CH5柴油機機內凈化

1、發(fā)動機排放污染及控制主講人主講人 龔金科等龔金科等2022年3月3日概述：主要內容 介紹了車用柴油機的低排放燃燒、低排放燃油噴射、多氣門、增壓、廢氣再循環(huán)以及電控燃油噴射等柴油機機內凈化技術。第5章 柴油機機內凈化課程內容課程內容5.1 概述5.2 低排放燃燒系統(tǒng)5.3 低排放柴油噴射系統(tǒng)5.4 多氣門技術5.5 增壓技術5.6 廢氣再循環(huán)系統(tǒng)5.7 電控柴油機噴射系統(tǒng) 第5章 車用柴油機機內凈化第5章 柴油機機內凈化柴油機的燃燒過程第5章 柴油機機內凈化 1342第階段滯燃期 柴油開始噴入氣缸到著火開始的這一段時期。第階段速燃期 從著火開始到出現(xiàn)最高壓力的這一段時期。第階段后燃期 從緩燃期終

2、點到燃油基本燒完的這一段時期。第階段緩燃期 從最高壓力點到出現(xiàn)最高溫度時的這一段時期。柴油機的主要排放污染物 控制柴油機排放物的重點在于降低柴油機的NOX和微粒（包括碳煙）的排放。第5章 柴油機機內凈化有害成分汽油機柴油機微粒 （g/m3）0.0050.150.30CO （%）0.160.050.50HC（ ppm）20002001000NOX（ ppm）200040007002000 柴油機與汽油機排放比較 柴油機與汽油機排放比較柴油機的機內凈化技術第5章 柴油機機內凈化 近年來，一些低排放、高燃油經濟性的柴油機不用任何后處理裝置即可以達到相關的排放法規(guī)要求，顯示出柴油機機內凈化技術的巨大潛

3、力。 降低車用柴油機排放的技術措施 柴油機與汽油機排放比較 技術對策實施方法主要控制對象燃燒室設計設計參數(shù)優(yōu)化、新型燃燒方式NOX、微粒噴油規(guī)律改進預噴射、多段噴射NOX進排氣系統(tǒng)可變進氣渦流、多氣門微粒增壓技術增壓、增壓中冷、可變幾何參數(shù)增壓微粒廢氣再循環(huán)EGR、中冷EGRNOX高壓噴射電控高壓油泵、共軌系統(tǒng)、泵噴嘴微粒 降低車用柴油機排放的技術措施 每一種技術措施在降低某種排氣成分時，往往效果有限，因而實際中常常是幾種措施同時并用。第5章 柴油機機內凈化低排放燃燒系統(tǒng)第5章 柴油機機內凈化 柴油機與汽油機排放比較 這兩類燃燒系統(tǒng)在燃燒組織、混合氣形成和適應性方面都各有特點，因而在有害排放物

4、的生成量方面也有所不同。燃燒室的幾何形狀對柴油機的性能和排放具有重要的影響。 直噴式柴油機非直噴式燃燒系統(tǒng)第5章 柴油機機內凈化 柴油機與汽油機排放比較 非直噴式燃燒室往往有主、副燃燒室二部分，燃油首先噴入副燃燒室內進行混合燃燒，然后沖入主燃燒室進行二次混合燃燒。渦流式室燃燒室第5章 柴油機機內凈化 柴油機與汽油機排放比較 右圖為渦流室式燃燒室的結構圖。作為副燃燒室的渦流室設置在氣缸蓋上，主燃燒室由活塞頂與氣缸蓋之間的空間構成。主、副燃燒室之間有一通道。預燃室式燃燒室第5章 柴油機機內凈化 柴油機與汽油機排放比較 燃燒室由預燃室和活塞上方的主燃燒室所組成，兩者之間由一個（圖（a）或數(shù)個（圖（b

5、）孔道相連。 （a）預燃室傾斜偏置,單孔道 （b）預燃室中央正置,多孔道（c）預燃室側面正置,單孔道直噴式燃燒系統(tǒng)第5章 柴油機機內凈化淺盆形燃燒室第5章 柴油機機內凈化新型航空用噴射型燃燒室 淺盆形燃燒室在活塞頂部設有開口大、深度淺的燃燒室凹坑。 淺盆形燃燒室的空氣利用率低，必須在過量空氣系數(shù)大于1.6以上才能保證完全燃燒。深坑形燃燒室第5章 柴油機機內凈化 形燃燒室 形燃燒室在活塞頂部設有比較深的凹坑，其底部呈形，目的是為了幫助形成渦流以及排除氣流運動很弱的中心區(qū)域的空氣。 擠流口形燃燒室 擠流口形燃燒室采用了縮口形的燃燒室凹坑。初期燃燒減慢，壓力升高率較低，因此NOX排放較形燃燒室低。球

6、形燃燒室第5章 柴油機機內凈化 球形燃燒室空間混合方式以油膜蒸發(fā)混合方式為主。 隨著燃燒的進行，熱量輻射在油膜上，使油膜加速蒸發(fā)，燃燒也隨之加速。匹配良好的球形燃燒室工作柔和，NOX和炭煙排放都較低，動力性和燃油經濟性也較好。 球形燃燒室低排放柴油噴射系統(tǒng)第5章 柴油機機內凈化 低排放燃燒系統(tǒng)應該滿足以下要求： 各種工況下都應有較高的噴油壓力，以得到足夠高的燃油流出的初速度，使燃油粒度細化以提高霧化質量并加快燃燒速度，從而改善排放性能。 優(yōu)化噴油規(guī)律，實現(xiàn)每循環(huán)多次噴射。每循環(huán)的噴油量能適應各種工況的實際需要各種不同工況有合理的噴油正時，實現(xiàn)柴油機的動力性、經濟性和排放性能綜合最優(yōu)。1342噴

7、油壓力第5章 柴油機機內凈化 噴油壓力愈大，則噴油能量愈高、噴霧愈細、混合氣形成和燃燒愈完全，因而柴油機的排放性能和動力性、經濟性都得以改善。噴油壓力第5章 柴油機機內凈化高壓噴射降低炭煙的效果噴油規(guī)律第5章 柴油機機內凈化結論：（1）滯燃期內的初期噴油量控制了初期放熱率，從而影響最高燃燒壓力和最大壓力升高率。（2）為了提高循環(huán)熱效率，應盡量減小噴油持續(xù)角，并使放熱中心接近上止點。 （3）在噴油后期，噴油率應快速下降以避免燃燒拖延，造成煙度及耗油量的加大。噴油后期也不應該出現(xiàn)二次噴射及滴油等不正常情況。噴油規(guī)律第5章 柴油機機內凈化 理想的噴油規(guī)律 為了降低柴油機的排放，實現(xiàn)理想的燃燒過程，必

8、須有合理的噴油規(guī)律?！俺跗诰徛衅诩彼?，后期快斷”是一種理想的噴油規(guī)律。噴油時刻對柴油機性能的影響第5章 柴油機機內凈化結論：柴油機對應每一工況都有一個最佳噴油提前角噴油定時對柴油機污染物排放的影響第5章 柴油機機內凈化 噴油定時對柴油機的HC排放的影響與燃燒室形狀、噴油器結構參數(shù)及運轉工況等有關。噴油提前使滯燃期延長，導致NOX的增加。 推遲噴油減少了NOX排放量。但噴油延遲必將使功率下降，燃油經濟性變壞，并產生后燃現(xiàn)象，同時排溫增高，煙度增加。多氣門技術第5章 柴油機機內凈化 簾區(qū)越大說明氣門開啟的空間越大，進氣量也就越大。但并不是氣門越多“簾區(qū)”值就越大。多氣門技術第5章 柴油機機內凈

9、化 采用多氣門的優(yōu)點 擴大進排氣門的總流通截面積，增大柴油機的進 、排氣量，降低泵氣損失，使柴油機的燃燒更徹底； 改善了噴油器的冷卻和活塞的熱應力，解決了由于二氣門柴油機噴油嘴斜置造成的各噴油孔流動條件不同的問題 可實現(xiàn)關閉部分通道，形成與柴油機轉速相適應的進氣滾流強度，拓寬柴油機的高效工作轉速范圍 氣門增多，則氣門變小變輕，從而允許氣門以更快的速度開啟和關閉，增大了氣門開啟的時間斷面值增壓技術第5章 柴油機機內凈化 所謂增壓，就是利用增壓器將空氣或可燃混合氣進行壓縮，再送入發(fā)動機氣缸的過程。增壓技術第5章 柴油機機內凈化 幾種增壓方式的工作示意圖如下圖所示（a）機械增壓；（b）渦輪增壓；（c

10、）氣波增壓；（d）復合增壓 E發(fā)動機； C壓氣機； T渦輪機廢氣渦輪增壓器第5章 柴油機機內凈化 廢氣渦輪增壓器的工作原理 徑流式廢氣渦輪增壓器結構圖離心式氣壓機第5章 柴油機機內凈化 離心式壓氣機簡圖 1-進氣道 2-工作輪 3-擴壓器 4-蝸殼離心式壓氣機工作原理離心式壓氣機工作原理渦輪增壓技術第5章 柴油機機內凈化 渦輪增壓系統(tǒng) （a)定壓系統(tǒng)； （b)脈沖系統(tǒng)增壓對排放的影響第5章 柴油機機內凈化增壓對排放的影響第5章 柴油機機內凈化廢氣再循環(huán)系統(tǒng)第5章 柴油機機內凈化第5章 柴油機機內凈化柴油機廢氣再循環(huán)系統(tǒng)柴油機廢氣再循環(huán)系統(tǒng)第5章 柴油機機內凈化a)用排氣脈沖閥的EGR系統(tǒng) b)

11、用進氣節(jié)流閥的EGR系統(tǒng)c)用文丘里管的EGR系統(tǒng) d)用EGR泵的EGR系統(tǒng)1-電控器；2-中冷器；3-柴油機； 4-渦輪增壓器；5-EGR閥；6-排氣脈沖閥；7-進氣節(jié)流閥；8-文丘里管；9-文丘里管旁通閥；10-EGR冷卻器；11-EGR泵柴油機EGR的控制方法第5章 柴油機機內凈化柴油機EGR與汽油機EGR的比較第5章 柴油機機內凈化第5章 柴油機機內凈化EGR率對柴油發(fā)動機性能的影響第5章 柴油機機內凈化電控柴油噴射系統(tǒng)三菱ECI- MULTI電控電控多點噴射系統(tǒng)噴射系統(tǒng)第5章 柴油機機內凈化位置控制系統(tǒng)第5章 柴油機機內凈化位置控制系統(tǒng)第5章 柴油機機內凈化位置控制系統(tǒng)第5章 柴油機機內凈化時間控制系統(tǒng)第5章 柴油機機內凈化時間控制系統(tǒng)第5章 柴油機機內凈化1-高壓油泵 2-濾清器 3-燃油箱 4-共軌壓力傳感器 5-限流器 6-共軌管 7-限壓閥 8-電控噴油器 9-進氣質量流量計 10-冷卻液溫度傳器 11-空氣