用瞬态光谱技术研究柴油机有害排放物的生成机理

在自行设计与研制的MRF-1型加工机上，切割出岩石试件V型切口。对Instron试验机，开发了高速加载试验控制软件，为岩石动态断裂韧度测定开创了新的有效途径。新软件实现荷载-时间、荷载-位移与位移-时间等曲线的采集。建立了小尺寸岩石试件（包括V型切口与直裂纹）裂尖动应力强度因子的近似计算方法。系统地建立了岩芯梁试件动态起裂韧度的测试技术。首次提出了岩石动态起裂韧度测试建议方法。获得了岩石动态起裂韧度随加载速率与比值a/ω而变化的规律。揭示了岩石动态起裂韧度的稳定区间。用三维动态特解边界元法计算了复合型纹的时程反应曲线。建立与验证了歪动应变能理论与经验准则作为岩石动态复合型起裂判据的可行性。 2100433B

介绍了柴油机有害排放物的种类及机内净化的主要措施。通过优化燃烧系统，改进燃油喷射系统，优化进气系统，以及采用废气再循环（EGR）、可变化控制技术、减小机油消耗和运用新型燃烧理论等都可有效地降低柴油机有害排放指标。

机内控制燃烧系统优化

柴油机直喷化已是现代柴油机的发展方向，柴油机的燃烧室型式、形状和结构参数对柴油机的燃烧和有害排放物的生成有重要的影响，现代柴油机必须在节油、低污染、高输出功率方面进行综合的设计。在燃烧室的改进上，其基本原则是使燃烧室与进气涡流、喷油合理匹配，以减少污染物的生成。

机内控制燃油喷射系统

在改善柴油机的性能和降低HC、NO_X及微粒排放方面，燃油喷射系统具有重要的作用，采用高压喷射、预喷射和电子控制喷油系统等燃料喷射装置已取得了相当满意的效果。

机内控制进气系统

高速直喷式柴油机大都需要组织进气涡流来改善混合气形成和促进燃烧过程的进行。涡流比的大小和充气效率对柴油机性能和排放有很大影响。因此必须根据实际情况选择最佳涡流强度与燃烧室及燃烧系统相匹配。

机内控制废气再循环

废气再循环可有效地控制NO_X的排放量，这一技术已推广到轻型柴油机上。由于它减少了进气充量中的含氧量，所以它只宜在部分负荷或空燃比足够大的工况下采用，以致不使HC和微粒排放量明显增加。要想最大程度地使NO_X减少又不影响柴油机经济性和HC与微粒排放，需要采用有效的调整装置来优化整个工作范围内的废气再循环，电控技术是解决这一矛盾的有效手段。同时和增压中冷技术的结合使用可以提高发动机的整机性能。为了满足未来更为严格要求的NO_x排放限值，出现了冷却废气再循环的新技术，研究表明这可以有效地降低柴油机的NO_X。

机内控制可变化控制技术

柴油机的可变化控制技术，可以使发动机不同的工况下的性能都较为理想，达到不同工况下排放性能和经济性都得到明显的提高，这包括喷油定时的可变化控制、可变进气涡流控制和增压系统的可变化控制。喷油定时对微粒和NO_X排放有明显相反的影响，这需要采取能够对喷油定时动态的可变的控制技术。可变几何尺寸涡轮可使HC和微粒排放减少近35%，但NO_X排放几乎没有变化。对于依靠进气涡流实现燃烧的直喷式柴油机，其燃烧的完善程度和速度与进气涡流的强度密切相关，为了使直喷式柴油机的燃料与空气充分混合燃烧，需要组织与燃油喷射相适应的涡流运动。

机内控制减小机油消耗

机油是柴油机微粒中有机可溶物（SOF）的重要来源，约占微粒中SOF的70～90%，改进润滑油系统设计，减少机油转化为SOF，可以大大降低柴油机的微粒排放。增加活塞环压力、减小裙部间隙、优化活塞环形状设计、提高气缸套圆度和表面光洁度，以及改进进气门导管孔的密封等措施，可以有效地降低机油消耗，从而有效地降低微粒排放。

机内控制新型燃烧理论

常规柴油机的燃烧受化学当量比下扩散燃烧过程控制，研究发现燃烧室内的局部高温和浓混合气是产生碳烟和NO_x排放的主要原因。应用EGR降低NO_x的机理是通过降低火焰温度，这又对碳烟或微粒在燃烧后期的氧化不利，因此，用EGR降低NO_x是有限的。

尾气分析仪，可以检测HC、CO和CO₂、NO和NOx等排放浓度。

排气颗粒数量正在成为未来汽车法规控制的对象，而车用柴油机实际运行时多处于瞬态工况，研究柴油机瞬态工况颗粒数量排放及粒径分布规律，用于排气颗粒数量的控制研究，具有重要科学意义和应用价值。本项目以柴油机瞬态工况的排气颗粒数量为主要对象，进行颗粒数量排放及粒径分布规律的基础科学研究。重点研究柴油机两类典型瞬态工况（转矩瞬变和转速瞬变）的颗粒数量排放特性。基于不同瞬态工况模式（转矩和转速瞬变工况的递增和递减模式，不同转矩变化率和不同转速变化率）的柴油机性能和燃烧特性，探索瞬态工况下空燃比和燃烧参数对排气颗粒数量及粒径分布特性的影响规律。研究柴油机燃用不同硫含量燃油的瞬态颗粒数量排放及粒径分布特性，揭示燃油硫含量对瞬态工况颗粒数量排放特性的影响机制。本项目旨在促进柴油机瞬态排气颗粒特性的基础研究，深入认识瞬态工况的排气颗粒数量及粒径分布规律，为柴油机瞬态工况排气颗粒的危害控制提供理论基础和科学依据。