发动机排放控制探析.ppt

第4章 车用柴油机机内净化 ;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;非直喷式燃烧系统;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。;2.直喷式燃烧系统;1）浅盆型燃烧室 混合气形成方式以空间混合为主。形成质量依靠燃油喷雾的细微度及油束在燃烧室内的均匀分布实现。进气无涡流 特点：结构简单，起动性好，经济性好，热负荷低；但α大（1.7~2.2)，工作粗暴，对燃料要求高。 如：大缸径柴油机多采用。;浅ω型燃烧室;2）深坑型燃烧室 混合气形成方式是空间混合。形成质量依靠多油注高压喷射。一般有较强的进气涡流，适用于缸径80～140的柴油机。 ω型燃烧室（典型） 混合气形成：空间雾化混合为主。 一般采用多孔喷嘴，并组织一定的进气涡流和挤气涡流，以加速混合气的形成。;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。;主要特点： 面容比小，Q放↓，经济性好。 低温起动性好 采用多孔喷嘴，高压喷射。 ΔP/ΔΦ和Pz大，工作粗暴。 α大，动力性差。 形成碳烟多，氮氧化物多,排放差。 多用于3000r/min以下的柴油机（车用柴油机）。 ;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。; 主要特点： 面容比小，经济性好。 ΔP/ΔΦ和Pz较小，工作柔和。 对燃油的品质及雾化质量要求低，可以燃用多种燃料。 冷起动困难。 低速、加速时冒黑烟。 不适于增压，变工况适应性差。;各种燃烧室的比较;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 ;120MPa;2.喷油规律 （1）定义：指喷油速率dq/dΦ（每度曲轴转角的喷油量）随曲轴转角的变化关系。 （2）柴油机结构一定时，放热规律取决于喷油规律。 理想的喷油持续角为16～35°CA，喷油速率的变化要先缓后急。;（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 ;理想的喷油规律;3 喷油时刻 喷油时刻对柴油机性能的影响;喷油定时对柴油机污染物排放的影响;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