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项目年度编号
1500110146
成果公布年份
2014
成果简介
随着环境污染加剧，保护自然、减少大气污染已成为国人关注的焦点。中国是内燃机生产和使用大国，控制其排放污染必将成为一项持久的重要任务。柴油机以高热效率，低燃油消耗，宽功率范围，高可靠及耐久性等突出优点，在运载工具、工程机械领域得到广泛应用。然而其排放物却是大气污染物中氮氧化合物（NOx）和碳烟微粒（PM）的主要来源之一。在未来的几年里，排放污染物控制法规必将覆盖各种用途柴油机产品；使大量整体技术尚优，而排放超标的柴油机面临着继续生存危机。上海柴油机股份有限公司急需寻求一种行之有效的低成本减排技术措施，提升现主导产品-SC9D柴油机排放性能。项目组针对SC9D柴油机减排目标，首次实现如下柴油机本体结构优化减排新举措：①米勒循环冷IEGR（IEGR- Internal Exhaust Gas Recirculation）技术；通过配气凸轮对气门正时控制技术，将柴油机控制在米勒热力循环工作过程，实现将一定量燃烧后的废气留在气缸内参与下一循环工作的机内冷IEGR技术；通过将柴油机米勒循环与IEGR技术相结合，达到降低缸内膨胀温度，抑制NOx生成目的（已获实用新型专利：ZL2009 2 0076120.47）。②开发一种接触应力峰值可调的凸轮型线数学模型；为避免在采用小张角凸轮获取IEGR效果时，出现凸轮与挺柱接触应力过高而导致发动机工作可靠性降低问题；通过对凸轮廓型特殊设计，实现了平面挺柱运动参数可调，达到接触应力峰值可调的目的（已获国家发明专利：ZL2010 1 0200413.6；软件著作权：2010SR022427）；该凸轮型线使米勒循环冷IEGR用凸轮挺柱间的最大接触应力得到有效控制，是米勒循环冷IEGR技术实现的基本保障。③开发小口径凸台型燃烧室；通过改变燃烧室底部凸台及口径结构形状，增加气缸内油气混合均匀度，达到减少PM生成目的。经国家汽车质量监督检验中心检测，改进后的SC9D产品较原机NOx比排放下降18%；PM比排放下降8.5%；达到减排工作目标。该减排技术可不增加制造成本，解决机械泵增压柴油机无法达到NOx≤5g/kW.h，PM≤0.1g/kW.h排放限值难题；与采用增加辅助装置实现该指标产品相比，单机节约成本5000～7000元。研究成果于2009年产业化应用，累计销售柴油机41629台，新增销售额16.8亿元人民币。为企业创造了显著经济效益。研究成果填补了机械泵增压非中冷柴油机排放性能改善技术欠缺，有在同类及其他用途产品中推广应用的广阔前景。已获得国家发明、实用新型专利和计算机软件著作授权各一项；发表EI学术论文7篇。经中国科学院科技查新未见与该项目采用关键技术相对应的文献和专利。咨询报告认为项目开发具有新颖性，综合技术达到国内领先水平。
完成单位
上海理工大学 上海柴油机股份有限公司
完成人
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