【文章內(nèi)容簡介】 nos adugethry39。mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()12 械性能 ，能承受很高的熱負荷 。 。 . 目前國內(nèi)外應用最廣泛的過濾材料有壁流式蜂窩陶瓷、泡沫陶瓷、陶瓷纖維等 。 隨著過濾體內(nèi)微粒的不斷積累，柴油機排氣阻力增加、背壓升高 .當背壓升高到一定程度時，將導致柴油機功率和過濾效率下降 .所以必須及時清除過濾體內(nèi)積存的微粒 。 眾所周知，當柴油機在最大負荷、轉(zhuǎn)速的工況下，氣缸排氣口的溫度可達到500 一 600℃ ，此時柴油機排氣微粒開始迅速氧化、升溫直至著火燃燒，以此減少微粒，從而達到過濾體的排氣阻 力和過濾效率恢復到原來的水平，即過濾體的“ 再生 ”. 目前過濾體的再生方法主要是 :“ 熱再生 ” ，即利用全負荷再生、噴油助燃 再生、電加熱再生、電自加熱再生、節(jié)流再生等，此外，也開發(fā)了如逆向噴氣再生、振動再生等非加熱再生方法，也就是利用外部熱源使積存在過濾體內(nèi)的微粒升溫、自燃，以減少過濾體內(nèi)的微粒 . 柴油機排放后處理系統(tǒng)柴油機微粒后處理系統(tǒng)是利用泡沫陶瓷過濾微粒，并利用微波對濾體進行再生 . 泡沫陶瓷過濾體將陶瓷原料配制成泥漿，并在聚醋或聚醚泡沫塑料內(nèi)浸演成型，最后經(jīng)燒制而成 .泡沫陶瓷內(nèi)部由許多小孔 (稱為“氣室 ”)組成，每個氣室通過窗口與多個鄰室相連，由于微粒直徑遠小于氣室直徑，所以微粒的捕集發(fā)生在整個氣室里 .其優(yōu)點是多孔結構使火焰易于傳播 。 廢氣再循環(huán)（ EGR）系統(tǒng) 柴油機與汽油機一樣也有大量的 NO生成，廢氣再循環(huán) (EGR)就是通過回引部分廢氣 與新鮮空氣共同參與燃燒反應，利用廢氣中含有大量的惰性氣體 (CON H2O等 )具有 較高的比熱容這一特性，來降低 NOX的生成。 柴油機 NOX生成的原因是：燃燒過程的平均過量空氣系數(shù)雖然比較大，但因混合氣成 分不均勻，局部燃燒溫度仍很高，所以生 成大量 NOX不過，隨著柴油機負荷的降低， NOX的排放迅速減小。 在汽油機上降低 NOX最主要的方法是通過廢氣再循環(huán) (EGR)，而柴油機也可以通過廢 氣再循環(huán) (EGR)來降低 NOX排放。廢氣再循環(huán) (EGR)為什么能降低 NOX呢 ?因為 NOX的生成條件是高溫富氧，而廢氣的引入，一方面使混合氣熱容量增大，造成相同量的混合氣升高同樣溫度所需熱容量增大，從而降低最高燃燒溫度；另一方面，廢氣對新鮮充量的稀釋 也相應降低了氧 的濃度，從而有江西理工大學南昌校區(qū) 2020 屆畢業(yè)論文 Opinos adugethry39。mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()13 效的抑制了 NOX的生成。 根據(jù)廢氣進入氣缸是否通過發(fā)動機的進氣系統(tǒng)， EGR系 統(tǒng)可分為內(nèi)部EGR系統(tǒng)和外部 EGR系統(tǒng)。 內(nèi)部： EGR系統(tǒng)通過改變配氣正時實現(xiàn)。該系統(tǒng)不需要外加其他設備，結構簡單，應用 方便，而且可以避免再循環(huán)廢氣對管道的腐蝕，有利于提高系統(tǒng)耐久性。由于是在進氣行程 內(nèi)，直接開啟排氣閥使廢氣回流，因此難以精確控制 EGR率；同時廢氣未經(jīng)冷卻直接回流， 引起混合氣溫度升高，這一點又有利于 NOX的生成。因此內(nèi)部 EGR對 NOX的抑制效果并不 顯著。但是隨著控制技術的不斷提高，內(nèi)部 EGR因其簡單、便利，日益受到青睞。 外部 ： EGR利用專門的管道將廢氣引入進氣歧管，使廢氣與 新鮮 空氣 在進入氣缸前充分混合。由于外部 EGR不但可以通過電控系統(tǒng)精確控制 EGR率 、 優(yōu)化發(fā)動機性能，而且可以 在外部系統(tǒng)中通過加裝 EGR冷卻器，有效降低燃燒溫度，因此目前較為常用的是外部 EGR系統(tǒng)。 1 增壓柴油機 EGR 的實現(xiàn) 自然吸氣柴油機所用的 EGR系統(tǒng)與汽油機類似。由于進排氣之間有足夠的壓力差， EGR的控制比較容易。在現(xiàn)代增壓柴油機中，由于渦輪增壓器效率的提高，增壓器后的進氣壓力 (增壓壓力 )，在很多工況下會高于增壓器前的排氣壓力，造成 EGR的困難，至少不會獲得 足夠高的 EGR率。為此可采用下列措施： ① 如圖 3la所示，在 EGR閥 5前，加一個排氣脈沖閥 6，利用排氣脈沖加大 EGR量。 ② 用節(jié)流閥 7對進氣進行節(jié)流 (見圖 3lb)，可降低柴油機前的進氣壓力，可使 EGR率大為提高。但顯然會增加柴油機的泵氣損失，有損燃油經(jīng)濟性。 ③ 在進氣系統(tǒng)中，裝一個文丘里管 8(見圖 3lc)，可以提高 EGR的有效壓差， 從而 擴大 EGR率的可調(diào)范圍。由于文丘里管喉口的壓降，在喉口下游可得到部分的恢復，壓力 損失可以減，調(diào)節(jié)文丘里管的旁通閥 9，可改變 EGR 的有效壓差 。 ④ 用專門的 EGR泵 11(見圖 3ld)強制進行 EGR，當然具有最大的靈活性。但由于 EGR泵 的流量要求很大，機械驅(qū)動泵顯然過于龐大昂貴。如圖上所示渦輪增壓器驅(qū)動一個 外加的 EGR泵 11是一個實用方案。 Opinos adugethry39。mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()14 ⑤ 用可變噴嘴增壓器 VNT（ Variable Nozzle Turbocharger） ,是實現(xiàn)增壓柴油機有效 EGR的一個新途徑。用普通渦輪增壓器，實現(xiàn)足夠的 EGR往往有困難。有實驗結果表明；用普通的渦輪增壓器時，只能在部分負荷下獲得 EGR率；用可變噴嘴渦輪增壓器時，柴油機大負荷時，可以通過減小渦輪噴嘴流通面積來提高排氣壓力，進而增大大負荷領域的 EGR率。 圖 31（增壓中冷柴油機的 EGR 系統(tǒng)） a 用排氣脈沖閥的 EGR 系統(tǒng) b 用進氣節(jié)流閥的 EGR 系統(tǒng) c 用文丘里管的 EGR 系統(tǒng) d 用 EGR 泵的 EGR 系統(tǒng) 1— 電控單元 2— 中冷器 3— 柴油機 4— 渦輪增壓器 5— EGR 閥 6— 排氣脈沖閥 7— 進氣節(jié)流閥 8— 文丘里管 9— 文丘里管旁通閥 10— EGR 冷卻器 11— EGR 泵 2 廢氣再循環(huán)排氣的冷卻 實驗證 明，把再循環(huán)的排氣加以冷卻，即采用所謂冷 EGR，可使進入缸內(nèi)的新鮮空氣的損失減少，從而避免了大負荷燃油經(jīng)濟性和排氣煙度的惡化。 冷 EGR 系統(tǒng)布置如圖 31c、圖 31d 所示。 EGR 冷卻器 10 可以用柴油機的冷卻水冷卻，但冷卻溫降有限，最好用空氣直接冷卻?，F(xiàn)已成功投產(chǎn)的 EGR 冷卻器，可在不同工況下，使 EGR 溫度下降 50150℃，使 NO 下降 10%左右。 d 柴油機 EGR 的控制 江西理工大學南昌校區(qū) 2020 屆畢業(yè)論文 Opinos adugethry39。mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()15 （ 1）控制方式 柴油機的 EGR 控制比較復雜，尤其是增壓柴油機，一般都采用電子控制。其控制方式可以是開環(huán)控制，也可以是閉環(huán)控制。 開環(huán)控 制。 開環(huán)控制一般基于脈譜 (MAP)的控制，即通過實驗確定典型工況下，達到排放要求的最佳 EGR率。這種方法控制簡單，目前應用較為普遍。但其準確性依賴于各種工況下 MAP圖的精確制取，同時動態(tài)響應慢。較典型的開環(huán)控制為對混合氣的成份加以考慮，根據(jù)不同轉(zhuǎn)速、負荷條件，由進氣和排氣中的氧氣濃度來確定最優(yōu)的 EGR率，例如在圖 3— 1a中，電控單元 1根據(jù)柴油機轉(zhuǎn)速、負荷，以及進氣和排氣中的氧氣濃度、溫度等傳感器的輸入信號，按標定的 EGR脈譜對 EGR閥 節(jié)流閥 旁通閥 9等執(zhí)行機構進行控制。 EGR閥 5可以是一個真空閥。電控 單元 1通過對一個獨立真空源產(chǎn)生的真空度加以調(diào)制，來控制真空閥的開度。EGR閥也可以是一個電磁閥，可由電控單元通過 PWM信號直接控制。 閉環(huán)控制。閉環(huán)控制可以選擇基于排氣背壓的閉環(huán)控制，也可選擇基于排氣氧氣傳感器紫的閉環(huán)控制?；谂艢庋鯕鈧鞲衅鞯拈]環(huán)控制，選取對發(fā)動機性能影響最大的兩個參數(shù) —— 進氣中的氧氣濃度和排氣中的氧氣濃度加以考慮?；谶^量空氣系數(shù)的 EGR控制，是通過過量空氣系數(shù)來間接測量 NOx的排放量，其受 EGR率的影響大，可作為 EGR閉環(huán)控制的反饋信號。閉環(huán)控制可以實時根據(jù)工況的變化自動調(diào)整 EGR量， 使 EGR達到最佳。因此，它比開環(huán)控制的效果更好，但其結構也較復雜。 （ 2）控制時間 汽油發(fā)動機在發(fā)動機中小負荷時將一定量的廢氣引入燃燒室參與燃燒，怠速、全負荷時不起作用。柴油發(fā)動機在發(fā)動機怠速、中小負荷時將一定量的廢氣引入燃燒室參與燃燒，全負荷不起作用。 柴油機 EGR 系統(tǒng)的結構 以一汽大眾柴油轎車為例，其柴油機 EGR 系統(tǒng)的結構主要分為兩類： ① 廢氣再循環(huán)電磁閥與機械閥分開方式（見圖 32） ② 廢氣再循環(huán)電磁閥與機械閥合二為一，直接由發(fā)動機控制單元控制（見圖 33） Opinos adugethry39。mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()16 圖 32 （ EGR 與機械閥分 開 方 式 ） 圖 33 （ EGR 閥與機械閥合并方式 ） 1發(fā)動機控制單元 2廢氣再循環(huán)閥（電磁） 1發(fā)動機控制單元 2廢氣再循環(huán)閥（電磁） 3廢氣再循 環(huán)閥（機械） 4空氣流量計 3廢氣再循環(huán)閥（機械） 4尾氣凈化裝置 5尾氣凈化裝置 江西理工大學南昌校區(qū) 2020 屆畢業(yè)論文 Opinos adugethry39。mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()17 第三章 發(fā)動 機排氣后處理技術的研究及發(fā)展進程 、 催化氧化法 柴油機 PM 后處理技術包括催化氧化和過濾，利用催化氧化技術減少載重車和城市公交車柴油機尾氣 PM 排放始于 20 世紀 90 年代。催化劑為蜂窩整體直通式，能部分氧化去除 排氣 PM 的可溶性有機組分以及氣態(tài)污染物 HC 和 CO，發(fā)動機負荷低時， PM 可溶性有機組分含量高，催化氧化降低 PM 排放效果明顯；而發(fā)動機負荷高時， PM 中可溶性有機組分含量低，催化氧化降低 PM 排放效果較弱。典型的 PM 排放降低值為 20%～ 50%，而且隨著排氣溫度提高，降低率增大，但排氣溫度提高也會導致 SO3 和硫酸鹽排放增加。 、過濾法 過濾是降低 PM 排放最直接的方法，但將柴油機排氣微粒收集起來后，決定微粒捕集器可行性的就是再生的問題了，微粒捕集器的再生一般都采用燃燒法，即利用外界能量提高微粒捕集器內(nèi)的溫度，使微 粒著火燃燒，或通過使用某些催化劑降低微粒的著火溫度，使之能在正常的柴油機排氣溫度下著火燃燒分解。目前，催化再生的燃油添加劑再生和連續(xù)再生已成為研究的熱點。 燃油添加劑再生可能會造成新的二次污染，但這類燃油添加劑通常為含鈣或鐵鋇銅錳的金屬化合物，成本相對低，降低微粒著火溫度顯著，在國內(nèi)該方法應該具有較為廣泛的應用前景；而連續(xù)再生是將催化劑與微粒表面充分接觸，降低微粒排放量的效果也較為明顯。 連續(xù)再生式 DPF 裝置目前要解決的問題是 :在發(fā)動機的各種運轉(zhuǎn)條件下不發(fā)生碳粒堵塞現(xiàn)象，以確保碳粒凈化率的長期穩(wěn)定性，提高其 使用壽命 、低溫等離子體技術 目前，低溫等離子體技術在柴油機尾氣控制中較多的是將其用于排氣微粒的捕集，其主要依據(jù)在于柴油機排氣微粒中有 70%～ 80%（以質(zhì)量計）是帶電的。利用低溫等離子技術捕集柴油機微粒的技術現(xiàn)在還