六缸车用柴油发动机停缸方案的试验研究

内燃机与配件合成化学

0引言

柴油发动机作为商用车主要匹配的动力系统，在市场上的保有数量非常巨大，随着石油资源的日益紧张以及对环境保护的要求日益严格，车用柴油发动机节能减排技术的开发也越发紧迫。但是，动力系统的匹配通常都是按照汽车的最大负荷设计的，这导致实际使用时发动机长时间工作在部分负荷工况，发动机的燃烧效率和排气温度都很低，使得整车实际运行时油耗高，后处理效率低，NO x排放水平难以控制。使用停缸技术后，发动机工作缸的负荷率得到明显提升，燃烧效率和排气温度都得到显著提高，可以有效解决整车长时间运行在发动机部分负荷区域带来的油耗和NO x排放控制问题。

目前，实现发动机机停缸的技术通常有三种：①仅停止部分气缸的供油；该方式技术简单，通过控制策略的修改在电控机型上都可以实现，单由于气门继续正常启闭，存在较高的泵气损失，节油效果并不显著，部分工况下甚至出现油耗升高的现象，因此基本不使用该方案；②部分气缸停止供油，气门正常正常启闭并将工作缸的废气引入以减小泵气损失；该方案由于对发动机的进排气系统改动太大而难以实现，且由于柴油机的工作方式不同，此方案对柴油发动机的泵气损失影响不明显，仅适用于汽油发动机；③断油的同时停止气门的运动，称为闭缸式停缸；空气密封在发动机的气缸中对外部没有工质的交换，最大限度的减小了泵气损失，因此此方案节油效果最佳，且在汽油发动机上已经有量产机型的成熟应用经验，借鉴到柴油机上可节省大量研发时间。

综上，本文对柴油机停缸方案的研究基于上述闭缸模式。

1试验装置及试验方法

1.1试验样机及机构

本研究工作基于一台直列六缸高压共轨直喷柴油发动机，该机使用的BOSCH高压共轨燃油系统，WG增压器，下置凸轮轴，每缸四气门；控制系统为BOSCH EDC17电控系统，可以方便的实现对每缸喷油器供油的控制。发动机气门停止机构没有现成可用的电控执行器，为实现气门运动停止的功能，设计了简易的工装用以切断推杆对摇臂的动力传输，试验前需要对停缸目标气缸进行工装的安装。试验用柴油发动机技术参数如表1所示。

型式直列六缸、四冲程、水冷、增压、空空中冷缸径/冲程

排量

压缩比

着火顺序

单缸气门数量

供油系统

燃烧室型式

额定功率

额定转速

最大扭矩

105mm/125mm

6.494L

17.5:1

tatp

1-5-3-6-2-4

高压共轨

直喷、ω型

132kW

2300r/min

700Nm

表1发动机技术参数

1.2试验台架

本次试验研究工作在电力测功机台架上进行，台架硬件配置如表2所示。

测功机

油耗仪

烟度计

进气控制

空气流量计

温度压力模块

测控系统

2015年浙江高考作文AVL INDYS50-4/3001-1BS

AVL7351

AVL415SE

ASC2400FH

ABB7962638

F-FEM-AIN

AVL PUMA OPEN

表2测试台机主要硬件配置

1.3试验方案

本次试验研究工况选取为发动机工作全工况范围，分

六缸车用柴油发动机停缸方案的试验研究Investigation on Performance and Emission of Automatic Shut-off Nozzle Using a6-cylinder

On-road Diesel Engine

王迎新WANG Ying-xin；谢夏琳XIE Xia-lin

戒毒（广西玉柴机器股份有限公司工程研究院，玉林537005）

（Yuchai Mechinery Co.，Ltd.，Yulin537005，China）

矿业研究与开发摘要：在一台车用六缸柴油发动机上分别进行了基于闭缸模式的多种停缸方案的研究，验证了各种停缸方案对发动机性能的影响。结果表明：停缸技术在柴油发动机部分负荷区域能够带来明显的燃油经济性的提升，这些区域使用停缸技术后排气温度显著升高，排气流量下降明显，对提高SCR系统的效率有非常积极的作用。

杨成章Abstract:This study have managed to find out nozzle shut-off strategies leading to the reduction of fuel consumption and emission. Four shut-off strategies have been conducted using a6-cylinder on-road diesel engine.The results have shown that four shut-off strategies were contributed to significant decrease of fuel cost and exhaust flow rate in part-load conditions.What's more,lower flow rate of exhaust, which were generally considered as a contributing factor of exhaust temperature increase,presented higher rate of NOx conversion in SCR system.

关键词：车用柴油机；停缸；性能

Key words:on-road diesel engine；shut-off nozzle；performance and emission

中图分类号:TK423文献标识码:A文章编号:1674-957X（2020）21-0010-04·10·

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