发动机排放控制要点.ppt

第4章 车用柴油机机内净化 4.1概述 1.柴油机的燃烧过程 柴油机的燃烧过程可划分为 第一阶段：滞燃期 第二阶段：速燃期 第三阶段：缓燃期 第四阶段：后燃期 第一阶段：滞燃期 第二阶段：速燃期 第三阶段：缓燃期 第四阶段：后燃期 2. 柴油机的主要排放污染物 4.2 低排放燃烧系统 1. 非直喷式燃烧系统 （1）涡流室式燃烧室 涡流室式燃烧室的特点是： (1)对燃油系统要求不高，因为它主要依靠强烈的涡流作用形成混合气，因此不需要很高的喷射压力。 (2)柴油机工作平稳。由于初期燃烧过程是在涡流室内进行，不直接作用在活塞上，使主燃烧室的压力升高率较小。 (3)对柴油机转速变化不敏感。由于压缩涡流随转速升高而增强，所以在较高转速时仍能保证较好的混合质量，因此涡流室式燃烧室适用于高速小型柴油机。 (4)涡流室式燃烧室的燃烧过程采用浓、稀两段混合燃烧方式，前段的浓混合气抑制了NOX的生成和燃烧温度，而后段的稀混合气和二次涡流又加速了燃烧，促使炭烟的快速氧化，因而NOX和微粒排放都比较低， 涡流室式燃烧室的缺点是： 相对散热面积大，而涡流室又直接与冷却水接触，使散热损失加大； 由于气体从涡流室向主燃烧室流动时，产生的节流损失较大，因而使柴油机冷机起动困难，燃油消耗较高。 （2）预燃式燃烧室 特点： 由于预燃室与主燃室之间通道面积很小，具有强烈的节流作用，使主燃烧室中压力升高缓慢，最高燃烧压力较低，柴油机运转平稳； 对燃油系统的要求较低，可采用结构简单的单孔轴针式喷油器，喷油压力要求较低。燃油系统工作可靠； 对柴油机转速变化、燃油品质的敏感性较小。 预燃室燃烧室的缺点是： 燃油消耗率高、起动困难。 ω形燃烧室 混合气形成特点： 主要是依靠多孔喷雾（多为4孔），利用油束和燃烧室的吻合，在空间形成混合气。 喷孔直径小，多在0.25～0.4mm内，喷孔轴线夹角为140°～160°内，喷油压力较高，一般在20Mpa左右。 3)球形燃烧室 混合气形成特点： 1）燃油顺气流沿球面切线方向喷入时，约95%被喷涂均布在室壁上，形成一层薄的油膜 ，5％散布在燃烧室空间形成火源，点燃混合气。 2）油膜逐层蒸发、逐层卷走、逐层燃烧，形成燃气涡流。 3）喷油压力较高，油耗率较低。能适应多种不同着火性能的燃料。 4）其进气管上多安装加热装置。 4.3 低排放柴油喷射系统 满足以下要求： 各种工况都有较高的喷油压力，提高雾化程度，改善排放； 优化喷油规律，实现每循环多次喷射； 每循环的喷油量能适应各种工况的实际需要； 各种不同工况有合理的喷油正时，实现柴油机的动力性、经济性和排放性综合最优 （3）喷油规律: 滞燃期内的初期喷油量控制了初期热放率，从而影响最高燃烧压力和最大压力升高率。 为了提高热效率，应尽量减小喷油持续角并使放热中心接近上止点。 在喷油后期，喷油率应快速下降以避免燃烧拖延，造成烟度及耗油量的加大。 初期缓慢，中期急速，后期快断 4.4 多气门技术 目的： 采用多气门技术，通过控制部分气道的关闭来控制进气涡流的强度，形成与柴油机转速匹配的涡流。 在柴油机低速时候，关闭部分气道，可以让进气涡流大大提高，实现对涡流控制，使得柴油机在低速状态混合质量提高，改善柴油机排放质量。 优点： 加大循环充气量 改善其动力性 经济性 排放性能 4.5 增压技术 柴油机采用废气涡轮增压技术后，若再采用增压并附带中间冷却器可同时降低HC、CO、NOx的排放量。 采用涡轮增压中冷技术还可提高柴油机的功率,一台装有涡轮增压器的柴油机功率输出比未装增压器可增加20%～30%，而采用增压中冷技术甚至可增加50%的功率。 新型涡轮增压器的使用,意味着可以用小排量的发动机替代大排量发动机,减轻发动机和整车质量,提高经济性和排放性。 增压的基本概念和分类 基本概念 增压就是将空气预先压缩然后再供入气缸，以期提高空气密度、增加进气量。增压可以增加发动机功率、改善燃油经济性以及良好的加速性。 实现空气增压的装置称为增压器。 增压器的性能指标 ——压力升高比（压比） ——压气机进气压力 ——压气机出口压力（增压压力） πR1.4：低增压；πR＝1.4~2.0：中增压；πR2.0：高增压 分类 根据增压的方式不同，发动机增压可分成以下四种类型 1）机械增压 2）废气涡轮增压 3）气波增压 4）复合增压 1）机械增压 安装在发动机上并由皮带与发动机曲轴相连接，从发动机输出轴获得动力来驱动增压器的转子旋转，从而将空气增压吹到进气岐道里。 优点：是涡轮转速和发动机相同，因此没有滞后现象，动力输出非常流畅。 缺点：由于它要消耗部分引擎 动力，会导致增压效率不高。 BENZ车上的COMPRESSOR  2）废气涡轮增压 一般经