【文章內(nèi)容簡介】 雙彈簧噴油器即為雙開啟壓力噴油器，在油壓上升時首先克服第一級較軟的彈簧壓力，使針閥略微頂起，由于流通面積很小，燃油噴射的速率較低；當(dāng)油壓升高到克服第二級彈簧壓力時開始主噴射。167。提高噴油壓力和減少噴孔直徑可以使燃油的噴霧顆粒進一步細化，以增大燃油和空氣接觸的表面積，加速燃油和空氣的混合，明顯地降低顆粒PM中碳的排放。高壓噴射會導(dǎo)致NOx的增加，如采用推遲噴油時間和EGR等方法，以達到控制顆粒PM和NOx排放的目的。高壓噴射系統(tǒng)需要和燃燒室良好匹配，以避免過多的燃油噴射到氣缸的冷表面上，減少HC和顆粒PM中有機可溶物SOF排放；高壓噴射技術(shù)對噴油系統(tǒng)提出了十分苛刻的要求。要求整個系統(tǒng)有極高的強度、剛度和密封性。此種措施也必須和其他改進方法相結(jié)合才能達到更好的效果。提高噴油壓力可以有效地降低柴油機的微粒排放；減少燃油平均滴徑，促進混合氣形成；降低發(fā)動機最大壓力升高率、降低燃燒噪聲。167?？刂撇裼蜋C的噴油正時是控制柴油機排放的重要手段，推遲噴油正時是降低柴油機排放中NOx濃度的簡單而有效的措施之一。NOx對噴油正時的影響非常敏感，當(dāng)噴油正時與設(shè)定值相差1℃A時，NOx將提高15%左右。為了減少NOx的排放，噴油正時正在逐步推遲，向上止點方向靠近。目前采用電控噴射的噴油正時已減少到上止點前5℃A左右。噴油速率對有害氣體的排放有較大的影響，在實用中，常把推遲噴油正時與提高噴油速率同時使用，使單獨使用推遲噴油正時引起的CO升高受到抑制，從而使CO和NOx排放均得到降低。167。在主噴射之前噴入少量的燃油，以降低NOx和噪聲，主噴射要求噴油速率快、噴油壓力高，促進混合氣形成，以縮短緩燃期，保證良好的經(jīng)濟性和動力性，形成先導(dǎo)噴射（預(yù)噴射）＋主噴射的模式。為了同時降低NOx和PM的排放也可采用多次噴射的方法，即先導(dǎo)噴射和主噴射結(jié)束后再噴入少量的燃油形成過后噴射，過后噴射可促進碳煙的氧化，降低PM的排放。采用過后噴射會加大HC排放和耗油增加。在不同工況下要獲得良好的效果，先導(dǎo)噴射油量、過后噴射油量以及各次噴射的間隔角度和時刻的控制精度都有嚴格的要求，這對于機械式噴油系統(tǒng)是很難想象的，只有電控高壓共軌噴油系統(tǒng)才能勝任。167。 目前，柴油機的發(fā)展趨勢是，提高噴油壓力、降低渦流強度，以減少進氣的壓力損失，配合多氣門小孔徑噴油器來獲得良好的混合氣。 167。 廢氣渦輪增壓可提高進氣壓力、增大空氣的供給量，提高了氣缸內(nèi)平均有效壓力、過量空氣系數(shù)和整個循環(huán)的平均溫度，使燃油燃燒完全，可使柴油機顆粒狀物質(zhì)的排放量降低50%左右，并減少了CO和HC的排放。增壓后，燃油消耗率下降，CO和HC也會進一步降低。同時使進氣溫度提高而使燃燒溫度增加，致使增壓后NOx比非增壓要高。對此可采用增壓中冷的方法使進氣溫度降低，以控制NOx的惡化。據(jù)資料介紹，進氣溫度降低0~5℃，最高燃燒溫度和排氣溫度可降低1~3℃利用中冷技術(shù)，NOx的排放量可降低60%/70%。所以采用增壓中冷是降低車用柴油機排氣排放物的有效措施之一。 167。 采用多氣門設(shè)計主要是為了擴大進排氣門的總流通總面積，提高進氣充量，使柴油的燃燒更徹底；實現(xiàn)進氣渦流比可變。在實現(xiàn)這些目標時，它對柴油機排放亦產(chǎn)生較大影響。該影響來自兩個方面，一是采用4氣門技術(shù)時有利于噴油器布置在氣缸軸線附近，使油氣混合均勻，燃燒及早結(jié)束，有利于降低NOx、另外，4氣門使燃燒室凹坑內(nèi)產(chǎn)生較大渦流，減少渦流死區(qū)，有利于降低PM。二是可關(guān)閉部分通道，形成與柴油機轉(zhuǎn)速相適應(yīng)的進氣渦流強度。變渦流比影響，研究人員對某6108柴油機進行了渦流比變化對NOx，PM的影響試驗，該機為4氣門結(jié)構(gòu)，與雙進氣門配合的雙進氣道為長螺旋氣道和短切向氣道，切向氣道渦流近于零，并可節(jié)流，以此實現(xiàn)渦流比可變。在低轉(zhuǎn)速時，關(guān)閉切向氣道，即可獲高渦流比，從而提高低速時的混合氣質(zhì)量，改善柴油機的經(jīng)濟性、動力性和排放。 167。 優(yōu)化燃燒系統(tǒng)指的是供油系統(tǒng)、進氣流動和燃燒室的形狀的最佳匹配。單獨看來，采用何種強度的渦流、何種程度的高壓噴油、何種形式的燃燒室，沒有最佳方案。但三者的最佳配合就是最優(yōu)組合。例如，當(dāng)噴油壓力較低需要借助高強度氣流運動來加速油氣混合，在重型車用柴油機上，采用較高的噴油壓力和較多的噴孔數(shù)，可以使進氣渦流降低。中央帶凸起的燃燒室氣流運動較強，且可維持較長的時間，這對加速擴散燃燒有利。中央帶凸起的燃燒室燃燒過程急速，主燃期較短，適當(dāng)延遲供油定時可在油耗率和煙度變化不大的前提下大幅度降低NOx排放。目前，直噴式柴油機的發(fā)展趨勢是，提高噴油壓力；增加噴油器的噴孔數(shù)，減少孔徑；根據(jù)柴油機工況優(yōu)化噴油定時，使噴油正時不僅隨轉(zhuǎn)速而且能隨負荷的變化自動調(diào)節(jié)。采用分隔式燃燒室，由于火焰高峰溫度較低，不利于NOx的生成；碳煙大部分在副燃燒室中產(chǎn)生，進入主燃燒室后，大部分被氧化，有效地減少顆粒和HC排放，分隔式燃燒室比同規(guī)格的直噴式燃燒室NOx的排放量低1/3－1/2。新開發(fā)的燃燒系統(tǒng)采用強烈持續(xù)的后期擾動，可有效降低碳煙和微粒的排放，幾近似于無煙。這又為進一步采用廢氣再循環(huán)或推遲噴油提前角來降低NOx排放創(chuàng)造了條件。 167。 采用電子控制不僅可以提高噴油定時和噴油量的控制精度，而且在EGR、放氣閥或可變幾何渦輪增壓等空氣控制部件也可以用電子控制技術(shù)進行柔性或精確控制?？刂葡到y(tǒng)最理想的方案應(yīng)是能使燃油經(jīng)濟性和廢氣排放均獲得優(yōu)化。電子控制柴油機高壓噴射技術(shù)（如電控高壓共軌噴射）的應(yīng)用可使柴油機通過最佳噴油正時、最佳噴油率和預(yù)噴射，與發(fā)動機轉(zhuǎn)速、負荷之間的關(guān)系進行連續(xù)調(diào)節(jié)，采用先導(dǎo)噴射及多次噴射技術(shù)，先導(dǎo)噴射油量、過后噴射油量以及各次噴射的間隔角度和時刻的控制精度都有嚴格的要求，這些顯然只有在電控高壓共軌系統(tǒng)中才能良好地實現(xiàn)。大大降低了顆粒排放，并且發(fā)動機過渡工況的排放性能也可得到顯著改善。電控高壓噴射控制對噴油規(guī)律進行控制，能根據(jù)發(fā)動機運行工況實現(xiàn)最佳噴油，同時通過控制預(yù)混合燃燒與擴散燃燒的比例，可同時降低有害排放和控制發(fā)動機的空燃比，有利于實現(xiàn)有效的機外凈化措施。共軌式電控噴射技術(shù)是目前最先進的柴油機電控噴射技術(shù)，共軌系統(tǒng)的開發(fā)、應(yīng)用與研究工作在國外報道較多，然而在國內(nèi)，這方面的研究還處于起步階段。 167。（EGR） 廢氣再循環(huán)（EGR）是再保證內(nèi)燃機動力性不降低的前提下，將一部分排氣導(dǎo)入進氣系統(tǒng)中，和新鮮混合氣混合后再進入氣缸參加燃燒，通過降低燃燒室燃燒的最高溫度來降低NOx的排放。利用廢氣再循環(huán)（EGR）來降低NOx，的排放，需要與電子控制結(jié)合，根據(jù)柴油機負荷、轉(zhuǎn)速、冷卻水溫度傳感器及啟動開關(guān)信號，由ECU對EGR率和EGR時機進行控制，保證在對柴油機性能影響不大的條件下，降低尾氣中NOx的排放。目前，EGR在汽油機上的應(yīng)用比較成功，而在柴油機上卻不盡人意。主要原因在于，柴油機排放中大量的PM和其他有害排放物直接引入氣缸會增加活塞環(huán)和缸套的磨損，還會稀釋潤滑油并加速其變質(zhì)。柴油機采用EGR相當(dāng)于將一定數(shù)量的CO和水蒸氣添加到進氣空氣中而成為一種稀釋劑，EGR率增大還使進氣工質(zhì)的密度和O濃度下降，致使缸內(nèi)可燃混合氣的燃燒速度和燃燒溫度均有所降低，最終導(dǎo)致發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性下降，HC，CO和PM排放增加。發(fā)動機處于中小負荷工況時，采用EGR的效果十分顯著。當(dāng)EGR率為30%左右時，發(fā)動機的排放及綜合性能較好：采用較大的EGR率降低NOx排放效果更加明顯，且發(fā)動機經(jīng)濟性的下降并不突出。發(fā)動機在大負荷工況時，若采用EGR，則會導(dǎo)致發(fā)動機的經(jīng)濟性和動力性明顯下降，另外，還會增加活塞環(huán)和缸套的磨損及加速潤滑油的變質(zhì)。因此大負荷工況時不宜采用EGR。渦輪增壓柴油機在30%~50%。故排氣再循環(huán)難以實現(xiàn)。為此，各國學(xué)者提出了多種在增壓柴油機上實現(xiàn)排氣再循環(huán)的方案。主要有：通過調(diào)整正時實現(xiàn)內(nèi)部EGR；在進氣管或排氣管內(nèi)裝節(jié)流閥，通過節(jié)流來降低進氣壓力或提高排氣壓力；通過輔助裝置或活塞本身的壓力將廢氣壓入進氣管；通過在進氣管加裝文曲利管（Venturi Pipe），降低EGR接頭處的進氣壓力；利用壓力波動等。、成本不高、有很大的優(yōu)越性。 167。 柴油機尾氣排放中PM除了燃油燃燒生成外，機油產(chǎn)生的PM也占相當(dāng)部分。PM可分為可溶性有機物（SOF）和不可溶有機物（IOF）兩部分，兩者所占的比例大約為39%和61%。在SOF中，由機油產(chǎn)生的PM占絕大部分，約占PM總量的29%；機油除產(chǎn)生SOF外也產(chǎn)生IOF，來自機油的PM總計占PM總量34%。同時，竄入燃燒室中不完全燃燒的機油隨尾氣排出，是形成柴油機排放的藍煙的重要組成部分。因此，必須盡量防止和減少機油竄入