兵工学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (8): 2851-2862.doi: 10.12382/bgxb.2023.0625
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曹智焜1, 吴晗1,*(), 张树纯2, 张贵贤1, 常江1, 李向荣1
收稿日期:
2023-07-03
上线日期:
2024-01-30
通讯作者:
基金资助:
CAO Zhikun1, WU Han1,*(), ZHANG Shuchun2, ZHANG Guixian1, CHANG Jiang1, LI Xiangrong1
Received:
2023-07-03
Online:
2024-01-30
摘要:
低温环境下重型柴油机起动过程碳烟颗粒排放较高,严重影响起动效率。柴油机的低温起动性能受冷却液和润滑油温度的影响,为揭示低温环境下柴油机起动过程的碳烟颗粒排放变化规律,通过单缸发动机台架试验,对起动和暖机过程不同初始水温油温条件下的缸内压力、碳烟烟度和颗粒物浓度排放进行测量。试验结果表明:发动机低温起动初期碳烟排放最高,随着起动和暖机过程中水温油温升高碳烟排放逐渐降低,聚集态颗粒数浓度降低,核态颗粒数浓度升高,总颗粒数浓度受核态颗粒主导而升高;低温起动时提高初始水温、油温,起动和暖机过程中碳烟排放降低,核态颗粒数浓度、粒径、表面积和质量均降低,聚集态颗粒数浓度降低,大尺寸聚集态颗粒增多使得颗粒表面积和质量升高;低温环境下提高加温锅的加热能力以升高初始水温油温,可降低起动过程的碳烟和颗粒数排放,有助于提高起动效率和减少环境污染。
中图分类号:
曹智焜, 吴晗, 张树纯, 张贵贤, 常江, 李向荣. 重型柴油机低温起动及暖机过程的颗粒排放特性[J]. 兵工学报, 2024, 45(8): 2851-2862.
CAO Zhikun, WU Han, ZHANG Shuchun, ZHANG Guixian, CHANG Jiang, LI Xiangrong. Particle Emission Characteristics of Heavy Diesel Engine During Low-temperature Star-up and Warm-up[J]. Acta Armamentarii, 2024, 45(8): 2851-2862.
发动机 参数 | 缸径/ mm | 冲程/ mm | 排量/ L | 连杆长度/ mm | 压缩比 | 涡流比 | 标定扭矩转速/ (r·min-1) | 最大扭矩转速/ (r·min-1) | 标定功率/ kW |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
数值 | 132 | 145 | 1.98 | 262 | 13.5 | 0 | 2500 | 1800 | 92 |
表1 单缸柴油机主要参数
Table 1 Single cylinder diesel engine specifications
发动机 参数 | 缸径/ mm | 冲程/ mm | 排量/ L | 连杆长度/ mm | 压缩比 | 涡流比 | 标定扭矩转速/ (r·min-1) | 最大扭矩转速/ (r·min-1) | 标定功率/ kW |
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数值 | 132 | 145 | 1.98 | 262 | 13.5 | 0 | 2500 | 1800 | 92 |
初始水温、 油温/℃ | 转速/(r·min-1) | IMEP/MPa | 起动初始时刻的烟度/FSN | |||||||||
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3次试验 记录值 | 平均值 | 标准差 | 变异 系数/% | 3次试验 记录值 | 平均值 | 标准差 | 变异 系数/% | 3次试验 记录值 | 平均值 | 标准差 | 变异 系数/% | |
30 | 500, 500, 500 | 500.00 | 0 | 0 | 0.055, 0.055, 0.055 | 0.0550 | 0 | 0 | 1.995, 2.075, 1.899 | 1.9897 | 0.0881 | 4.428 |
45 | 500, 500, 500 | 500.00 | 0 | 0 | 0.055, 0.054, 0.055 | 0.0547 | 0.00058 | 1.060 | 1.697, 1.723, 1.676 | 1.6987 | 0.0235 | 1.383 |
表2 试验重复性的统计分析
Table 2 Statistical analysis of test repeatability
初始水温、 油温/℃ | 转速/(r·min-1) | IMEP/MPa | 起动初始时刻的烟度/FSN | |||||||||
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3次试验 记录值 | 平均值 | 标准差 | 变异 系数/% | 3次试验 记录值 | 平均值 | 标准差 | 变异 系数/% | 3次试验 记录值 | 平均值 | 标准差 | 变异 系数/% | |
30 | 500, 500, 500 | 500.00 | 0 | 0 | 0.055, 0.055, 0.055 | 0.0550 | 0 | 0 | 1.995, 2.075, 1.899 | 1.9897 | 0.0881 | 4.428 |
45 | 500, 500, 500 | 500.00 | 0 | 0 | 0.055, 0.054, 0.055 | 0.0547 | 0.00058 | 1.060 | 1.697, 1.723, 1.676 | 1.6987 | 0.0235 | 1.383 |
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