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通用小型汽油机广泛应用于链锯、割草机、发电机等产品的配套动力,我国的产量仅次于美国居世界第二位,其中80%用于出口,且总出口量的50%以上销往美国和欧盟地区。而欧美国家针对通用小型汽油机颁布和实施的排放法规日益严格,给我国通用小型汽油机产品的研发造成了极大的困难和出口技术壁垒。因此,本文以某单缸风冷侧置气门通用汽油机为样机,采用试验与模拟计算相结合的方法,通过化油器供油特性匹配、三效催化耦合二次补气、催化消声器结构优化有效降低了通用小型汽油机污染物排放,从而满足EPA Tier 3排放法规要求,为产品的升级换代提供理论支撑。首先,搭建了测试发动机燃烧特性及排放特性的测试系统,通过对排放数据的测量与分析,制定了满足EPA Tier 3要求的通用小型汽油机排放控制技术路线,研究结果表明:样机CO(Carbon monoxide)初始排放为551.80 g/(kW·h),满足EPA Tier3排放法规限值要求,而HC+NO_X(Hydrocarbon and Nitrogen oxides)排放为17.12 g/(kW·h),是EPA Tier 3排放法规限值的2.14倍。鉴于样机排放特性及各个排放考核工况下的过量空气系数较小,综合考虑用途、成本、结构限制因素的情况下,确定了排放控制技术路线:化油器供油特性匹配+三效催化耦合二次补气+催化消声器结构优化。在化油器供油特性匹配方面,匹配了三组不同供油特性的化油器方案,对不同化油器方案下的过量空气系数、有效燃油消耗率、燃烧特性以及排放特性进行了对比与分析。结果表明:减小化油器主供油量孔直径和怠速供油量孔直径能有效增加各个排放考核工况的过量空气系数,缸内混合气燃烧更充分、更稳定,且整机排放更低,为排放的优化打下优良基础。为了满足EPA Tier 3排放法规要求,在样机消声器中安装了三效催化器,为保障三效催化转化效率,进行了二次补气方案设计工作。试验结果表明:安装三效催化器后,方案三化油器+强制二次补气方案下各个排放考核工况下的过量空气系数最大、三效催化剂对CO和HC的转化效率最高、整机排放性能最优,整机CO排放为91.77 g/(kW·h),HC+NO_X排放为5.76 g/(kW·h)。为了进一步降低整机排放,对催化消声器结构进行了优化,改变了消声器内部穿孔管结构,利用Fluent对消声器内部流场进行模拟分析,并且采用实验的方法研究不同催化消声器方案的排放性能和声学性能。结果表明:优化后催化器内气体分布更均匀且气体的平均流速更低,整机排放明显降低,较结构优化前CO排放降低了4.94%,HC+NO_X降低了6.86%,样机整机噪声声功率级为108.6 dB,较结构优化前仅增大了0.84%。经过化油器供油特性匹配、三效催化耦合二次补气、催化消声器结构优化工作的开展,最终样机整机CO排放为87.24 g/(kW·h),HC+NO_X排放为5.39 g/(kW·h),满足美国EPA第III阶段排放法规要求,且留有充足的劣化余量。最终形成的低排放策略对降低通用小型汽油机排放具有指导意义。