富氧燃烧对起步加速工况下柴油发动机排放影响的研究开题报告

1. 研究目的与意义

柴油发动机在实际运营情况下怠速及起步加速工况所占比例很大，且在起步加速工况下的初始转速低，废气排量小，涡轮增压器的的初始转速很低，使得初始进气量小，起步加速后由于涡轮增压器的迟滞导致混合气过浓，燃烧不充分，冒烟严重。因此，选择柴油公交车的起步加速这一特殊工况进行研究显得尤为重要。

2. 国内外研究现状分析

对于涡轮增压柴油机的补气技术，国内内燃机学者从1980年开始也进行了一些研究。1984年，北京工业学院利用车上制动用的空气压缩机提供高压空气分别在压气机进口、出口处引射及压气机叶轮喷射的方案，以改善柴油机加速性。1987年，山西车用发动机研究所将高压空气喷射压气机叶轮和中冷器出口引射高压空气方案相结合，用于提高重型车辆加速性。2000年，上海交通大学提出了用于公交车上的高压空气喷射以降低烟度排放的方案，且对进气管补气和压气机端补气进行了试验比较，并实现了对进气管补气方案单片机控制。

1973年，曼彻斯特理工学院的LedgerJ.D.和BensonR.S.等人提出了在加速时将外接空气源的高压空气喷入压气机的叶轮来改善涡轮增压柴油机的瞬态响应的方法。1977年，WinterboneD.E.和BensonR.S.等人对空气喷射和Peltonwheel方案进行比较，结果表明，在供给等量的外部能量时采用空气喷射方案响应更快，对增压器性能的影响也较小。1995年，德国的HamdorfH等人研究了同时向涡轮和压气机端喷气的方案，实验证明了适当提前喷气效果更佳。2000年，韩国汉阳大学的ChangSikLee以及国立益山大学的NagJungChoi在某四冲程四缸涡轮增压直喷柴油机上进行进气道补气试验研究，结果表明补气能加速涡轮响应，较高补气压力和适当补气时间能够得到更好的效果。

3. 研究的基本内容与计划

作为城市主要交通工具之一的柴油公交汽车，在起步、加速或加载时，由于涡轮增压器响应滞后等原因，使得排气烟度急剧升高，排出黑烟。利用已有发动机试验台架，对柴油发动机的不同工况和不同负载的碳烟排放和氮氧化合物排放进行研究。在稳态工况下，选择柴油机20%负载情况下，用实验仪器测出排放烟度以及nox排放体积浓度；然后选择40%负载情况下，测出排放烟度、nox排放浓度；再选择60%负载情况下，测出排放烟度、nox排放浓度。在瞬态工况下，柴油机突然起步，用实验仪器测出排放烟度和nox的排放体积浓度；在柴油机运行中，不断增大油门，测出不断变化的排放烟度和nox的排放体积浓度，记录并分析数据。然后利用补气试验装置开展补气试验，拟定试验方案，进行不同补气压力和补气时刻的试验，不同补气压力分别为2bar、2.5bar、3bar，起步加速工况下，分别测出3种补气压力下碳烟排放和nox排放体积浓度的数据，进行对比，了解不同补气压力对发动机排放的改善效果。

第1-2周，查阅论文，分析公交车起步加速工况下的进气特点及对发动机性能的影响，分析涡轮增压器低转速下的工作特点，及弥补方法。

第3-6周，利用已有发动机试验台架和补气试验装置开展补气试验，采集相关数据，利用气体分析仪和烟度计进行排放的测试。

4. 研究创新点

使用压缩空气喷射技术，对涡轮增压器性能影响小、响应快，补气利用空气压缩机提供气源，通过将压缩空气喷射到压气机或涡轮前端加速涡轮增压器转子或直接参与燃烧，提高进气量，改善燃烧，减少碳烟排放。