工程機(jī)械用柴油機(jī)尾氣控制技術(shù)介紹-在線瀏覽
2024-08-05 01:20本頁(yè)面
【正文】 高，極易產(chǎn)生NOx，采用稀薄的均勻混合氣可解決這一問(wèn)題。采用預(yù)混稀薄燃燃燒方式減少或消除了擴(kuò)散燃燒，稀混合氣可降低燃燒溫度，可大幅度降低NOx，比一般柴油機(jī)降低98%；由于氣缸內(nèi)混合氣均勻，無(wú)局部過(guò)濃混合氣，可使PM排放比一般柴油機(jī)降低27%，預(yù)混稀薄燃燒方式目前還處于研究階段，離實(shí)用還有一定距離，但是前景非?？捎^。 在沒(méi)有電控燃油噴射條件下，通過(guò)改變油泵凸輪形狀，對(duì)噴油規(guī)律加以改進(jìn)，傳統(tǒng)凸輪為切線凸輪，改進(jìn)凸輪為凹弧型凸輪，其供油規(guī)律具有初期低、中期急速及補(bǔ)燃期不拖長(zhǎng)的特征。提高噴油壓力和減少噴孔直徑可以使燃油的噴霧顆粒進(jìn)一步細(xì)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。高壓噴射系統(tǒng)需要和燃燒室良好匹配，以避免過(guò)多的燃油噴射到氣缸的冷表面上，減少HC和顆粒PM中有機(jī)可溶物SOF排放；高壓噴射技術(shù)對(duì)噴油系統(tǒng)提出了十分苛刻的要求。此種措施也必須和其他改進(jìn)方法相結(jié)合才能達(dá)到更好的效果?？刂撇裼蜋C(jī)的噴油正時(shí)是控制柴油機(jī)排放的重要手段，推遲噴油正時(shí)是降低柴油機(jī)排放中NOx濃度的簡(jiǎn)單而有效的措施之一。為了減少NOx的排放，噴油正時(shí)正在逐步推遲，向上止點(diǎn)方向靠近。噴油速率對(duì)有害氣體的排放有較大的影響，在實(shí)用中，常把推遲噴油正時(shí)與提高噴油速率同時(shí)使用，使單獨(dú)使用推遲噴油正時(shí)引起的CO升高受到抑制，從而使CO和NOx排放均得到降低。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(guò)后噴射，過(guò)后噴射可促進(jìn)碳煙的氧化，降低PM的排放。在不同工況下要獲得良好的效果，先導(dǎo)噴射油量、過(guò)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(duì)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。廢氣渦輪增壓可提高進(jìn)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(guò)量空氣系數(shù)和整個(gè)循環(huán)的平均溫度，使燃油燃燒完全，可使柴油機(jī)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。同時(shí)使進(jìn)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。據(jù)資料介紹，進(jìn)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%。 采用多氣門設(shè)計(jì)主要是為了擴(kuò)大進(jìn)排氣門的總流通總面積，提高進(jìn)氣充量，使柴油的燃燒更徹底；實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣渦流比可變。該影響來(lái)自兩個(gè)方面，一是采用4氣門技術(shù)時(shí)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。變渦流比影響，研究人員對(duì)某6108柴油機(jī)進(jìn)行了渦流比變化對(duì)NOx，PM的影響試驗(yàn)，該機(jī)為4氣門結(jié)構(gòu)，與雙進(jìn)氣門配合的雙進(jìn)氣道為長(zhǎng)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(shí)現(xiàn)渦流比可變。優(yōu)化燃燒系統(tǒng)指的是供油系統(tǒng)、進(jìn)氣流動(dòng)和燃燒室的形狀的最佳匹配。但三者的最佳配合就是最優(yōu)組合。中央帶凸起的燃燒室氣流運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)，且可維持較長(zhǎng)的時(shí)間，這對(duì)加速擴(kuò)散燃燒有利。目前，直噴式柴油機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)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(jī)工況優(yōu)化噴油定時(shí)，使噴油正時(shí)不僅隨轉(zhuǎn)速而且能隨負(fù)荷的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)。新開(kāi)發(fā)的燃燒系統(tǒng)采用強(qiáng)烈持續(xù)的后期擾動(dòng)，可有效降低碳煙和微粒的排放，幾近似于無(wú)煙。采用電子控制不僅可以提高噴油定時(shí)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(jìn)行柔性或精確控制。電子控制柴油機(jī)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(jī)通過(guò)最佳噴油正時(shí)、最佳噴油率和預(yù)噴射，與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷之間的關(guān)系進(jìn)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(guò)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)。電控高壓噴射控制對(duì)噴油規(guī)律進(jìn)行控制，能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況實(shí)現(xiàn)最佳噴油，同時(shí)通過(guò)控制預(yù)混合燃燒與擴(kuò)散燃燒的比例，可同時(shí)降低有害排放和控制發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比，有利于實(shí)現(xiàn)有效的機(jī)外凈化措施。(EGR)廢氣再循環(huán)(EGR)是再保證內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力性不降低的前提下，將一部分排氣導(dǎo)入進(jìn)氣系統(tǒng)中，和新鮮混合氣混合后再進(jìn)入氣缸參加燃燒，通過(guò)降低燃燒室燃燒的最高溫度來(lái)降低NOx的排放。目前，EGR在汽油機(jī)上的應(yīng)用比較成功，而在柴油機(jī)上卻不盡人意。柴油機(jī)采用EGR相當(dāng)于將一定數(shù)量的CO和水蒸氣添加到進(jìn)氣空氣中而成為一種稀釋劑，EGR率增大還使進(jìn)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(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性下降，HC，CO和PM排放增加。當(dāng)EGR率為30%左右時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性的下降并不突出。因此大
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