2008 Available online 27 February 2008 旦 14206030662 MVEG-A循环利用电进气加热器 减少柴油燃的污染气体

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在MVEG-A循环利用电进气加热器

减少柴油燃烧的污染气体

Alberto Broatch, Jose´ M. Luja´n, Jose´ R. Serrano*,Benjam? ´n Pla

CMT – Motores Te´rmicos, Universidad Polite´cnica de Valencia, Camino de Vera s/n,

E-46022 Valencia, Spain

Received 27 March 2007; received in revised form 28 January 2008; accepted 29 January

2008

Available online 27 February 2008

摘要

进气加热是在重型柴油发动机中使用的广泛的技术，它很少出现在HSDI柴油领域发动机。然而，进气加热的条件下研究是目前作为一种可能的替代电热塞在HSDI冷启动援助柴油发动机。因为使用的吸入空气加热器包括一个气缸头的简化，这种解决办法提出了既经济又融为一燃烧的优势。尽管高进气温上NOx排放的负面影响，进气加热减少显著期间HC和CO排放热身由于燃烧改善。而吸入空气加热技术的潜力辅助冷启动证明，本文是专门的进气加热技术的潜力，以减少污染物的评价排放柴油机的燃烧。为了应对这一目标既电热塞和进气加热技术behav的深入分析在期间MVEG-A周期完成。实验测试进行了一个小涡轮增压直喷柴油机在发动机合环（EIL）中的方法。结果证明，一个最佳的进气加热策略连同适于空气循环控制校准可以提高HC，CO和NOx排放只有一种稀缺PM增加。

1背景

在欧盟排放法规公布作为指令，这意味着他们有比按照欧盟成员国法律同样重要罗马规定的条约。因此，至关重要的是为汽车制造商，以确保他们的产品相匹配欧盟指令。在这个问题上很多研究工作都集中在车辆的污染物排放的减少。立法规定了轻型车辆的一些最大的排放水平为标准周期（MVEG-A），它试图模拟平时道路负荷的情况。这个试验是由四个相同的周期（ECE）195 s分别一个代表城市驾驶条件（低的50公里每小时负载和车辆最大速度），其次是单周期400秒（EUDC），模拟公路上驾驶条件[1]。

根据在柴油机燃烧的主要污染物的形成过程中，它被证明是，虽然最NOx和颗粒物排放的过程中产生的EUDC，HC和CO在主要发射UDC当发动机温度仍然很低。因此，发动机的低温非可忽略的影响对在发动机预热污染物排放的关注。在

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这个意义上，证明了在一定条件下，进气加热可以提供如CO和好处HC排放量减少，燃烧过程中噪音控制发动机预热和发动机稳定性的改善后，冷启动[2-8]。尽管这一事实，即HC和CO是未在柴油发动机的最显著污染物因为燃料贫混合物，在这些排放量减少具有有趣的效果，如在催化剂中的减少所需的效率，这具有重要的经济影响。此外，小型化的发展趋势（以改善燃油消耗率）。或低压缩比的发动机（关联HCCI燃烧器）被强迫进气的温度[9-11]一个更精确的控制的考虑。增加的温度取决于进气温度，排气再循环气体温度和EGR率。通过这种方式进气电加热器可以提供通过控制空气温度一个有价值的帮助。

（注BMEP：平均有效制动压力（bar）；BSFC：制动器比油耗（克/千瓦时）；CVS：定容取样DI：直喷在；UDC：周期；ECE：每段；ECU：发动机控制单元；EGA：废气分析仪；EGR：废气再循环；EIL：发动机在半实物；ESC：欧洲固定周期；ETC：欧洲瞬态循环；EUDC：市区外行驶循环；FGT：固定几何涡轮；HCCI均质压燃；HCLD：化学发光检测仪加热；HFID：加热火焰电离检测；HSDI：高速直喷；ñ：发动机转速（RPS）NDIR：非分散红外线吸收检测器；MVEG-A：客运机动车排放组汽车；P：污染物；PM：总颗粒排放质量PWM：脉冲波调制；SOF：可溶性有机成分；UDC：城市驾驶周期WG：废气门）

然而，这是众所周知的，摄取的增加温度导致减少发动机功率和效率[12,13]的，因此，通常要降低涡轮的下游的进气温度掺入冷却器压缩机和EGR阀。此外，NOx物排放，这是与颗粒为主体一起考虑正常工作条件下的柴油发动机的污染物，强烈依赖于气体的温度，在这样的方式，在高温和高氧浓度引起高NOx的生成率[12]。

有不同的方式来修改进气温度如使用的EGR冷却器与冷却剂温度控制[6]或使用冷却回路具有不同热效率。尽管如此，在利用电加热器的进气歧管的入口似乎是更好的解决方案因为它允许控制更精确地进气温度时，即使不EGR。此外，电目前的加热器更耐用性和更低的成本比其他解决方案。此外，电加热器可被用为了协助发动机的冷起动时，分配电热塞，这是在燃烧侵入元件室[5-8]。此替换意味着在汽缸头的设计，它不仅具有经济效果，而且燃烧影响的相关简化。事实上，在温暖的发动机工况的电热塞的时候关闭它通过燃烧扰动的机制，烧过程产生不利影响。尽管电加热器广泛用于中型及重型柴油发动机，它们很少出现在HSDI柴油机领域发动机，其中使用电热塞的是普遍的。然而，与发动机的小型[5]

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化有关的热损失增加导致使用电加热器的冷起动由于涉及到热困难小型发动机比的湿表面和之间的增加体积圆柱体。此外，进气加热是也可利用其它引擎条件，比如热身或闲置。

在和谐与列出的前方面，我们的目标这种纸进行了深刻分析的影响对污染物排放的进气温度控制在MVEG-A周期HSDI柴油发动机，以及中如，评价使用该系统，而不是的适用性电热塞符合未来排放限值。

与此目的，经过验证的方法来执行在发动机瞬态废气排放测量在这项研究中在EIL测试通过。在第2所提到的方法的简要说明是暴露出来。第3节介绍有关进气温度对排放的影响的一些重要讲话。第4节绍的小排放模式的研究发动机MVEG-A中配备了电热塞循环。一旦获得基线测试，第5节描述试验的结果与恒定空气加热进行的，为了在MVEG-A周期来评估其效益，并确定了使用的优点和缺点电加热器恒定电源。最后，同样在第5节，并从以前的研究结论，一个给定的策略，包括动态加热和EGR环路控制进行了分析采取的最佳优势进气加热技术的污物排放。

2．实验技术说明

这项研究已进行了一个小国家的艺术涡轮增压直喷式柴油机系列发动机，并配备FGT和EGR冷却器，满足欧III。该发动机完全仪器具有快速响应热电偶和平均压力传感器，其被安置在方便的区域的摄入量，排气和冷却系统。压电和压阻传感器用于测量在不同的发动机的位置，如燃烧室或进气和排气歧管瞬时压力分别。为了执行瞬时周期中，测试细胞装有一个异步测力计由Schenck-Pegasus制造？。测功机是与XONE PC机相连？软件编程的驾驶员和车辆模型，使路面载荷模拟周期变车辆的速度和齿轮的一个序列要求提出与一些作者[15-18]的基础EIL兼容。

燃料消耗是由两个系统来确定。第一个是一个燃料重力测量系统与一个AVL733S Dynamic Fuel Meter.测量装置由填充有燃料的测量容器被悬挂的上的平衡系统。燃料消耗值是通过计算船的时间有关减肥获得为0.12％，在75克按照DIN精度1319。由于该系统的响应时间可能太长期的研究中，油耗的标定在稳定的状态下进行了ECU提供的信号。此校正后，则ECU被用作燃料消耗量的第2测量系统。

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热板风速计系统Sensyflow P Sensycon用于测量吸入空气的质量流量。该风速仪的测量范围为0-720公斤/小时的测量值的2％的精度。最后，在MEAsuring信号进行采样，在10赫兹的除外一些相关的ECU变量，如EGR阀和WG录，在100赫兹的信号。

2.1．排放测量

实验装置采用了A计划废气排放的测量示于（图 1）气态排放一次性条件的测量。

（图 1）气态排放测量

试样探头的设备是直接连接到排气管。用的目的避免烃缩合到探针，它加热以保持其壁周围温度191℃。将探针从排气管到扩展EGA所在的单位不同的分析仪的位置。该碳氢化合物分析仪是一个加热的火焰离子化检测器（HFID）型，带探测器，阀门，管道等。加热以便保持的气体温度190±10℃。氮的氧化物进行测定，以干的基础上，通过加热化学发光检测手段（HCLD）型带NO2/ NO转换器。采样路径维持在一个壁温190±10℃到该转换器。一氧化碳和二氧化测定与非色散红外（NDIR）吸收型的分析器，而顺磁检测器被用于测量氧气浓度在排气流动。

不透光烟度计AVL部分流439是用来连续测量烟度废气流样品的。烟密度的不透明度的结果黑烟（烟尘颗粒），蓝烟（烃蒸汽）和白烟（水蒸汽）。为了测量，废气流的样品连续地提取并通过一个调节管加热条件在100℃，以防止烃冷凝和颗粒沉积。的暗度计测量室，具有限定测量长度和非反射表面，是同的提取样品