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柴油汽车净化技术
作者:管理员    发布于:2016-09-24 14:22:49    文字:【】【】【

  油汽车排放的发动机机内净化技术进行了简要的介绍和分析。

  随着市场经济的高速发展及人民生活水平的不断提高,对汽车的需求也在高速增长,目前全国民用汽车保有量已经达到2 053万辆,预计10年后,可达到1亿辆,汽车如此快速的发展带来了城市环境严重污染,汽车废气已成为城市严重的污染源之一。

  目前,城市交通车、货运车主要以柴油汽车为主,要满足严格的国家排放标准,柴油汽车必须不断采用新技术、新工艺来控制污染,降低排放。

  柴油汽车净化包括机内净化和机外净化两个方面。机内净化技术是核心、本质的净化技术,本文将介绍有关这方面的技术。

  1推迟喷油提前角,提高喷油速率推迟喷油提前角,提高喷油速率是一种简捷方便,净化效果显著的措施,因为速燃期燃烧阶段是影响NOx排放的重要的阶段,喷油推迟时,滞燃期油量减少且喷入燃油更接近上止点故缸内压力、温度较高,滞燃期缩短,可燃混合气量减少。预混油量和混合气量的减少将使速燃期中的压力、温度上升程度降低,从而大大减少NOx的排放量。同时,由于压力升高率AP/AY下降,噪声也随之降低。但随着喷油的推迟,后燃期拖长,导致经济性、烟度、C0及HC严重恶化,因此要相应的提高喷油速率,以缩短燃烧时间。

  表1是在4135柴油机进行推迟喷油提前角,提高喷油速率的试验所得到的数据,可以看出:在推迟喷油提前角Q喷后Nx排放明显减少但C0排放恶化但在提高喷油速率后,N0x、C0排放均得到改善。

  2可控废气涡轮增压中冷技术柴油机实现增压的初目的是为了提高进入气缸的充量密度,以提高平均有效压力,从而提高输出为了进一步改善增压中冷器与柴油机的匹配性,可控增压技术又得到了越来越广泛的应用,它借助高性能的可控涡轮增压器来改善柴油机的全工况性能。代表性的有放废气涡轮增压系统(WG―TC)可通过调节放气阀的开启压力,实现高速时增压压力的可调性,克服柴油机与增压器匹配时所存在的固有矛盾,以提高柴油机的瞬态特性和低工况性能。

  VGT增压系统则是从低速到高速通过分段或连续改变涡轮面积,当废气通过涡轮喷嘴叶片时,根据柴油机外界负荷的变化来改变喷嘴环叶片角度,使进入涡轮叶片的气流参数发生变化来改变压气机出口的增压压力,从而达到涡轮增压器与柴油机在各工况下有良好的匹配。

  该技术摒弃了传统的泵一管一嘴式的喷油系统,它采用一供油泵建立一定油压后将燃油送入各缸共用的高压油管,即共轨内,再由共轨把燃油送入各缸的喷油器。由于采用了独立的高压油泵,可提供比传统供油系统高的多的压力。共轨式喷油系统取消了齿杆、调速器、提前器等传统的油量调节机构而是由电控装置根据转速、负荷、油压等信号来决定电磁阀的启闭来控制油嘴顶部液压控制室中的油压从而实现对循环喷油量、喷油定时、喷油速率的柔性控制。与传统喷油系统相比,电控共轨喷油系统主功率。后来人们发现,增压后,由于进气温度提高,滞燃期缩短混合气又可适当变稀,从而使噪声、CO、及HC排放都有所降低;同时油耗也有所降低,但是,进气增压后温度上升使NOx增多,进气密度也随温度上升而下降,使进气量达不到预期水平。于是出现了将增压后的空气再冷却的中冷技术,使NOx排放下降而功率进一步提高。由于增压中冷技术所带来的优越的性能,它已被广泛的应用于柴油机中。

  表1推迟喷油提前角提高喷油速率试验其中Vn个表示喷油速率由1.64m/ s提高到1.可以实时控制喷油压力,使在各个工况下都能获得佳喷油压力。

  可以获得较高的喷射压力,从而改善雾化性能,降低碳烟和NOx的排放。

  可控制喷油规律,实现较理想的喷油率。

  提高控制精度,且高压油路中不会出现气泡和残压为零的现象,使得各缸喷油量更均匀。

  4改善燃烧室设计影响柴油机混合气形成的因素主要有三个,这就是我们通常所说的油一气一燃烧室。油是指燃油细化和均匀分布情况,气是指缸内气流的强弱,而燃烧室的设计就是要使燃烧室结构尺寸与喷油特性、气流强弱能佳匹配,从而达到佳性能指。

  下面介绍几种很有前景的燃烧室结构:(1)采用缩口燃烧室。

  由于缩口作用,在入口部位漩流加强持续时间也加强,同时压缩挤流也十分强烈,这就加速了燃油与空气混合,于是可以选择较迟的喷油提前角而不减少放热总时间,如,这样既不影响经济性,又因推迟喷油而使NOx、噪声降低。

  (2)采用非回转体型燃烧室。

  如这些非圆形或方、圆形状及凹坑的设计好子々卜r使气流在不规范的角落或联结处产生微涡流或紊流,大大加速油气混合。

  由于微涡流及紊流的能量消耗随速度的平方而增加,使得高速时,中央主漩流有很大的衰减,高转速涡流比下降,起到兼顾高、低速性能的效果。

  是传统的w型燃烧室与非回转体型燃烧室性能对比图,可以看出:非回转体燃烧室的经济性、碳烟等排放得到很大改善。

  不同的燃烧室性能对比一M型燃烧室;一一四角型燃烧室;一一微涡流燃烧室5四气门技术及可变旋流进气道柴油机采用四气门技术可以增大进气门流通截面,使吸气和排气效率增高,泵气损失减少。可变漩流进气道如所示,两进气阀的进气道设计成不同形式,一个为直通无旋流形成气道,一个为螺旋型进气道。在螺旋型进气道中又分成两分路,其中一个分路为直流无旋流通道。在进气道的开头部分安装一个闸阀,关闭此阀即将直流气道阻塞,此即为旋流控制阀。在低负荷时,缸内需要强旋流来协助燃烧,此时将控制阀关闭,气流只能由螺旋气道进入气缸。气流被吸入时由于气道形状使气流在进气阀杆处旋转着进入缸内,造成较强的进气旋流。带旋流控制阀的四气门柴油机其燃烧持续期大大缩短,使各种工况下燃油消耗率明显降低。同时,可燃混合气的空燃比界限也增大,能够采用更为稀薄的混合气,从而有利于改善发动机排放。

  6整机综合电子控制技术是由凸轮轴的动作决定的,因此只能使得发动机在某些工况下才能获得良好工作状况,但车用柴油机的运转工况是十分复杂的,为了使得柴油机在全工况下都具有良好性能,就必须使发动机各系统的动作柔性可调,整机综合电子控制技术就是为实现这个目的而产生的。它将喷油、进排气等系统与凸轮轴的刚性连接分开,分别采用独立的驱动机构。传感器将发动机的运转参数、冷却系统、喷油系统、进排气系统、涡轮增压系统、发动机故障诊断等系统的参数转给中央控制器,中央控制器在对这些参数进行分析后,再发出指令驱动各个执行机构,使各个机构协调动作,从而使发动机始终处于佳状态。

  有关车用柴油机的机内净化技术近年来已经成为内燃机研究的前沿,许多新技术在不断出现,如新的燃烧方式的建立,进气道的改进,喷油器的改进等,本文限于篇幅就不一一介绍,但是任何一项技术都不可能同时降低所有排放,只有将多种技术综合应用才能达到理想效果。随着这些技术的发展和应用,在未来相当长的时间内柴油汽车仍将有极大的发展空间。

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