柴油机喷油系统排放控制技术研究报告Word下载.docx

柴油机喷油系统排放控制技术研究报告Word下载.docx

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措施

Keywords:

dieselengine。

Emissioncontrol。

measures

　　柴油机的有害排放取决于柴油机混合气形成及缸内燃烧过程，而这些归根到底是由喷油、气流、燃烧系统以及缸内工作特质的配合所决定的。

柴油机净化的关键，是如何有效地消除NOχ和微粒碳烟的生成量。

恰恰这两项排放物的生成规律常常是互相矛盾的。

因此，任何一个单项措施总有它的负面影响。

人们总是在采取某项措施的同时，应用另一项措施来加以补救和平衡。

最后，常常是多项措施的综合应用，才使排放性能达到一个新的水平。

柴油机是一个多性能、多工况、多因素综合影响的统一体，再加上各种各样的排放净化措施，如何进行优选、折中和综合控制是一个极为困难和复杂的问题。

柴油机的电子控制和综合管理是有效解决这一问题的最佳途径，也是使各种机内净化措施得以充分发挥效用的保证。

在所有净化措施中，喷油系统的改进无疑是最为重要的环节。

Theharmfulemissionsofdieselenginedependsonthemixtureformationandcombustionprocessincylinderofdieselengine,whichareinthefinalanalysisisbyinjectionincylinder,airflow,combustionsystemandworkingcharacteristicsofcooperation.PurificationofdieselenginekeyishowtoeffectivelyeliminatetheNOandcarbonparticlesinthesmokegeneration.Justthistwoemissionsgeneratedrulesareoftencontradictory.Therefore,anysinglemeasurealwayshasitsnegativeeffects.Peoplearealwaysinameasuresatthesametime,applicationofanotherstepstoremedythemandbalance.Finally,oftenisacomprehensiveapplicationofmeasurestomakeemissionsperformancetoanewlevel.Dieselengineismorethanaperformanceandworkingconditionandfactorsynthesisinfluencecontinuum,plusvariousemissionspurificationmeasures,howtocarryoutoptimization,compromise,andintegratedcontrolisanextremelydifficultandcomplexproblem.Dieselengineelectroniccontrolandintegratedmanagementisthebestwaytosolvethisproblem,effectivealsoallowsvariousinternalpurificationmeasurestogivefullplaytoutility.Of（among>

allthepurificationmeasures,improvethefuelinjectionsystemisundoubtedlythemostimportantlink.

　　车用柴油机中常用的机械燃油喷射系统有两大类，直列泵系统和转子分配泵系统。

直列泵系统包括直列多缸泵、单体泵和泵喷嘴系统，多用于大、中型车用柴油机上。

转子分配泵系统有端面凸轮驱动的VE泵系统，和内凸轮驱动的径向对置柱塞系统，多用于轻型客车和柴油轿车的小型高速柴油机上。

上述各系统都是应用柱塞往复运动、脉动供油的方式工作。

以下是五种控制柴油机排放的具体措施：

Automotivedieselenginethatiscommonlyusedinmechanicalfuelinjectionsystemhastwotypes,inlinepumpsystemandthedistributionoftherotorpumpsystem.Inlinepumpsystemincludinginlinemulti-cylinderpump,singlepumpandthepumpnozzlesystem,usedinlargeandmedium-sizedvehicledieselengine.DistributionoftherotorpumpsystemhasendCAMdrivenVEpumpsystem,andtheradialopposedpistonCAMdrivensystem,moreforpassengercarsanddieselcars,smallhigh-speeddieselengine.Theabovesystemsareapplicationofplungerreciprocatingmotion,andpulseoilsupplywork.Herearefivekindsofdieselengineemissioncontrolmeasures:

　　一、推迟喷油提前角降低NOχ排放

A,delaytheinjectionadvanceAngletoreduceNOemissions

　　喷油提前角是喷油始点早于汽缸压缩上止点的角度。

柴油机都要求喷油提前，这是因为从喷油到着火有一段滞燃期，为保证实际燃烧放热中心能接近上止点，避免燃烧拖后，经济性下降，所以喷油要提前。

单从动力、经济性角度出发，最佳提前角随转速上升而增大；

随负荷加大而略有增加。

车用柴油机因为在宽广的转速范围内工作，所以有专设的转速自动提前装置来满足此要求。

同一工况，若提前角改变，会使滞燃期改变。

一般推迟喷油时，因初期喷油更接近上止点，故缸内压力、温度较高，滞燃期缩短。

其结果是滞燃期的预混喷油量减少。

当然，若喷油太迟，使滞燃期挪到上止点之后，则缸内压力、温度未必上升。

这种情况一般难于碰到。

预混燃烧阶段是影响NOχ排放最重要的时期。

预混油量及混合气量的减少将使速燃期中压力、温度上升程度降低，从而大大减少NOχ的排放量。

同时，由于压力升高率的下降，噪声也大大降低。

因此推迟喷油提前角这一措施，是最早应用的有效降低NOχ排放和噪声的对策。

推迟喷油，直喷机的NOχ大幅下降，而间接喷射式涡流室柴油机的下降幅度则小一些。

但是喷油过迟，则燃油消耗率和烟度都会恶化，对CO和HC也有不利影响。

油耗和烟度的恶化是喷油推迟，燃烧跟着推迟以及缓燃期油量增加，燃烧时期也拉长的必然结果。

早期控制排放的措施不多，为了排放达标，不得不牺牲经济性能。

近期已可通过提高喷射压力等多种办法来综合解决这一问题。

FuelinjectionadvanceAngleisinjectionstartingpointisearlierthanthecheckpointonthecylindercompressionAngle.Dieselenginesrequireinjectioninadvance,becausefromtheoiltothefireforaperiodofignitiondelayperiod,inordertoensurethecheckpointontheactualcombustionexothermiccentreclosetoavoidburningaftertheeconomyfell,soinjectioninadvance.Singlefromtheperspectiveofpower,economy,thebestadvanceAngleincreaseswithrisingspeed。

Aslightincreasewiththeloadincreasing.Automotivedieselenginebecauseofworkingwithinawidespeedrange,thereforehavesetupautomaticspeeddeviceinadvancetomeetthisrequirement.Thesameworkingcondition,iftheadvanceAnglechange,changecanmaketheignitiondelayperiod.Generaldelayedinjection,becausetheinitialinjectionclosertothetopdeadcenter,consequentlyhigherpressureandtemperatureincylinder,shortentheignitiondelayperiod.Asaresult,theignitiondelayperiodofpremixedfuelinjectionquantityisreduced.,ofcourse,iftheoilistoolatetomakeontheignitiondelayperiodtocheckpoint,thepressureandtemperatureincylindermaynotrise.Itisdifficulttoencounteringeneral.PremixedcombustionphaseisNOemissionsthemostimportantperiod.Lesspremixedoilandmixedgaswillreducefast-burningmid-termdegreeofpressure,temperaturerise,therebysignificantlyreducingtheNOemissions.Atthesametime,duetoreducedpressureriserate,noiseisgreatlyreduced.SodelayedfuelinjectionadvanceAnglethemeasure,istheearliestapplicationeffectivelyreduceNOemissionsandnoisecountermeasures.Delayedinjection,injectionmachineNOχhasfallensharply,andindirectinjectiontypeswirlchamberdieselenginedeclineissmaller.Butinjectiontoolate,thespecificfuelconsumptionandsmokeworsens,ishaveanadverseeffectonCOandHC.Fuelconsumptionandthedeteriorationofthesmokeisinjectiondelay,burningwithphasedelayandslowburningoilincreased,thecombustiontimeisalsotheinevitableresultofthelong.Earlyfewmeasurestocurbemissions,forthesakeofemissionstandardandhavetosacrificeeconomicperformance.Haverecentlycanthroughincreaseinjectionpressureandsoonthemanykindsofwaystosolvethisproblem.

二、燃油高压喷射降低微粒碳烟排放

Second,thehighpressurejetfueltoreducecarbonsmokeemission

　　近年来，提高喷油压力的高压喷射措施，日渐成为直喷式柴油机机内净化的最佳手段。

而间接喷射式柴油机，由于主要依靠气流进行雾化、混合，所以对喷油压力要求较低。

在循环喷油量及喷孔大小和分布不变的情况下，提高喷油压力就是加大喷油速率，它直接产生两方面的效果。

Inrecentyears,increasetheinjectionpressureofhighpressureinjectionmeasures,isthebestmeansofdidieselenginemachinepurification.Andindirectinjectiondieselengine,becausethemainrelyonairflowforatomizationandmixing,andsooninjectionpressureislow.Incyclefuelinjectionquantityandthesizeofthesprayholeandundertheconditionofinvariabledistribution,improvetheinjectionrateandinjectionpressureisincreaseditdirectlyresultintwoaspects.

　　<

一）降低微粒碳烟的排放量

（a>

reducethecarbonemissionsofsmokeparticles

　　可以看出，喷油压力增高，则粒径减小，贯穿距加大，雾锥角加大，喷雾区的总体积也跟着加大，再加上紊流的增强，<

版权声明：

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，版权归原作者所有。

）这些都直接促进了燃油与空气的混合。

其直接效果是降低了每一时刻浓混合气成分的比例，使生成微粒碳烟的范围自然缩小。

即使不可避免仍有过浓混合气出现，但因粒子小，周围空气多，也会加快燃烧和氧化速率，使碳烟形成之初就被加速氧化。

所以高压喷射必然使微粒碳烟排放降低。

大量实验都证实了这一点。

Asyoucansee,theinjectionpressureincreased,theparticlesizedecreases,andthroughthedistance,sprayconeAngleincreases,thevolumeofsprayzonestartstoincrease,coupledwiththeincreaseoftheturbulence（netofpaperofcopyrightstatement:

thisarticlereprintedfromonline（>

allpeeroriginator.>

Thesearedirectlypromotedthefuelandairmixture.Itsdirecteffectistoreducetheproportionoftheamountoftheeverymomentrichmixture,andmakesthegeneratedparticlescarbonsmokenaturalnarroweddown.Eveninevitabletherearestillarichmixture,butbecauseofthesmallparticles,thesurroundingair,alsocanacceleratecombustionandoxidationrate,makecarbonsmokeformisatthebeginningofacceleratedoxidation.Thereforehigh-pressurejetwillreduceparticulatecarbonsmokeemission.Alargenumberoftestshaveconfirmedthat.

二）降低燃油消耗率

（2>

reducethespecificfuelconsumption

　　喷油速率增大必然缩短喷油时期，使燃烧加速，使燃烧放热更集中于上止点附近，从而降低了燃油消耗率。

大量实验结果也证实了这一点。

以上高压喷射降低烟度和油耗的优点，恰恰弥补了推迟喷油所带来的缺点。

反过来，高压喷射不可避免地使混合气快速变稀，燃烧加速，温度上升，从而NOχ排放必然有所增大。

这一弱点又会被推迟喷油，降低的NOχ功效所弥补。

应该记住，高压喷射并没有过大削弱推迟喷油，减小滞燃期喷油量所带来的改善NOχ排放的显著效果。

因此若两种措施同时应用，进行合理调配后，NOχ和微粒碳烟排放都会同时降低。

目前，两种措施并用是最常见的手段。

　三、喷油率控制技术

Injectionrateincreaseswillshortentheinjectionperiod,theburningspeed,thecombustionheatreleasemoreconcentratednearthetopdeadcenter,reducingthefuelconsumptionrate.Alargenumberofexperimentalresultsalsoconfirmthis.Abovethelowersmokeandfuelconsumption,theadvantagesofhighpressurejetjustmakesupforthedelaythedisadvantagesbroughtbytheinjection.High-pressurejetinevitably,inturn,makethemixturequicklydiluteandcombustionspeed,temperaturerise,andNOemissionwillincreasesomewhat.Thisweaknesswouldbeputoffoil,reducetheavailabilityofnitricoxide（NO>

madeupforefficacy.Toomuchshouldkeepinmindthathigh-pressurejetdoesnotweakenthedelaysprayoil,reducetheignitiondelayperiodimprovedfuelinjectionquantitybringsNOemissionssignificantlyeffect.Soiftwomeasuresappliedatthesametime,reasonableallocate,NOandsmokeparticlesofcarbonemissionswillbereducedatthesametime.Atpresent,andisthemostcommonmeansoftwokindsofmeasures.Third,fuelinjectionratecontroltechnology

　　广义的喷油率控制，指的是喷油规律控制，应包括定时<

喷油提前角）控制、喷油期长短控制和喷油率大小<

喷油率曲线外形）控制。

此处撇开喷油定时，单指在定时和循环油量不变时，喷油长短和喷油率外形的控制。

喷油率是除混合气形成因素外，对燃烧过程又一重大的影响因素。

当然，喷油率本身也和混合气形成是密不可分的。

可以设想，如喷油时期控制得很长，即使大幅度提高喷油压力，也无法缩短放热和燃烧时间；

又如，初期喷油量很大，即使推迟喷油，也无法把NOχ和噪声降得很低。

反过来，如能把初期喷油量控制得很小，就是不推迟喷油，也可达到同样效果。

可见，喷油率若能控制，将极富成果，因此，成为近年来喷油系统研究、开发的热门课题。

Generalfuelinjectionratecontrol,referstothefuelinjectionlawcontrol,andshallincludetiming,fuelinjectionadvanceAngle,injectionperiodlengthcontrolsizeandinjectionratecontrol（fuelinjectionratecurveshape>

.Hereapartfromfuelinjectiontiming,singlereferstothetimingandatconstantcirculationofoil,fuelinjectiondurationand