有效降低增压中冷柴油机的排放,满足日益严格的国家排放法规的要求,是柴油机设计、制造的重点和难点。国内研究机构对排放物生成的预测有一些理论计算,但对生产的直接指导鲜见报道,生产厂家对排放控制的研究主要通过试验摸索的方式进行,对排放物生成的预测计算进行得比较少。本课题将利用现象学模型对增压中冷柴油机结构参数及运行参数对排放物生成的影响趋势进行预测计算,在此基础上选择技术路线、进行零部件改进设计,从而达到降低排放的目的。本课题采用预测软件SCOPE对进气温度、压缩比、空燃比、废气再循环EGR率、喷油正时、最高喷射压力、气缸涡流强度等参数对增压中冷柴油机的NOX和PM排放率、燃油消耗率、烟度等指标的影响趋势、影响程度进行全面的计算,预测结果显示:(1)单独使用降低中冷后进气温度、降低压缩比、EGR、延迟喷射等措施都能够有效降低NOx,单独采用提高空燃比、提高喷射压力等均能够降低烟度和PM。(2)两个参数联合作用时,会相互影响,加强或削弱单独作用时的效果。喷油正时的延迟程度需要与中冷后进气温度的降低幅度结合起来,争取最大的NOx降幅而不会造成烟度的过分降低;中冷后的温度越低,增加空燃比的效果越明显。(3)中冷后进气温度、喷油始点、空燃比、最高喷射压力多参数联合作用,能大幅度降低NOx,同时会导致烟度有一定的提高,还需与其它一些降低PM的技术措施结合起来,才能达到GB17691-2001第二阶段的要求。(4)用EGR技术和提高喷射压力似乎是打破NOx和PM的折中效应,整体降低排放的关键。在预测计算的基础上,针对NTC-330发动机选取了有效的、经济的排放物控制措施并进行相应的零部件设计和性能改进设计。试验结果显示:(1)通过重新设计制造的空气-空气中冷器替代原水套中冷器,额定点进气温度从106℃降低到55℃,额定点NOX的浓度大幅下降。(2)通过优化增压器匹配,改进型2增压器在降低扭矩点NOX 浓度的同时使烟度大幅降低。(3)通过重新设计制造喷油器,喷孔直径从0.178mm降低到0.152mm,孔数不变,PM降低幅度达到45.2%。(4)通过新设计制作的导流片提高进气涡流,彻底改变了原机中间转速烟度大的局面,有效降低了PM。(5)通过优化喷射规律,新设计制造了凸轮轴,缩短喷射周期并提高喷射压力,降低烟度50%以上。(6)通过延迟喷油正时延迟3.6度,NOX的比排放大幅降低。通过采用空空中冷器、选用改进型2增压器和第一次延迟喷油正时,NTC-330达到了GB17691-2001第一阶段限值的要求。在第一阶段的基础上,通过设计选用扰流片、减少喷油器喷孔的直径和重新<WP=5>设计制造喷油凸轮,使PM得到了大幅度的降低,结合两次优化喷油正时,NOX由原机11.0 g/kW.h降低至6.78 g/kW.h,PM从0.316 g/kW.h降低至0.118 g/kW.h。NTC-330达到了GB17691-2001第二阶段限值的要求。 通过本课题的研究,得到以下结论:(1)SCOPE程序能够对增压中冷柴油机排放物进行有效的预测,达到了相当的准确程度;(2)根据预测结果选择的技术改进措施对排放物的控制取得圆满成功,本课题对增压中冷柴油机排放物的预测和控制是卓有成效的。(3)以NTC-330为代表的NT系列发动机全面达到GB17691-2001第二阶段限值的要求。