【正文】 (1)采用進氣節(jié)流在部分負荷時，可通過進氣節(jié)流使柴油機的進氣量降低，排氣流量減少，排氣溫度升到較高水平，以滿足過濾器再生的需要。但過分節(jié)流，氧濃度會降低得過大，排氣顆粒量增多，動力性及燃油經(jīng)濟I生下降；當柴油機從節(jié)流回到不節(jié)流狀態(tài)、轉(zhuǎn)速降低時，過濾器中過熱的顆粒得到氧氣而迅速燃燒，釋放出大量的熱，濾芯材料會因溫度驟升而損壞。 在低負荷時，為了獲得再生條件，需要進行更大程度的節(jié)流，但這會使比油耗大大增加，內(nèi)燃機性能變差。(2)設(shè)置燃燒器柴油機在怠速工況時排氣溫度僅是120～150℃，在低速、低負荷工況時排氣溫度也較低，只靠進氣節(jié)流等措施，仍不能達到顆粒點燃溫度。此時提高排氣溫度的較可靠的方法是，在過濾器人口前，設(shè)置一燃燒器，用噴油器向燃燒器噴人少量燃油，利用排氣的氧或另外供給燃燒器的二次空氣，用火花塞或電熱塞點燃燃油，產(chǎn)生高溫燃氣，點燃過濾器中的顆粒。一般經(jīng)過1～2min后，即可完成再生過程，如圖36所示。圖36燃油噴射式再生系統(tǒng)示意圖1—發(fā)動機 2—消聲器 3—氣體入口 4—SiC過濾器 5—出口 6—燃油泵 7—燃油罐 8—燃油及空氣 9—點火線圈 10—空氣罐 11—空氣泵12—燃燒器溫度信號 13—電池 14—溫度 15—放大圖 16—溫度 17—壓力 18—發(fā)動機負荷 19—發(fā)動機轉(zhuǎn)速 另外通過排氣再循環(huán)或者調(diào)整噴油正時，增加排氣的HC及CO含量，使它們在排氣較高溫度及富氧情況下燃燒，產(chǎn)生較高的熱量，再點燃顆粒，這種方法的不足是可能產(chǎn)生新的二次污染。 除了進氣節(jié)流外，還可以采用排氣節(jié)流、推遲噴油時間、加熱進氣等方法提高排氣溫度。2．降低顆粒開始著火燃燒的最低溫度由于提高排氣溫度會產(chǎn)生油耗增加、產(chǎn)生新的二次污染等新問題，所以可以采用催化劑(如鉑、鈀、銅、鉛及錳等金屬化合物)降低顆粒著火燃燒溫度的方法：一是在濾芯材料表面涂催化劑。但這種方法只有與催化劑表面接觸的顆粒，才能在較低溫度下進行催化燃燒；二是在燃油中加入催化劑。在柴油中加入金屬化合物催化劑的方法有兩種，一種是預先調(diào)制成混合燃料，另一種是邊混合邊使用。前一種方法容易分層，兩種方法都會使柴油供應分配系統(tǒng)復雜化。這種方法有可能造成新的二次污染。在排量為4．3L柴油機上的試驗表明，柴油中加入不同金屬化合物催化劑，能使整體式多孔陶瓷過濾器的顆粒物發(fā)生催化燃燒的最低溫度(也稱點燃溫度)明顯降低，幾種常用催化劑對顆粒點燃溫度的影響如表331所示。 表33l柴油中催化劑對顆粒點燃溫度的影響催化劑的種類和數(shù)量未加催化劑顆粒點燃溫度/℃600—700400—450450—500500550逆向再生方式的顆粒過濾裝置圖37所示為帶電加熱器的顆粒過濾裝置。該裝置最顯著的特點是對收集在過濾器內(nèi)的顆粒采用從過濾器出口側(cè)到人口側(cè)進行燃燒的逆向再生方式。與傳統(tǒng)再生方式相比逆向再生的優(yōu)點為：①有利于將顆粒燃燒溫度控制到較低水平，能擴大過濾器內(nèi)累積顆粒安全再生的上下限。②在過濾器的出口側(cè)的顆粒比進口側(cè)的多，容易點燃累積的顆粒和易于開始燃燒。③在逆向再生中，二次空氣流可將顆粒燃燒產(chǎn)生的熱從過濾器壁帶走，而傳統(tǒng)再生產(chǎn)生的熱量直接傳給過濾器壁，造成溫度過高，損壞或燒壞過濾器壁。④能縮短所需的再生時間。 圖37帶專用電加熱器的顆粒過濾裝置示意圖 帶有逆向噴氣凈化器的顆粒過濾裝置的最大特點是能將過濾器與顆粒燃燒部分隔開。所以該裝置解決了以下兩個問題：①再生時過濾器由于顆粒燃燒放熱而產(chǎn)生的裂縫和熔化；②因顆粒燃燒留下灰燼并在過濾器內(nèi)累積。 圖38和圖39所示是帶有四塊橫流過濾器的過濾系統(tǒng)及過濾裝置的示意圖。含有顆粒的廢氣從過濾器上部流人過濾顆粒的圓柱形通道，沒有顆粒的廢氣從側(cè)壁縫隙排除出。急速噴射的壓縮空氣從與排氣流相反的方向噴入，于是顆粒從柱形通道表面被清除落到漏斗里。收集到漏斗里的顆粒由其中的鎧裝電加熱器燃燒掉。 為了提高逆向噴氣凈化的效果，過濾裝置具有控制排氣的蝶形閥，這些閥門在進行逆向噴氣凈化的瞬間即刻關(guān)閉，防止壓縮空氣反向流動。過濾裝置有兩個隔開的排氣管道，在不同的時間內(nèi)分別在每側(cè)排氣管道內(nèi)進行逆向噴氣凈化。 圖38逆向噴氣凈化過濾器系統(tǒng)示意圖 不管發(fā)動機工作如何，隨時都可進行凈化。如果在發(fā)動機工作時進行凈化，過濾裝置的壓降要增加一倍，但因為僅需O．45s時間就可完成逆向噴氣凈化，所以不會給發(fā)動機工作帶來任何影響。圖39過濾裝置示意圖 四效催化轉(zhuǎn)化器(Fourway catalytic converter)是一種最理想的柴油機排氣凈化裝置。它能使微粒和NOX互為氧化劑和還原劑，并在同一催化床上同時除去CO、HC、PM(微粒)和NOX。 馬自達DIREC—D增壓柴油機( L)上采用了四效催化器，由于同時采用了共軌高壓燃油噴射系統(tǒng)，因此，在發(fā)動機的功率提高40％的同時，使NOX、黑煙、振動噪聲、CO2及油耗大幅度下降，其排放低于歐Ⅳ限值。 ，也裝載了四效催化轉(zhuǎn)化器，同時還裝備了車載診斷系統(tǒng)，對排氣成分進行連續(xù)檢測，當汽車應該維修時，將自動亮起警告，圖310所示為豐田汽車公司近年推出的裝有四效催化轉(zhuǎn)化器的電子噴射柴油機。該柴油機為共軌燃油系統(tǒng)發(fā)動機，還具有排氣道噴射EPI(Exhaust—Port Iection)裝置、低溫燃燒LTC(Low。Temperature Combustion)裝置和補充噴油裝置PI(Post Injection)等。圖310豐田公司的四效催化轉(zhuǎn)化器電子噴射柴油機系統(tǒng)示意圖1—節(jié)氣門 2—EGR閥 3—中冷器 4—排氣道噴射器 5—進氣 6—空氣流量計 7—增壓器 8—DPNR凈化器 9—排氣 10—氧化轉(zhuǎn)化器 11—空燃比傳感器 12—溫度傳感器 13—壓差傳感器 14—EGR冷卻器 15—共軌系統(tǒng) 該車上的四效催化轉(zhuǎn)化器的構(gòu)造與顆粒過濾器類似，不同之處是在顆粒過濾器的表面涂抹了NSR(Nitrile Storage Reduction)催化劑，為了使PM、CO和HC進一步降低，在DPNR(Diesel Particulate—Nitrile Reduction System)催化轉(zhuǎn)化器的下游還布置了氧化催化器。該裝置以多孔陶瓷顆粒過濾器和稀薄混合氣汽油機使用的吸附還原型三效催化器為基礎(chǔ)，其原理是利用在稀混合氣運行吸附NOX時產(chǎn)生的氧和排氣中的氧來氧化PM當在瞬間的濃混合氣側(cè)運行時，雖然排氣中的氧含量少，但可應用NOX脫附后還原時產(chǎn)生的氧來氧化PM為了最大限度的凈化NOX和提高PM的氧化率，必須精確控制再生和脫硫時間等。 發(fā)動機工作時，DPNR系統(tǒng)對各個裝置的控制情況如圖311所示，在發(fā)動機冷機時，隨著轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的不同，發(fā)動機工作狀態(tài)分為正常燃燒、正常燃燒加EPI裝置；在發(fā)動機熱機時，隨著轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的不同，發(fā)動機工作狀態(tài)分為三種，即正常燃燒、正常燃燒和EPI。裝置共同工作、LTC和EPI裝置共同工作；在發(fā)動機實施氧化PM時，隨著轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的不同，發(fā)動機工作狀態(tài)分為三種，即正常燃燒和EPI裝置共同工作、補充噴油和EPI裝置共同工作、LTC和EPI裝置共同工作；在發(fā)動機實施除去SO2工作時，隨著轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的不同，發(fā)動機工作狀態(tài)分為兩種，即正常燃燒與IYC和EPI裝置共同工作。 安裝了這種凈化系統(tǒng)的2t貨車，其排放中的PM和NO僅為2000年日本排放限值的20％。如果進一步改變排氣的流人方向，則可促進催化器內(nèi)NO和PM的反應，對大排量的重型車，PM的凈化效率可以達到更高值。應當注意：燃料中的硫會使四效催化轉(zhuǎn)化器的凈化能力降低，所以應該用低硫優(yōu)質(zhì)柴油燃料。圖311 DPNR系統(tǒng)對各工況的控制情況1—正常燃燒 2—正常燃燒+EPI 3—LTC+EPI 4—補充噴油+EPI4 柴油機尾氣排放異常故障診斷技術(shù)狀況良好，排放合格的柴油汽車，在常用工況下，排氣管排出的廢氣是無色透明的。只有柴油機在短時間內(nèi)超負荷運轉(zhuǎn)或啟動時，廢氣才呈現(xiàn)出灰色或深灰色，當發(fā)生不正常燃燒時，會形成排氣冒煙。如果在常用工況下，廢氣具有特種顏色，這就是排放超標的反映。不正常的排氣煙色一般分為三種，即黑煙、藍煙和白煙。不同的煙色形成的原因各不相同。目前對黑煙的形成，汽車工業(yè)發(fā)達的國家均有不同程度的研究，但對其生成機理說法不一。一般認為，起決定作用的是溫度，在250℃以下形成的煙色通常為白色，從250℃到著火溫度易形成藍煙。而黑煙只有在達到著火點后才出現(xiàn)。黑煙通常在柴油機大負荷時發(fā)生。當柴油機高負荷運轉(zhuǎn)時，噴入燃燒室的燃料增多，由于柴油機混合氣形成不均勻，即使平均過量空氣系數(shù)大于1，仍不可避免地產(chǎn)生局部區(qū)域空氣不足，此時，于燃燒室溫度較高，燃料在高溫缺氧情況下不完全燃燒，主要由多孔性炭粒構(gòu)成。 柴油機的白煙和藍煙，包含未燃烴(含燃油和潤滑油)、水蒸氣以及不完全燃燒中間產(chǎn)物(如含氧碳氫)。除水蒸氣外，都屬于顆粒范疇，在排氣過程中，它們大部分吸附在固態(tài)的碳基顆粒上，相互凝結(jié)形成大的絮團，在光的折射下，便排氣冒白煙或藍煙。黑煙也稱炭煙，它主要是柴油機在高壓燃燒條件下局部高溫、缺氧、裂解并脫氫而形成以碳為主要成分的固體微小顆粒，在排氣過程中，形成更大的炭煙粒子或絮團，使排氣胃黑煙。柴油機排氣顆粒中炭煙所占的比例與柴油機的運行狀態(tài)有關(guān)，一般柴油機高負荷運轉(zhuǎn)時，顆粒以炭煙為主，小負荷或怠速時以碳氫化合物為主。排氣管冒白煙表示柴油蒸汽在燃燒室內(nèi)未能著火燃燒或柴油中含水，白煙是柴油蒸汽，顏色很淡的是水蒸汽。柴油機排白煙可分為灰白煙和水汽白煙兩種。一般情況發(fā)動機在冷啟動排白煙，特別是冬季初始啟動時發(fā)動機冒白煙，隨著機器溫度的升高，白煙消失是正?，F(xiàn)象，但若隨著機器溫度的升高，白煙并不消失就是不正常的運行狀態(tài)了。排氣管冒白煙是未燃油霧或油中有