【正文】 低NOx和噪聲，主噴射要求噴油速率快 、噴油壓力高，促進(jìn)混合氣形成，以縮短緩燃期，保證良好的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性 ，形成先導(dǎo)噴射(預(yù)噴射)主噴射的模式。為了同時(shí)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(jìn)碳煙的氧化，降低PM的排放。采用過后噴射會(huì)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(shí)刻的控制精度都有嚴(yán)格的要求 ，這對于機(jī)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。 電控高壓共軌噴射系統(tǒng)７蚌埠學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）推遲噴油會(huì)引起PM排放上升、經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性下降 ，為彌補(bǔ)上述副作用$除提高噴射壓力和速率、縮短噴射持續(xù)時(shí)間外 ，還可通過電子控制方式尋求最優(yōu)化的噴油正時(shí)；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(shí)刻的控制精度都有嚴(yán)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(shí)現(xiàn) 。柴油機(jī)采用電控技術(shù)后 ，由于其控制精度高，控制自由度大!控制功能齊全 !因此能實(shí)現(xiàn)整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)參數(shù)優(yōu)化 !不僅能降低排放 !改善經(jīng)濟(jì)性 !還可有效地改善低速性能和冷起動(dòng)性能 。 廢氣再循環(huán)廢氣再循環(huán)(EGR)是將一部分排氣引入進(jìn)氣系統(tǒng) ,和新鮮空氣一起再進(jìn)入氣缸 ,EGR是控制NOx排放的有效措施之一 。EGR降低了燃燒放熱速度，燃燒溫度隨之下降，從而有效地減少NOx的生成。在柴油機(jī)中，EGR率過小，效果不明顯；EGR率過大，又會(huì)使PM、CO排放不正常地加大，動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性變壞 。因此，EGR率必須根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況要求進(jìn)行控制 。另外，EGR氣體經(jīng)冷卻后再進(jìn)入氣缸 ，可進(jìn)一步改善排放和油耗的關(guān)系 。 廢氣渦輪增壓及中冷柴油機(jī)采用增壓中冷技術(shù)可以加大循環(huán)進(jìn)氣量 ，提高輸出功率；同時(shí)，混合氣可以適當(dāng)變稀，使顆粒物碳煙、NOx排放下降；增壓后，進(jìn)氣壓力提高，滯燃期縮短，這些都使噪聲、CO及HC排放有所降低，再加上功率提高而機(jī)械損失變化不大 ，泵氣功變?yōu)檎Φ仍?，耗油量也有所下降。增壓中冷柴油機(jī)參數(shù)選配得當(dāng) ，柴油機(jī)大部分性能都會(huì)得到改善 。 NOx吸附還原催化轉(zhuǎn)化器在汽油機(jī)上廣泛使用 、效果良好的三元催化轉(zhuǎn)化器無法在柴油機(jī)上使用 ，原因是柴油機(jī)的排氣中氧含量高 ，NOx的還原反應(yīng)困難；柴油機(jī)的排氣溫度低 ，柴油機(jī)排氣中含有顆粒物和硫化物 ，易導(dǎo)致催化劑“中毒”失效。因此，為了在柴油機(jī)上８蚌埠學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）實(shí)現(xiàn)NOx的還原反應(yīng)，采用的技術(shù)有兩類：一類是需從外部添加 HC等還原劑，以保證較高的還原效率，此法比較適合固定式柴油機(jī) ；另一是采用吸附還原催化方法 。吸附還原型三元催化劑的活性成分是貴金屬和堿土金屬 （或稀土金屬），其工作過程分為兩個(gè)階段，即吸附和還原。柴油機(jī)正常工作時(shí)，過量空氣系數(shù)大于1，排氣中含較多氧，在貴金屬（Pt）的催化作用下，NO與O2反應(yīng)生成NO2并以硝酸鹽(NO3)的形式被吸附在堿土金屬表面 ，同時(shí)CO和HC被氧化反應(yīng)成CO2和H2O后排出轉(zhuǎn)化器。當(dāng)處于還原階段時(shí)，通過人為短時(shí)間使混合氣變濃 （例如，在排氣管中噴入柴油，或增加噴油量），形成還原氣氛，作為還原劑的CO、HC和H2與從堿土金屬表面析出的NO2反應(yīng)，生成COH2O和N2，同時(shí)使堿土金屬得到再生，此階段也稱為催化劑的再生過程。NOx吸附還原催化轉(zhuǎn)化器的工作需要短時(shí)間使混合氣變濃 ，會(huì)增大燃油消耗。 連續(xù)再生式顆粒物過濾器柴油機(jī)顆粒物過濾器 (DPF)是對柴油機(jī)PM排放的后處理裝置，它只是一種物理性的降低排氣PM方法。隨著過濾下來的PM的積累，造成排氣背壓增加，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性惡化 。因此，必須及時(shí)除去DPF中的PM，以便能繼續(xù)工作。除去過濾器中積存的PM稱為再生，目前再生的方法可分有兩類 ，即斷續(xù)加熱再生和連續(xù)催化再生。斷續(xù)加熱再生，即DPF每工作一段時(shí)間后，采用電加熱或燃燒器加熱消除 PM的方法，PM氧化的要素是高溫、富氧和氧化時(shí)間。連續(xù)催化再生，即DPF邊工作邊再生的方法 。由柴油機(jī)排出的廢氣首先經(jīng)過一個(gè)氧化催化器，在CO和HC被凈化的同時(shí)，NO被氧化成NO2。而NO2本身是一種化學(xué)活性很強(qiáng)的氧化劑 ，在隨后的DPF中，NO2與PM進(jìn)行氧化反應(yīng)，使PM的起燃溫度低到200℃左右(見圖3)。圖3 連續(xù)再生式DPF的結(jié)構(gòu)圖與斷續(xù)加熱再生法相比 ，連續(xù)催化再生法具有裝置簡單 ，不需耗費(fèi)外加能量等優(yōu)點(diǎn)。為了保正連續(xù)再生式 DPF有較高的轉(zhuǎn)化率，必須使用低硫分燃料 ，否則，硫９蚌埠學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）酸鹽將成為PM排放的主要部分，使PM排放水平無法降低。5 展望與結(jié)論目前世界車用柴油機(jī)發(fā)展呈五路并進(jìn)趨勢柴油機(jī)熱效率最高，廣泛用于國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域。在車用柴油機(jī)方面，載重車用柴油機(jī)的發(fā)展較早且比較成熟，而轎車柴油機(jī)由于重量輕（只有 100 多千克），體積小，轉(zhuǎn)速與功率高（轉(zhuǎn)速超過 4000 轉(zhuǎn)/分，功率超過 40 千瓦/升），因而集中了柴油機(jī)發(fā)展中的高新技術(shù)，代表了車用柴油機(jī)的發(fā)展趨勢。盡管世界各主要汽車與發(fā)動(dòng)機(jī)公司開發(fā)的新一代柴油機(jī)各有特點(diǎn)，但大體上反映了以下發(fā)展趨勢：一是直噴式柴油機(jī)的比例不斷提高，采用直噴式柴油機(jī)的缸徑不斷降低。如戴姆勒克萊斯勒公司用于 SMART 車的 BENZOM660 機(jī)（D/S=，3 缸，排量 升），大眾的 LUPO 機(jī)（D/S=，3 缸，排量 升）。二是采用增壓、中冷與多氣門技術(shù)。柴油機(jī)氣缸內(nèi)能燃燒的燃料量取決于氣缸的充氣量，為此車用柴油機(jī)上廣泛采用了渦輪增壓與中冷技術(shù) （TAC）。大型船用與機(jī)車柴油機(jī)一直采用 4 氣門結(jié)構(gòu)，車用柴油機(jī)缸徑大于 100 毫米以上的均優(yōu)先采用 4 氣門結(jié)構(gòu)， 優(yōu)點(diǎn)是除了充分利用氣缸圓面積增加進(jìn)氣量與實(shí)現(xiàn)可變進(jìn)氣渦輪外，還可以將噴油器垂直中置，使油柱分布均勻，有利于燃燒過程中的優(yōu)化。對于缸徑小于 100 毫米的車用柴油機(jī)，有采用 4 氣門，也有保持 2 氣門的。三是實(shí)現(xiàn)高壓噴射與電控，優(yōu)化噴油規(guī)律，發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的動(dòng)力與心臟部件，而噴油系統(tǒng)又是柴油機(jī)的心臟，目前國外車用柴油機(jī)噴油系統(tǒng)均沿著增加機(jī)械與液壓剛度方向發(fā)展，為滿足越來越嚴(yán)格的排放法規(guī)（歐 III 與歐 IV 標(biāo)準(zhǔn)），噴油壓力不斷提高，目前在傳統(tǒng)的泵管嘴系統(tǒng)中，噴油壓力已普遍超過1000 巴， 在新的高壓噴射系統(tǒng)中，噴油壓力已超過 1500 巴，甚至達(dá)到 2000 巴。四是排氣再循環(huán)（EGR）與排氣后處理技術(shù)（機(jī)外凈化）。實(shí)現(xiàn)排氣再循環(huán) 可降低 NOX，但不利于燃油經(jīng)濟(jì)性，若能實(shí)現(xiàn) EGR 冷卻與電控，則有利于改善綜合性能。柴油機(jī)的排氣后處理技術(shù)比汽油機(jī)困難，但是國外在微顆粒過濾及其再生技術(shù)與 NOX催化還原技術(shù)方面已取得了長足的進(jìn)步，可以適應(yīng)未來歐 IV 排放法規(guī)的要求。五是優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少摩擦與附件功率損失，提高機(jī)械效率。柴油機(jī)的有效１０蚌埠學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）效率等于指示效率與機(jī)械效率的乘積，因此柴油機(jī)的燃油消耗率也直接受到機(jī)械效率的影響。國外在致力于完善缸內(nèi)工作過程的同時(shí)，也十分重視減少摩擦損失和提高機(jī)械效率的研究。此外，以德國的 MTU 公司為代表的部分停缸技術(shù) （CDA）也是一種有效手段?？傊裼蜋C(jī)特別是轎車的小型高速直噴式柴油機(jī)，是一項(xiàng)集熱、機(jī)、電為一體的綜合系統(tǒng)與高科技產(chǎn)品。隨著電控技術(shù)的發(fā)展，柴油機(jī)的工作也不斷向綜合優(yōu)化與智能化控制方向發(fā)展，性能不斷改善，應(yīng)用也會(huì)日益廣泛。目前， 我國在載重車上已廣泛采用了柴油機(jī)，如一汽集團(tuán)的錫柴與大柴，但是，我國在排量 2 升 （缸徑在85 毫米） 以下高速車用柴油機(jī)、特別是轎車柴油機(jī)方面幾乎處于空白，與歐洲和日本相比情況很不相稱，至于柴油機(jī)的技術(shù)水平方面差距就更大了。因此，積極引進(jìn)與開發(fā)包括轎車柴油機(jī)在內(nèi)的車用柴油機(jī)，乃是我國汽車工業(yè)面臨的一項(xiàng)十分重要而艱巨的任務(wù)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間通過不斷的在圖書館和網(wǎng)上查詢相關(guān)資料，令我對目前柴油機(jī)排放污染物及凈化措施和柴油機(jī)的發(fā)展方向有了一定的認(rèn)識。這些經(jīng)驗(yàn)將會(huì)使我在未來的事業(yè)中少走很多彎路，在此特別感謝我的指導(dǎo)老師高光明教授以及所有關(guān)心支持我的老師及朋友。１１參 考 文 獻(xiàn)[1] [M].西安交通大學(xué)出版社 ,2001:631680[2] [M].人民交通出版社,1999:130136[3] [M].機(jī)械工業(yè)出版社,2003:6771[4] 王忠俊,Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)的控制技術(shù)[J].交通科技,2005(1):114116[5] [M].機(jī)械工業(yè)出版社,1998(12):101103[6] [J].世界汽車,1999(06):3739[7] CA498Z 柴油機(jī)使用說明書[J].一汽大連柴油機(jī)廠[8] 杜愎剛,朱會(huì)田, .內(nèi)燃機(jī)工程，2004(03):7174[9] [J].汽車技術(shù),1997(09):4749[10] 吳克剛,馬志義, [J].長安大學(xué)學(xué)報(bào),2005(05): 83