工程機械用柴油機尾氣控制技術(shù)介紹(編輯修改稿)
2024-07-22 01:20 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 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。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1/31/2。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。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。(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。柴油機尾氣排放中
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