第六章 柴油機(jī)混合氣形成和燃燒

1、作業(yè)三1）為了便于分析汽油機(jī)的燃燒過程分為幾段？每段的主要）為了便于分析汽油機(jī)的燃燒過程分為幾段？每段的主要影響因素是什么？影響因素是什么？2）汽油機(jī)的主要有害尾氣排放物有哪些？它們的產(chǎn)生條件）汽油機(jī)的主要有害尾氣排放物有哪些？它們的產(chǎn)生條件是什么？是什么？3）什么是爆震？影響爆震的主要因素有哪些？）什么是爆震？影響爆震的主要因素有哪些？4）試述混合氣的不同濃度對發(fā)動機(jī)性能的影響）試述混合氣的不同濃度對發(fā)動機(jī)性能的影響第六章第六章 柴油機(jī)混合氣形成和燃燒柴油機(jī)混合氣形成和燃燒6-1 柴油機(jī)熱功轉(zhuǎn)換的特點(diǎn)柴油機(jī)熱功轉(zhuǎn)換的特點(diǎn)（了解）（了解）6-2 柴油機(jī)的燃燒過程柴油機(jī)的燃燒過程（掌握）（掌握）

2、6-3 燃油噴射和霧化燃油噴射和霧化（理解）（理解）6-4 混合氣的形成和燃燒室混合氣的形成和燃燒室（掌握）（掌握）6-5 燃燒過程的影響因素燃燒過程的影響因素（掌握）（掌握）6-6 柴油機(jī)的排放控制技術(shù)柴油機(jī)的排放控制技術(shù)（理解）（理解）6-1 柴油機(jī)能量轉(zhuǎn)換特點(diǎn)柴油機(jī)能量轉(zhuǎn)換特點(diǎn)柴油機(jī)以柴油機(jī)以， 循環(huán)熱效率。循環(huán)熱效率。混合氣形成和燃燒特點(diǎn)：混合氣形成和燃燒特點(diǎn)：n混合氣形成時(shí)間極短；混合氣形成時(shí)間極短；n混合氣空間時(shí)間分布極不混合氣空間時(shí)間分布極不均勻；均勻；n燃料噴射過程和燃燒過程同時(shí)存在。燃料噴射過程和燃燒過程同時(shí)存在。質(zhì)調(diào)節(jié)：為質(zhì)調(diào)節(jié)：為 輸出功，輸出功， 噴油量噴油量 ；噴射期

3、間噴射期間 ，散熱損失；，散熱損失； 反之，極短時(shí)間內(nèi)快速噴射燃燒反之，極短時(shí)間內(nèi)快速噴射燃燒粗暴粗暴; 發(fā)動機(jī)性能發(fā)動機(jī)性能放熱功率放熱功率噴油規(guī)律噴油規(guī)律混合氣形成混合氣形成 6-2 燃燒過程燃燒過程一、燃燒階段的劃分一、燃燒階段的劃分由示功圖分為四個(gè)階段：由示功圖分為四個(gè)階段：1、著火延遲期（、著火延遲期（ i）：AB = 物理過程物理過程+化學(xué)過程化學(xué)過程 混合氣形成的物理過程：混合氣形成的物理過程： 噴霧噴霧分散分散蒸發(fā)蒸發(fā)汽化汽化混合混合化學(xué)過程：局部可燃混合氣先期化化學(xué)過程：局部可燃混合氣先期化學(xué)反應(yīng)學(xué)反應(yīng)自燃。自燃。 i ，dp/d，NOx ，粗暴，粗暴影響因素：燃料的十六烷值

4、影響因素：燃料的十六烷值 ， i ； 溫度、壓力溫度、壓力 ， i ； 凡是改善蒸發(fā)霧化條件均使凡是改善蒸發(fā)霧化條件均使 i 2、速燃期：壓力脫離壓縮線、速燃期：壓力脫離壓縮線最高壓力點(diǎn)最高壓力點(diǎn)pz：BC 在在 i內(nèi)形成的可燃混合氣同時(shí)燃燒內(nèi)形成的可燃混合氣同時(shí)燃燒預(yù)混合燃燒預(yù)混合燃燒 特點(diǎn)：特點(diǎn)：p、T ，pz13MPa以上，影響以上，影響NOx 評價(jià)粗暴程度：平均壓力升高率評價(jià)粗暴程度：平均壓力升高率n影響因素：影響因素： i內(nèi)形成的可燃混合氣量內(nèi)形成的可燃混合氣量 i內(nèi)噴入量內(nèi)噴入量/5 . 04 . 0MPapppbcbc3、緩燃期：最高壓力點(diǎn)、緩燃期：最高壓力點(diǎn)最高溫度點(diǎn)；最高溫度

5、點(diǎn)；CD 噴射過程結(jié)束，邊噴邊燃燒噴射過程結(jié)束，邊噴邊燃燒擴(kuò)散燃燒階段；擴(kuò)散燃燒階段； 主要影響碳煙排放。主要影響碳煙排放。特點(diǎn)：空氣量減少，燃燒產(chǎn)物特點(diǎn)：空氣量減少，燃燒產(chǎn)物 ，活塞，活塞 ，燃燒緩慢，燃燒緩慢 不均勻混合氣的燃燒不均勻混合氣的燃燒空燃比偏大，才有可能空燃比偏大，才有可能 完全燃燒完全燃燒空氣利用率低空氣利用率低 ，PL，比重量，比重量1，縫隙激冷效應(yīng)，縫隙激冷效應(yīng)小，故其排放小。小，故其排放小。柴油機(jī)有害排放物：柴油機(jī)有害排放物：NOx, PM, 且二者矛盾。且二者矛盾。 CO21) NOx的生成機(jī)理的生成機(jī)理: 根據(jù)燃料及其混合氣形成方式根據(jù)燃料及其混合氣形成方式分為：分

6、為： 熱力熱力NO(Themal NO)和快速和快速NO（Prompt NO） 熱力熱力NO產(chǎn)生條件：高溫、富氧、滯留時(shí)間產(chǎn)生條件：高溫、富氧、滯留時(shí)間汽油機(jī)汽油機(jī)快速快速NO生成條件：濃混合氣生成條件：濃混合氣燃燒火焰帶內(nèi)燃燒火焰帶內(nèi)化學(xué)平衡濃化學(xué)平衡濃度的度的O、OH等活性中心為主的中間生成物、燃料中的碳和等活性中心為主的中間生成物、燃料中的碳和氫生成的碳?xì)浠衔?，以及氫生成的碳?xì)浠衔?，以及HCN、CN、NH等中間反應(yīng)物等中間反應(yīng)物參與反應(yīng)的結(jié)果參與反應(yīng)的結(jié)果 。p熱力熱力NO是在火焰下游區(qū)產(chǎn)生；是在火焰下游區(qū)產(chǎn)生； p快速快速NO是在火焰帶前急速生成，對溫度依賴性小，與混是在火焰帶前急

7、速生成，對溫度依賴性小，與混合氣濃度直接相關(guān)，快速合氣濃度直接相關(guān)，快速NO的生成速度比熱力的生成速度比熱力NO快?？?。 危害：危害：1）與）與HC一起產(chǎn)生光化學(xué)煙霧一起產(chǎn)生光化學(xué)煙霧植物枯死植物枯死 2）破壞地球大氣層（）破壞地球大氣層（O3層）層）2）碳煙的生成機(jī)理）碳煙的生成機(jī)理1碳煙的生成過程碳煙的生成過程 碳煙：可溶性有機(jī)成分（碳煙：可溶性有機(jī)成分（SOF）和不可溶成分；）和不可溶成分； 由燃燒時(shí)生成的含碳粒子及由燃燒時(shí)生成的含碳粒子及其表面上吸附的多種有機(jī)物組成。其表面上吸附的多種有機(jī)物組成。生成過程：生成過程： 高溫環(huán)境下高溫環(huán)境下熱分解形成低級熱分解形成低級 碳?xì)浠衔锾細(xì)浠?/p>

8、物沒有與空氣沒有與空氣 再接觸的部分最終變成微粒。再接觸的部分最終變成微粒。 生成條件：高溫缺氧；生成條件：高溫缺氧；n缺氧：空燃比為缺氧：空燃比為5.255.65的的比較濃的狹窄范圍；比較濃的狹窄范圍； 接近火焰接近火焰高溫缺氧；高溫缺氧； 部分氧化和熱分解部分氧化和熱分解 生成各種低級不飽和烴類生成各種低級不飽和烴類 脫氫、聚合成碳核脫氫、聚合成碳核(2nm)粒子直徑/nm粒子數(shù)相對頻度/%凝凝 聚聚粒徑分布粒徑分布n高溫：在預(yù)混合火焰溫度高溫：在預(yù)混合火焰溫度20002400K范圍內(nèi)出現(xiàn)峰值；范圍內(nèi)出現(xiàn)峰值； 在在擴(kuò)散火焰區(qū)缺氧擴(kuò)散火焰區(qū)缺氧 未未氧化氧化PM。T2400K時(shí)：時(shí)：PM

9、C原子不易凝聚；原子不易凝聚； 已形成的碳煙氧化。已形成的碳煙氧化。燃燒溫度/K由 H C向碳煙的轉(zhuǎn)換率實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算結(jié)果急速加熱到急速加熱到1700K以上以上時(shí)，聚乙炔及碳蒸汽成時(shí)，聚乙炔及碳蒸汽成為中間產(chǎn)物而生成碳煙為中間產(chǎn)物而生成碳煙 危害：致癌物；大氣可見度危害：致癌物；大氣可見度 PM生成特點(diǎn)：生成特點(diǎn)：碳煙生成過程碳煙生成過程早于早于NO的生成的生成燃燒初期生成燃燒初期生成中期和中期和后期氧化；后期氧化；PM排量排量碳煙生成后碳煙生成后被氧化程度被氧化程度因此，組織好擴(kuò)散燃燒，是控制碳煙的有效措施。因此，組織好擴(kuò)散燃燒，是控制碳煙的有效措施。 一般，加速碳煙氧化的措施，使一般，加速碳

10、煙氧化的措施，使NOx 。 具體措施：具體措施： 促進(jìn)碳煙的氧化過程促進(jìn)碳煙的氧化過程組組織燃燒室內(nèi)的氣流運(yùn)動，促織燃燒室內(nèi)的氣流運(yùn)動，促進(jìn)紊流混合；進(jìn)紊流混合；促進(jìn)噴霧的微?；龠M(jìn)噴霧的微?；邏焊邏簢娚?。噴射。PM控制的基本原理：由控制的基本原理：由PM和和NOx形成領(lǐng)域，形成領(lǐng)域， 控制火焰領(lǐng)域內(nèi)混合氣的濃度和溫度?？刂苹鹧骖I(lǐng)域內(nèi)混合氣的濃度和溫度。 具體措施：具體措施：n電控高壓噴射技術(shù)；電控高壓噴射技術(shù)；噴射規(guī)律控制噴射規(guī)律控制n噴射時(shí)期控制；噴射時(shí)期控制；n縮口燃燒室縮口燃燒室氣流氣流nEGR： TznVNT（VGS）；）；四、柴油機(jī)排放控制策略四、柴油機(jī)排放控制策略 抑制與混合燃

11、燒過程抑制與混合燃燒過程 NOx，促進(jìn)擴(kuò)散燃燒，促進(jìn)擴(kuò)散燃燒 PM五、柴油機(jī)的燃燒噪聲五、柴油機(jī)的燃燒噪聲n噪聲：彈性體在聲頻（噪聲：彈性體在聲頻（20Hz20kHz20Hz20kHz）范圍內(nèi)的振動）范圍內(nèi)的振動振動與噪聲密切相關(guān)。振動與噪聲密切相關(guān)。n產(chǎn)生振動的必要條件產(chǎn)生振動的必要條件激振力：激振力： 氣缸內(nèi)壓力變化氣缸內(nèi)壓力變化; ; 曲柄連桿機(jī)構(gòu)等運(yùn)動付間的相互摩擦、撞擊；曲柄連桿機(jī)構(gòu)等運(yùn)動付間的相互摩擦、撞擊；n噪聲傳遞的媒體噪聲傳遞的媒體彈性體：彈性體：機(jī)體振動。機(jī)體振動。 激振力的變化激振力的變化缸體表面振動缸體表面振動對外輻射噪聲。對外輻射噪聲。n發(fā)動機(jī)的噪聲源：燃燒噪聲、機(jī)械

12、噪聲、進(jìn)氣噪聲、發(fā)動機(jī)的噪聲源：燃燒噪聲、機(jī)械噪聲、進(jìn)氣噪聲、排氣噪聲等。排氣噪聲等。 n燃燒噪聲：與氣缸壓力升高率成正比，且直接與燃燒噪聲：與氣缸壓力升高率成正比，且直接與NOx排放有關(guān)。排放有關(guān)。 燃燒噪聲大燃燒噪聲大氣缸壓力升高率氣缸壓力升高率 ，預(yù)混合燃燒的預(yù)混合燃燒的混合氣量多，氣缸內(nèi)溫度混合氣量多，氣缸內(nèi)溫度 ，NOx排放量排放量 。n機(jī)械噪聲：運(yùn)動副的相對摩擦撞擊速度及強(qiáng)度機(jī)械噪聲：運(yùn)動副的相對摩擦撞擊速度及強(qiáng)度nn進(jìn)氣噪聲：進(jìn)氣噪聲：進(jìn)氣脈動及進(jìn)氣脈動及n、發(fā)火頻率發(fā)火頻率n排氣噪聲：排氣噪聲：排氣脈動排氣脈動及及n、發(fā)火頻率、發(fā)火頻率n壓燃式發(fā)動機(jī)起動過程取決于低溫下混合氣的

13、形壓燃式發(fā)動機(jī)起動過程取決于低溫下混合氣的形成和著火條件。成和著火條件。壓縮溫度、霧化條件；壓縮溫度、霧化條件；n冷起動時(shí)溫度和冷起動時(shí)溫度和n最低最低霧化不良霧化不良冷起動困難。冷起動困難。即即 T0低低Tc低，傳熱損失大，噴霧霧化差；低，傳熱損失大，噴霧霧化差； n低，漏氣低，漏氣 ，造成，造成Tc、pc降低，不利于自燃。降低，不利于自燃。六、冷起動特性六、冷起動特性低溫冷起動低溫冷起動(怠速怠速)時(shí)，燃料未完全蒸發(fā)，以液體狀時(shí)，燃料未完全蒸發(fā)，以液體狀態(tài)排出態(tài)排出形成白煙和藍(lán)煙形成白煙和藍(lán)煙 HC和和CO排放排放 。 液滴直徑不同，光照射下產(chǎn)生不同顏色。液滴直徑不同，光照射下產(chǎn)生不同顏色

14、。6-3 燃油噴射和霧化燃油噴射和霧化一、對燃料噴射系統(tǒng)的要求一、對燃料噴射系統(tǒng)的要求機(jī)械機(jī)械/電控泵電控泵-管管-噴嘴位置式控噴嘴位置式控制方法：三者相互間受限制制方法：三者相互間受限制 不能有效地控制不能有效地控制放熱規(guī)律放熱規(guī)律 噴油器、噴油泵、噴油器、噴油泵、ECU相互獨(dú)立構(gòu)成相互獨(dú)立構(gòu)成: 控制自由度控制自由度 柴油機(jī)噴射系統(tǒng)的發(fā)展：柴油機(jī)噴射系統(tǒng)的發(fā)展： 機(jī)械式機(jī)械式位置式電控位置式電控時(shí)間控制式高壓電控時(shí)間控制式高壓電控機(jī)械式：直列泵、機(jī)械式：直列泵、 V形分配泵形分配泵位置式電控：位置式電控：TICS、VE高壓電控：高壓共軌（高壓電控：高壓共軌（C-R）噴射壓力噴射壓力200M

15、Pa 泵噴嘴泵噴嘴 單體泵單體泵噴射壓力：噴射壓力：1826MPa現(xiàn)代車用柴油機(jī)噴射系統(tǒng)的要求現(xiàn)代車用柴油機(jī)噴射系統(tǒng)的要求1噴射壓力高壓化，且可任意調(diào)控噴射壓力高壓化，且可任意調(diào)控保證燃料快保證燃料快速、良好霧化。速、良好霧化。2噴油器響應(yīng)特性足夠快噴油器響應(yīng)特性足夠快在極短時(shí)間內(nèi)，噴油在極短時(shí)間內(nèi)，噴油規(guī)律的自由控制規(guī)律的自由控制達(dá)到最佳噴油時(shí)刻和理想噴油達(dá)到最佳噴油時(shí)刻和理想噴油規(guī)律。規(guī)律。3噴霧特性與燃燒室內(nèi)氣流特性的最佳匹配。噴霧特性與燃燒室內(nèi)氣流特性的最佳匹配。適應(yīng)高效率低排放燃燒方式的要求適應(yīng)高效率低排放燃燒方式的要求噴霧噴霧(油束油束)特性取決于噴油器的結(jié)構(gòu)、噴射壓力和背壓，特性

16、取決于噴油器的結(jié)構(gòu)、噴射壓力和背壓，是影響混合氣形成的主要因素是影響混合氣形成的主要因素油束特性：用幾何形狀和霧化質(zhì)量評價(jià)油束特性：用幾何形狀和霧化質(zhì)量評價(jià) 二、噴射霧化和油束特性二、噴射霧化和油束特性核心部分液滴核心部分液滴密集，速度高密集，速度高 油束外側(cè)液滴油束外側(cè)液滴稀少，速度低稀少，速度低 p幾何形狀：貫穿距離幾何形狀：貫穿距離L ；貫穿率和噴霧錐角或；貫穿率和噴霧錐角或B 貫穿率貫穿率：油束射程與噴：油束射程與噴孔出口沿噴孔軸線到達(dá)孔出口沿噴孔軸線到達(dá)燃燒室壁面的距離的比燃燒室壁面的距離的比值值表征燃油噴到燃燒表征燃油噴到燃燒室壁面的程度室壁面的程度 貫穿距離貫穿距離n貫穿率貫穿率

17、1: 表示油束已噴到燃燒室壁面。表示油束已噴到燃燒室壁面。 噴射壓力越高、噴孔長度直徑比越大、噴射環(huán)境噴射壓力越高、噴孔長度直徑比越大、噴射環(huán)境密度越小密度越小貫穿率越大，噴霧錐角越小。貫穿率越大，噴霧錐角越小。 油束射程短：油束射程短：貫穿距離貫穿距離L ，噴注穿透不足；噴注穿透不足； 空間霧化空間霧化氣流強(qiáng)氣流強(qiáng)粗暴，粗暴，NOx 油束射程過長：油束射程過長：噴注穿透過度噴注穿透過度，噴注著壁，噴注著壁 ； 燃燒室壁面或擠氣面很難形成混合氣燃燒室壁面或擠氣面很難形成混合氣冒煙冒煙p 油束的霧化質(zhì)量：油束的霧化質(zhì)量：液滴的細(xì)度和均勻度表示。液滴的細(xì)度和均勻度表示。 煙度煙度0粒徑粒徑10均勻

18、度是表示油束中液滴均勻度是表示油束中液滴大小相同程度及直徑分布大小相同程度及直徑分布的均勻程度。的均勻程度。 細(xì)度用油束中液滴的平細(xì)度用油束中液滴的平均直徑表示，該值越小均直徑表示，該值越小霧化質(zhì)量越好霧化質(zhì)量越好 1）位置式噴射系統(tǒng)）位置式噴射系統(tǒng) 1. 位置式噴射系統(tǒng)位置式噴射系統(tǒng)油泵速度特性：供油量隨油泵速度特性：供油量隨n增加而增加增加而增加調(diào)速器的必要性：調(diào)速器的必要性： 防止高速飛車，低速熄火防止高速飛車，低速熄火噴射過程：取決于噴射壓力；噴射過程：取決于噴射壓力； 噴射壓力與供油壓力有關(guān)噴射壓力與供油壓力有關(guān); 但非線性關(guān)系，不可控。但非線性關(guān)系，不可控。三、噴射系統(tǒng)三、噴射系統(tǒng)

19、 溢流節(jié)流孔 張力杠桿 斷油閥 柱塞套 到噴油器 出油閥 柱塞 柱塞彈簧 油量調(diào) 節(jié)滑套 平面凸輪 噴油 提前器 驅(qū)動 齒輪 滑片式 輸油泵 齒輪 驅(qū)動軸 調(diào)壓閥 燃油入口 調(diào)速手柄 調(diào)速彈簧 停車 手柄 飛錘 調(diào)速套筒 流回油箱 直列泵直列泵供油量控制：通過駕駛供油量控制：通過駕駛員員/調(diào)速器調(diào)節(jié)油量控制調(diào)速器調(diào)節(jié)油量控制環(huán)套位置來完成環(huán)套位置來完成 機(jī)械式噴油泵機(jī)械式噴油泵 VE型分配泵：型分配泵：一個(gè)柱塞，與固定一個(gè)柱塞，與固定在一起的端面凸輪在一起的端面凸輪盤一同旋轉(zhuǎn)盤一同旋轉(zhuǎn) VE型電控分配泵：型電控分配泵：消除機(jī)械式調(diào)速器；消除機(jī)械式調(diào)速器；增設(shè)：轉(zhuǎn)速傳感器增設(shè)：轉(zhuǎn)速傳感器2； 滑

20、套位置傳感器滑套位置傳感器5； 噴射定時(shí)器位置傳感器噴射定時(shí)器位置傳感器3； 比例電磁閥比例電磁閥1； 電磁閥電磁閥4等等 控制油量控制油量環(huán)套位置環(huán)套位置滑套位置滑套位置傳感器傳感器噴射定時(shí)傳噴射定時(shí)傳感器感器控制噴射定控制噴射定時(shí)電磁閥時(shí)電磁閥電控直列泵電控直列泵TICS（Timer Injection Control System）：在）：在P型泵基礎(chǔ)上改進(jìn)。型泵基礎(chǔ)上改進(jìn)。 l結(jié)構(gòu)：保留結(jié)構(gòu)：保留P型泵油量控制齒桿機(jī)構(gòu)型泵油量控制齒桿機(jī)構(gòu)在柱塞偶件上增加控制滑套，取代在柱塞偶件上增加控制滑套，取代P型泵型泵的倒掛形柱塞套。的倒掛形柱塞套。l控制：滑套相對柱塞的位移控制：滑套相對柱塞的位

21、移改變供油改變供油始點(diǎn)始點(diǎn)供油預(yù)行程供油預(yù)行程在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)供油時(shí)刻的任意控制供油時(shí)刻的任意控制 TICS泵的泵油原理泵的泵油原理 油量控制桿位置由電子調(diào)速器控制油量控制桿位置由電子調(diào)速器控制油門開度油門開度通過傳感器傳送到通過傳感器傳送到ECU判定工況判定工況控制控制MAP圖圖反饋控制控制桿位置反饋控制控制桿位置噴油量控制精度。噴油量控制精度。 供油規(guī)律影響噴油規(guī)律，但不同供油規(guī)律影響噴油規(guī)律，但不同缺點(diǎn)：噴油規(guī)律不可控缺點(diǎn)：噴油規(guī)律不可控 噴油過程噴油過程n位置式泵位置式泵-管管-噴嘴型特點(diǎn)：供油特性和噴油器的實(shí)際噴油噴嘴型特點(diǎn)：供油特性和噴油器的實(shí)際噴油特性不一致。電控

22、化后有所改善。特性不一致。電控化后有所改善。 泵端壓力泵端壓力噴嘴端噴嘴端壓力壓力針閥升程針閥升程噴油過程劃分為等三個(gè)階段：噴油過程劃分為等三個(gè)階段：噴射延遲期：供油開始噴射延遲期：供油開始噴油開始噴油開始高壓油管內(nèi)以高壓油管內(nèi)以 1400m/s聲速傳播建立噴聲速傳播建立噴油器端油壓油器端油壓缺點(diǎn)：供油與噴油不同步缺點(diǎn)：供油與噴油不同步主噴射期：噴油開始主噴射期：噴油開始噴嘴端壓力噴嘴端壓力 開始急劇下降開始急劇下降 n噴油結(jié)束階段：從噴油器端壓力開始急劇降低噴油結(jié)束階段：從噴油器端壓力開始急劇降低噴油器針閥落座停止噴油。噴油器針閥落座停止噴油。 因，通過噴油泵的回油因，通過噴油泵的回油降低噴

23、油器端油壓降低噴油器端油壓針針閥落座。閥落座。 所以，針閥落座速度所以，針閥落座速度 噴嘴端壓力降低速率。噴嘴端壓力降低速率。 此時(shí)，噴射壓力降低此時(shí)，噴射壓力降低霧化特性變差。霧化特性變差。 供油規(guī)律供油規(guī)律噴油規(guī)律噴油規(guī)律存在的問題存在的問題：供油規(guī)律與噴油規(guī)律不同；供油規(guī)律與噴油規(guī)律不同；出現(xiàn)不正常噴射現(xiàn)象：出現(xiàn)不正常噴射現(xiàn)象： 二次噴射；噴油壓力波動二次噴射；噴油壓力波動滴油現(xiàn)象；高壓密封滴油現(xiàn)象；高壓密封斷續(xù)噴射；針閥周期跳動斷續(xù)噴射；針閥周期跳動隔次噴射；隔次噴射；2循環(huán)噴循環(huán)噴1次次機(jī)械式與電控式的區(qū)別：機(jī)械式與電控式的區(qū)別：n調(diào)速器：調(diào)速器： 機(jī)械式機(jī)械式機(jī)械；機(jī)械； 電控式電

24、控式數(shù)據(jù)調(diào)速數(shù)據(jù)調(diào)速n供油規(guī)律：供油規(guī)律： 機(jī)械式機(jī)械式不可調(diào)；不可調(diào)； 電控式電控式可調(diào)可調(diào)n噴油壓力：噴油壓力： 機(jī)械式機(jī)械式不可調(diào)；不可調(diào)； 電控式電控式可調(diào)可調(diào)圖圖4-55 ECDU2系統(tǒng)示意圖系統(tǒng)示意圖2）時(shí)間）時(shí)間-壓力式電控噴射系統(tǒng)壓力式電控噴射系統(tǒng) 特點(diǎn)：不斷高壓化特點(diǎn)：不斷高壓化 典型類型：高壓共軌系統(tǒng)、泵噴嘴和單體泵三種典型類型：高壓共軌系統(tǒng)、泵噴嘴和單體泵三種 三向閥控制脈沖三向閥控制脈沖燃油箱燃油箱其他信息其他信息（p,t）節(jié)流閥節(jié)流閥ECU負(fù)荷負(fù)荷壓壓 力力傳感器傳感器三通閥三通閥噴射率控制噴射率控制油壓活塞油壓活塞針閥體針閥體噴油器噴油器油油 泵泵控制閥控制閥E/G

25、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速及凸輪及凸輪轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角氣缸判氣缸判別信號別信號 蓄蓄壓壓室室高壓供油泵高壓供油泵噴射噴射壓力壓力控制控制1. 高壓共軌系統(tǒng)高壓共軌系統(tǒng)高壓共軌系統(tǒng)特點(diǎn)：高壓共軌系統(tǒng)特點(diǎn)：p結(jié)構(gòu)上：把泵結(jié)構(gòu)上：把泵-管管-噴嘴三個(gè)單元，按各自功能相互獨(dú)立起噴嘴三個(gè)單元，按各自功能相互獨(dú)立起來來充分充分提高控制自由度。提高控制自由度。p功能上：實(shí)現(xiàn)高壓噴射；功能上：實(shí)現(xiàn)高壓噴射；噴射壓力、噴射時(shí)刻、噴油噴射壓力、噴射時(shí)刻、噴油規(guī)律達(dá)到可直接調(diào)控規(guī)律達(dá)到可直接調(diào)控放熱規(guī)律可控制。放熱規(guī)律可控制。 各單元的作用：各單元的作用： 高壓泵：按一定速率向共軌供油，保證軌壓恒定高壓泵：按一定速率向共軌供油，保證軌壓恒定

26、 供油原理：多山凸輪供油原理：多山凸輪每轉(zhuǎn)供三每次每轉(zhuǎn)供三每次供油頻率供油頻率 與噴射頻率一致與噴射頻率一致 吸油過程：柱塞下行吸油過程：柱塞下行PCV閥開閥開泵室進(jìn)油泵室進(jìn)油柱塞上行柱塞上行PCV閥開閥開回油回油軌壓不變軌壓不變共軌壓力共軌壓力設(shè)定值時(shí)，設(shè)定值時(shí)，ECU接通接通PCV閥關(guān)閉閥關(guān)閉出油閥出油閥開迅速供油補(bǔ)充軌壓開迅速供油補(bǔ)充軌壓 高壓泵供油原理：高壓泵供油原理：三山三山凸輪凸輪PCV閥出油閥n高壓泵供油量：高壓泵供油量： 取決于取決于PCV閥關(guān)閉后柱塞的有效行程；閥關(guān)閉后柱塞的有效行程； 通過改變通過改變PCV電磁閥的關(guān)閉時(shí)刻電磁閥的關(guān)閉時(shí)刻 控制控制凸輪的有效行程凸輪的有效行

27、程 改變供油量改變供油量 控制共壓?？刂乒矇骸特點(diǎn)：減小功率損耗。但控制系統(tǒng)復(fù)雜。特點(diǎn)：減小功率損耗。但控制系統(tǒng)復(fù)雜。BOSCH-CR型三缸徑向柱塞式高壓泵：型三缸徑向柱塞式高壓泵： u 結(jié)構(gòu)：泵體、泵蓋、氣門組件、柱塞泵組件、柱塞彈結(jié)構(gòu)：泵體、泵蓋、氣門組件、柱塞泵組件、柱塞彈簧、凸輪軸組成?；?、凸輪軸組成。u特點(diǎn)：特點(diǎn)： 三缸柱塞泵隔三缸柱塞泵隔120度均勻分布度均勻分布保保證供油頻率和供證供油頻率和供油量；油量； 偏心輪驅(qū)動片面三偏心輪驅(qū)動片面三角環(huán)角環(huán)三個(gè)柱塞三個(gè)柱塞泵泵 共軌的作用：將高壓泵提供的高壓油蓄壓共軌的作用：將高壓泵提供的高壓油蓄壓按恒定壓力均按恒定壓力均勻分配到各缸噴油

28、器。勻分配到各缸噴油器。 n 共軌容積的確定：共軌容積的確定：兼顧高壓泵供油壓力波動和每個(gè)噴油器噴油而引起的壓力兼顧高壓泵供油壓力波動和每個(gè)噴油器噴油而引起的壓力波動波動共軌壓力波動控制在共軌壓力波動控制在0.5MPa以內(nèi)；以內(nèi)；為保證共軌壓力響應(yīng)速度為保證共軌壓力響應(yīng)速度快速響應(yīng)柴油機(jī)工況的變化，快速響應(yīng)柴油機(jī)工況的變化，其容積又不能太大。其容積又不能太大。n ECD-U2共軌系統(tǒng)：共軌系統(tǒng)：高壓泵最大循環(huán)供油量高壓泵最大循環(huán)供油量為為600mm3，共軌容積，共軌容積約為約為94000mm3。 噴油器的主要作用：根據(jù)噴油器的主要作用：根據(jù)ECU的控制指令完成定的控制指令完成定量、霧化及噴油規(guī)

29、律的控制。量、霧化及噴油規(guī)律的控制。 n噴油量：噴油量：噴油器開啟持續(xù)時(shí)間（通電脈寬）來控噴油器開啟持續(xù)時(shí)間（通電脈寬）來控 制；噴油器的開啟時(shí)刻制；噴油器的開啟時(shí)刻控制噴油時(shí)刻?？刂茋娪蜁r(shí)刻。n噴霧質(zhì)量噴霧質(zhì)量：取決于噴射壓力和噴孔總截面積以及、：取決于噴射壓力和噴孔總截面積以及、 燃燒室內(nèi)氣流狀態(tài)。燃燒室內(nèi)氣流狀態(tài)。 n噴油規(guī)律控制精度噴油規(guī)律控制精度：取決于噴油器的響應(yīng)特性。：取決于噴油器的響應(yīng)特性。n噴油器響應(yīng)特性：噴油器響應(yīng)特性：取決于電磁閥特性和針閥慣性取決于電磁閥特性和針閥慣性 質(zhì)量。質(zhì)量。 n三向電磁閥式噴油器特點(diǎn)：三向電磁閥式噴油器特點(diǎn)： 由針閥偶件、液壓柱塞、由針閥偶件、液

30、壓柱塞、 節(jié)流閥以及三向電磁閥節(jié)流閥以及三向電磁閥（TWV）等組成。）等組成。 通電時(shí)刻通電時(shí)刻噴射時(shí)刻；噴射時(shí)刻； 通電持續(xù)時(shí)間通電持續(xù)時(shí)間噴油量。噴油量。 ECD-U2系統(tǒng)：系統(tǒng)： 高壓共軌系統(tǒng)的工作原理高壓共軌系統(tǒng)的工作原理發(fā)動機(jī)發(fā)動機(jī)高壓泵高壓泵共軌共軌ECU噴油器噴油器發(fā)動機(jī)發(fā)動機(jī)高壓泵工作；高壓泵工作；ECU檢測軌壓：檢測軌壓：當(dāng)軌壓當(dāng)軌壓200MPa)可靠性好；但復(fù)雜可靠性好；但復(fù)雜 取消了高壓油管取消了高壓油管彌補(bǔ)高壓共軌耐彌補(bǔ)高壓共軌耐高壓及高壓密封缺陷。高壓及高壓密封缺陷。 3. 單體泵單體泵向噴油器高壓螺旋電磁閥發(fā)動機(jī)挺柱體滾輪n結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：一種模塊式結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：一種模

31、塊式結(jié)構(gòu)； 各缸柱塞泵獨(dú)立；各缸柱塞泵獨(dú)立； 噴油器和噴油泵間用短高壓油管連接噴油器和噴油泵間用短高壓油管連接n工作方式：工作方式：ECU控制電磁閥控制電磁閥n 組成：由滾輪式挺柱、柱塞、組成：由滾輪式挺柱、柱塞、回位彈簧、泵體、回位彈簧、泵體、ECU控制及電控制及電磁閥等。磁閥等。當(dāng)電磁閥開啟時(shí)，高壓油經(jīng)短高壓管當(dāng)電磁閥開啟時(shí)，高壓油經(jīng)短高壓管傳到噴油器傳到噴油器建立油壓噴射；建立油壓噴射；當(dāng)電磁閥當(dāng)電磁閥OFF時(shí)，泵油室內(nèi)油和高壓管時(shí)，泵油室內(nèi)油和高壓管內(nèi)燃油回油，噴油器油壓迅速降低內(nèi)燃油回油，噴油器油壓迅速降低停止停止噴油。噴油。CR：泵噴嘴獨(dú)立控制：泵噴嘴獨(dú)立控制直接控制噴射規(guī)律；響應(yīng)

32、性直接控制噴射規(guī)律；響應(yīng)性 噴射壓力控制不受噴射壓力控制不受n、負(fù)荷影響，自由度高。、負(fù)荷影響，自由度高。UIS：泵噴嘴一體：泵噴嘴一體高壓化；噴油規(guī)律高壓化；噴油規(guī)律 供油規(guī)律供油規(guī)律 ； 噴射壓力噴射壓力 供油速率供油速率 凸輪型線和凸輪型線和n； 噴射壓力控制自由度受限。噴射壓力控制自由度受限。UP：結(jié)構(gòu)上，改善：結(jié)構(gòu)上，改善CR的高壓密封及可靠性問題，的高壓密封及可靠性問題， UIS的體積大結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺點(diǎn)。的體積大結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺點(diǎn)?？刂品椒ǎ河霉┯吞匦蚤g接控制噴油規(guī)律；控制方法：用供油特性間接控制噴油規(guī)律； 噴油規(guī)律控制精度及高速響應(yīng)特性較差。噴油規(guī)律控制精度及高速響應(yīng)特性較差。 4.

33、三種高壓噴射系統(tǒng)（三種高壓噴射系統(tǒng)（CR、UIS及及UP）的比較：）的比較：6-4 混合氣的形成與燃燒室混合氣的形成與燃燒室一、柴油機(jī)混合氣形成方式一、柴油機(jī)混合氣形成方式1）空間霧化）空間霧化：n多孔式噴油器強(qiáng)制霧化多孔式噴油器強(qiáng)制霧化+與空氣的相對運(yùn)動與空氣的相對運(yùn)動n 影響油氣相對速度的因素：影響油氣相對速度的因素：p噴，T， ，氣流特性，氣流特性 即即 噴霧特性與燃燒室內(nèi)氣流特性的匹配。噴霧特性與燃燒室內(nèi)氣流特性的匹配。影響柴油機(jī)混合氣形成的因素：燃料的霧化特性，影響柴油機(jī)混合氣形成的因素：燃料的霧化特性， 燃燒室內(nèi)氣流特性燃燒室內(nèi)氣流特性 123351234i）回轉(zhuǎn)體燃燒室）回轉(zhuǎn)體燃

34、燒室ii)四角形燃燒室四角形燃燒室iii）四角圓弧形燃燒室）四角圓弧形燃燒室vi）花瓣形燃燒室）花瓣形燃燒室傳統(tǒng)的直噴燃燒室：主要靠空間霧化形成混合氣傳統(tǒng)的直噴燃燒室：主要靠空間霧化形成混合氣缺陷：燃燒室內(nèi)氣流組織不當(dāng)，噴射壓力低；缺陷：燃燒室內(nèi)氣流組織不當(dāng)，噴射壓力低； 混合氣形成速率隨混合氣形成速率隨n適應(yīng)性差適應(yīng)性差淘汰淘汰NOx 已淘汰已淘汰2）油膜蒸發(fā)：）油膜蒸發(fā)：n 燃燒室壁面形成油膜后，利用受熱蒸發(fā)和空氣流燃燒室壁面形成油膜后，利用受熱蒸發(fā)和空氣流動作用形成混合氣。動作用形成混合氣。蒸發(fā)速度蒸發(fā)速度n燃燒室壁面溫度、和燃燒室內(nèi)氣流速度的控制燃燒室壁面溫度、和燃燒室內(nèi)氣流速度的控制

35、渦流室式渦流室式 對預(yù)燃室對預(yù)燃室 壓縮過程壓縮過程渦流室內(nèi)形渦流室內(nèi)形成強(qiáng)烈壓縮渦流成強(qiáng)烈壓縮渦流壁面油膜蒸發(fā)混合壁面油膜蒸發(fā)混合噴入主燃室噴入主燃室二二次渦流次渦流n適應(yīng)性適應(yīng)性 壓縮過程壓縮過程 預(yù)燃室內(nèi)形成預(yù)燃室內(nèi)形成 強(qiáng)烈紊流強(qiáng)烈紊流部分部分空間空間混合混合噴入噴入主燃室主燃室燃燒渦燃燒渦流流n適應(yīng)性適應(yīng)性 3）傳統(tǒng)直噴式和分隔式燃燒室特點(diǎn)：）傳統(tǒng)直噴式和分隔式燃燒室特點(diǎn)： 直噴式：直噴式：燃燒等容度高；燃燒等容度高； 散熱面積??；散熱面積??； 經(jīng)濟(jì)性好經(jīng)濟(jì)性好 冷起動性好；冷起動性好； =1418 對噴射系統(tǒng)要求高；對噴射系統(tǒng)要求高； 對高速敏感；對高速敏感； 排放、高速性差排放、

36、高速性差 粗暴，粗暴，NOx排放高。排放高。分隔式：分隔式：空氣利用率好；空氣利用率好； n適應(yīng)性好適應(yīng)性好 噴霧要求低、成本低；噴霧要求低、成本低； 散熱面積大；通道節(jié)流損失大；散熱面積大；通道節(jié)流損失大； 熱效率低；冷起動性差。熱效率低；冷起動性差。 =2024二、高速直噴燃燒室結(jié)構(gòu)及其混合氣形成特點(diǎn)二、高速直噴燃燒室結(jié)構(gòu)及其混合氣形成特點(diǎn) 柴油機(jī)燃燒放熱規(guī)律及柴油機(jī)燃燒放熱規(guī)律及NOx和和PM生成生成 預(yù)混預(yù)混合燃燒過程和擴(kuò)散燃燒過程。合燃燒過程和擴(kuò)散燃燒過程。 預(yù)混合燃燒過程預(yù)混合燃燒過程 缸內(nèi)缸內(nèi)氣流特性和噴霧質(zhì)量；氣流特性和噴霧質(zhì)量； 擴(kuò)散燃燒過程擴(kuò)散燃燒過程 后噴射的噴霧質(zhì)量和氣

37、流特性后噴射的噴霧質(zhì)量和氣流特性;H D1 D2 D1D2A型型 (D120mm)p 缸內(nèi)氣流特性：缸內(nèi)氣流特性：燃燒室結(jié)構(gòu)形狀燃燒室結(jié)構(gòu)形狀p噴霧質(zhì)量：高壓噴射噴霧質(zhì)量：高壓噴射三、燃燒室內(nèi)氣流特性及其評價(jià)方法三、燃燒室內(nèi)氣流特性及其評價(jià)方法目的：有效控制預(yù)混合燃燒目的：有效控制預(yù)混合燃燒和擴(kuò)散燃燒期間的氣流特性。和擴(kuò)散燃燒期間的氣流特性。評價(jià)指標(biāo)評價(jià)指標(biāo)滾流強(qiáng)度保持性滾流強(qiáng)度保持性 評價(jià)方法：評價(jià)方法： 基于基于CFD軟件，對燃燒室三軟件，對燃燒室三維空間瞬態(tài)流場進(jìn)行模擬計(jì)算；維空間瞬態(tài)流場進(jìn)行模擬計(jì)算；11)()()(1cgcgwsdsS燃燒室斷面燃燒室斷面三維計(jì)算模型三維計(jì)算模型計(jì)算斷

38、面計(jì)算斷面任任意意曲曲軸軸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角角滾滾流流:)(cgs處處滾滾流流峰峰值值11:cgsSW不同燃燒室結(jié)構(gòu)對不同燃燒室結(jié)構(gòu)對燃燒室內(nèi)氣流特性的燃燒室內(nèi)氣流特性的影響：影響：縮口比縮口比D2/D1一定時(shí)，一定時(shí)，燃燒室底部凸起形狀燃燒室底部凸起形狀對滾流強(qiáng)度保持性的對滾流強(qiáng)度保持性的影響影響 I型II型III型D1D2擴(kuò)散燃燒期擴(kuò)散燃燒期燃燒室底部形狀對排放特性的影響：燃燒室底部形狀對排放特性的影響：在擴(kuò)散燃燒期間，因氣流分布及保持性不同對在擴(kuò)散燃燒期間，因氣流分布及保持性不同對CO、HC及煙度影響明顯。及煙度影響明顯。 g6.5 燃燒過程的影響因素燃燒過程的影響因素一、噴霧特性與燃燒室形狀匹配一

39、、噴霧特性與燃燒室形狀匹配1）噴射夾角）噴射夾角(位置位置)： 噴射夾角不同，噴霧在燃燒室位置不同噴射夾角不同，噴霧在燃燒室位置不同過大：更多燃料過大：更多燃料飛濺到飛濺到擠氣面擠氣面過?。嚎臻g混合，預(yù)混合燃燒過?。嚎臻g混合，預(yù)混合燃燒 過小過小過大過大NOx煙度煙度噴射夾角噴射夾角:g g=152 g g=156 g g=160噴孔直徑噴孔直徑負(fù)荷負(fù)荷油耗油耗NOx煙度煙度噴射壓力和噴射壓力和噴孔數(shù)一定噴孔數(shù)一定噴孔直徑噴孔直徑影響噴射影響噴射總面積?？偯娣e。噴孔直徑小噴孔直徑小：射程：射程 夾角夾角變小變小霧化霧化 油束著壁傾向油束著壁傾向 煙度煙度 。直徑過大直徑過大：小負(fù)荷：小負(fù)荷/大

40、大負(fù)荷區(qū)，噴霧質(zhì)量差負(fù)荷區(qū)，噴霧質(zhì)量差存在最佳噴控直徑存在最佳噴控直徑噴孔數(shù)和進(jìn)氣渦流噴孔數(shù)和進(jìn)氣渦流噴孔數(shù)和渦流強(qiáng)度噴孔數(shù)和渦流強(qiáng)度影響噴注與燃燒室空間的匹配影響噴注與燃燒室空間的匹配 孔數(shù)過多或渦流強(qiáng)度過孔數(shù)過多或渦流強(qiáng)度過強(qiáng)強(qiáng)噴注相互干涉噴注相互干涉適當(dāng)減小渦流比適當(dāng)減小渦流比,進(jìn)氣阻力進(jìn)氣阻力 , v 噴孔數(shù)過多，燃燒室內(nèi)橫向渦流過強(qiáng)噴孔數(shù)過多，燃燒室內(nèi)橫向渦流過強(qiáng) 噴注之間干涉；噴注之間干涉；n縱向渦流：預(yù)混合階段適當(dāng)；縱向渦流：預(yù)混合階段適當(dāng)； 擴(kuò)散燃燒階段有足夠強(qiáng)度擴(kuò)散燃燒階段有足夠強(qiáng)度保持性保持性n噴孔直徑及噴孔數(shù)的確定噴孔直徑及噴孔數(shù)的確定確定噴孔直徑時(shí)，一般考慮最大噴射面積

41、確定噴孔直徑時(shí)，一般考慮最大噴射面積 ； 一定噴射壓力，影響噴射速率及噴霧質(zhì)量一定噴射壓力，影響噴射速率及噴霧質(zhì)量噴孔數(shù)：根據(jù)燃燒室空間大小來確定噴孔數(shù)：根據(jù)燃燒室空間大小來確定 jjbnnVA3106噴射面積：噴射面積： Vb：最大循環(huán)噴油量：最大循環(huán)噴油量 n：轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速 ：噴控流量系數(shù)：噴控流量系數(shù) j：噴油持續(xù)角：噴油持續(xù)角 j：噴孔處平均噴油速率：噴孔處平均噴油速率噴孔數(shù)噴孔數(shù)=i 時(shí)：時(shí)：iAdnn4噴孔直徑：噴孔直徑：噴油器面容比：噴油器面容比：cnVA噴嘴結(jié)構(gòu)噴嘴結(jié)構(gòu) 傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)：傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)：HC的工況的工況排放值排放值100%小壓力室小壓力室無壓力室無壓力室HC工況排放值工況排放

42、值/%噴油器壓力室對噴油器壓力室對HC排放的影響排放的影響噴后壓力室內(nèi)油進(jìn)入氣缸噴后壓力室內(nèi)油進(jìn)入氣缸霧化不良霧化不良HC ；無壓力室無壓力室針閥升程很小針閥升程很小因節(jié)流效應(yīng)因節(jié)流效應(yīng)射程不均射程不均一定噴孔面積，噴一定噴孔面積，噴嘴壁厚影響貫穿距嘴壁厚影響貫穿距離離霧化效果霧化效果 噴射壓力（軌壓）噴射壓力（軌壓） 軌壓軌壓 ，噴射速率，噴射速率 ，噴射持續(xù)時(shí)間，噴射持續(xù)時(shí)間 ，初期放熱速率初期放熱速率 ，NOx ，PM NOx軌壓軌壓軌壓軌壓軌壓軌壓軌壓軌壓HCbeCO不同轉(zhuǎn)速下，軌壓對發(fā)動機(jī)性能的影響：不同轉(zhuǎn)速下，軌壓對發(fā)動機(jī)性能的影響：二、影響燃燒過程的運(yùn)轉(zhuǎn)因素二、影響燃燒過程的運(yùn)轉(zhuǎn)

43、因素1. 負(fù)荷負(fù)荷質(zhì)調(diào)節(jié)：進(jìn)入氣缸的空氣量基本保持不變，只調(diào)質(zhì)調(diào)節(jié)：進(jìn)入氣缸的空氣量基本保持不變，只調(diào)節(jié)循環(huán)噴油量。節(jié)循環(huán)噴油量。 負(fù)荷負(fù)荷 ,=噴油量噴油量 ， a ； 單位單位Vh混合氣燃燒放熱量混合氣燃燒放熱量 , Tz ， i ，粗暴，粗暴 ； 但但 大負(fù)荷時(shí)，燃燒過程延長大負(fù)荷時(shí)，燃燒過程延長 e 2、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速 n 散熱散熱/漏氣損失漏氣損失pc Tc ； i著火落后期著火落后期 ；噴油壓力高壓化；噴油壓力高壓化可改善霧化可改善霧化 n過低：霧化過低：霧化熱效率熱效率 ； n過高：燃燒過程遲后，充氣效率過高：燃燒過程遲后，充氣效率 熱效率熱效率 3. 噴油時(shí)刻噴油時(shí)刻 pt 決定噴

44、注相對燃燒室空間的噴射位置。決定噴注相對燃燒室空間的噴射位置。 一般：一般： pt過大，過大， 缸內(nèi)缸內(nèi)p、Ti ；壓縮負(fù)功；壓縮負(fù)功 ； pz、Tz工作粗暴；工作粗暴；NOx ； 動力性動力性 ，經(jīng)濟(jì)性，經(jīng)濟(jì)性 pt過小：燃燒不及時(shí)，散熱損失過?。喝紵患皶r(shí)，散熱損失 ，排溫，排溫 ； 動力性動力性 ，經(jīng)濟(jì)性，經(jīng)濟(jì)性 最佳最佳 pt0：動力性經(jīng)濟(jì)性不變的前提下，：動力性經(jīng)濟(jì)性不變的前提下， NOx 。 推遲推遲 pt是是 NOx的主要措施的主要措施 。 pt0隨負(fù)荷、轉(zhuǎn)速而變化。隨負(fù)荷、轉(zhuǎn)速而變化。 縮口燃燒室，噴射壓力縮口燃燒室，噴射壓力=24MPa，機(jī)械噴射系統(tǒng)：相對傳統(tǒng)，機(jī)械噴射系統(tǒng)：

45、相對傳統(tǒng)靜態(tài)供油提前角由靜態(tài)供油提前角由1114CA68 CA NOx而傳統(tǒng)直噴柴油機(jī)而傳統(tǒng)直噴柴油機(jī) gt0=1130CA。 gt0范圍范圍=8 14CA4. 燃油特性燃油特性十六烷值十六烷值過低：自燃性差，不過低：自燃性差，不易著火。易著火。 i ，工作，工作粗暴，粗暴，NOx 冷態(tài)正常燃燒條件冷態(tài)正常燃燒條件易著火易著火壓縮比和十六烷值匹配：壓縮比和十六烷值匹配： 從從1614 &十六烷值十六烷值5585時(shí)時(shí)著火特性不變著火特性不變有效有效 NOx和和HC十六烷值十六烷值 ，自燃性好，自燃性好i ，dp/d，工作溫柔，工作溫柔， NOx ; 但但 過高過高冒煙冒煙。 5. EGR EGR

46、作用：降低燃燒溫度；降低氧濃度作用：降低燃燒溫度；降低氧濃度NOx 但但EGR率過大率過大燃燒滯后、不完全，經(jīng)濟(jì)性燃燒滯后、不完全，經(jīng)濟(jì)性 ； 排煙排煙 各工況存在最佳各工況存在最佳EGR率。率。p EGR作用在柴油機(jī)和汽油機(jī)上的區(qū)別：作用在柴油機(jī)和汽油機(jī)上的區(qū)別：汽油機(jī)：量調(diào)，汽油機(jī)：量調(diào)，EGR后，后，A/F基本不變；基本不變； 反應(yīng)及燃燒溫度反應(yīng)及燃燒溫度 NOx柴油機(jī)：質(zhì)調(diào)，柴油機(jī)：質(zhì)調(diào)，EGR后，后，A/F ,Tz ， NOx 效果明顯。效果明顯。 0.00.20.40.60.81.00102030EGR率/%NO、mm NO ;00NONONONO00mmmm排排放放量量時(shí)時(shí)無無：

47、NOxEGR0NO排排放放量量時(shí)時(shí)：有有NOxEGRNOm0：無：無EGR時(shí)進(jìn)氣量；時(shí)進(jìn)氣量；m：有：有GR時(shí)的進(jìn)氣量時(shí)的進(jìn)氣量 %;100EGRaEGRGG率率EGREGRaaGGG柴油機(jī)柴油機(jī)EGR降低降低NOx效果：效果：EGR流量流量=有無有無EGR時(shí)的進(jìn)氣流量之差時(shí)的進(jìn)氣流量之差EGR抑制燃燒效果與抑制燃燒效果與 氧氮含量效果各氧氮含量效果各50%空濾器空濾器進(jìn)氣進(jìn)氣1.可變增壓可變增壓+雙級增壓雙級增壓4.電控高壓多電控高壓多段噴射系統(tǒng)段噴射系統(tǒng)還元劑還元劑供給系統(tǒng)供給系統(tǒng)6.氧化催化氧化催化+DPF+NOx還元還元2.中冷中冷3.EGR中冷中冷EGR閥閥5.燃燒室內(nèi)燃燒室內(nèi)氣流特

48、性氣流特性6-6 柴油機(jī)的排放控制技術(shù)柴油機(jī)的排放控制技術(shù)表表6-1 不同技術(shù)措施對排放及性能的影響效果不同技術(shù)措施對排放及性能的影響效果噴噴 射射 系系 統(tǒng)統(tǒng)后后 處處 理理噴射壓噴射壓力最高力最高化化噴射噴射壓力壓力控制控制先導(dǎo)先導(dǎo)噴射噴射噴射時(shí)噴射時(shí)期期控控制制EGR還元劑還元劑NOx氧化劑氧化劑HC靜電靜電除塵除塵PM/SM/HCNOx油耗油耗噪聲噪聲起動機(jī)起動機(jī)行駛性行駛性：明顯改善，：改善，：明顯改善，：改善，：惡化，：惡化，：無效果。：無效果。 一、機(jī)內(nèi)措施一、機(jī)內(nèi)措施1噴射系統(tǒng)的控制噴射系統(tǒng)的控制目的：良好噴霧特性、噴注與燃燒室良好匹配；目的：良好噴霧特性、噴注與燃燒室良好匹配

49、； 控制噴油規(guī)律控制噴油規(guī)律控制放熱規(guī)律控制放熱規(guī)律節(jié)能又低排節(jié)能又低排放放 措施：噴射壓力高壓化；且噴射時(shí)期措施：噴射壓力高壓化；且噴射時(shí)期/噴油量噴油量/噴油噴油率可變控制；率可變控制； 響應(yīng)特性響應(yīng)特性 。相對相對UP和和UIS：C-R直接控制噴油器直接控制噴油器控制響應(yīng)特控制響應(yīng)特性性 ，高速柴油機(jī)上普遍采用。高速柴油機(jī)上普遍采用。噴油器的要求：噴油器的要求： 噴射壓力高壓化：噴射壓力高壓化：200MPa霧化，噴射速率霧化，噴射速率 多段脈沖噴射：響應(yīng)特性多段脈沖噴射：響應(yīng)特性噴射規(guī)律噴射規(guī)律放熱規(guī)律放熱規(guī)律 2新的燃燒方式新的燃燒方式 低溫燃燒技術(shù)低溫燃燒技術(shù)MK燃燒：燃燒：u特點(diǎn)：

50、低溫燃燒和特點(diǎn)：低溫燃燒和預(yù)混合燃燒相組合預(yù)混合燃燒相組合同時(shí)同時(shí) NOx & PM。 噴射持續(xù)時(shí)間-著火延遲期 /degCAModulated Kineticsu基本原理：由基本原理：由EGR 氧濃氧濃度和度和TzNOx; 同時(shí)采同時(shí)采用用MK(可調(diào)可調(diào))高壓噴射高壓噴射縮縮短噴射時(shí)間短噴射時(shí)間+冷冷EGR+提前提前噴噴i PCIPM by EGR高壓噴射高壓噴射冷冷EGRMK燃燒燃燒預(yù)混合燃燒預(yù)混合燃燒 HCCI技術(shù)：技術(shù)：EGR=30%早噴早噴 =17早噴，早噴， =17EGR=30% :1714早噴早噴低壓縮比低壓縮比早噴早噴 =14EGR=30%EGR放熱率放熱率壓縮過程中噴射，壓縮

51、過程中噴射，i，形成稀薄預(yù)混合氣，形成稀薄預(yù)混合氣壓燃壓燃PCCI混合氣混合氣均勻化均勻化 3. 不同階段柴油機(jī)的控制技術(shù)不同階段柴油機(jī)的控制技術(shù)對應(yīng)對應(yīng)2005年前排放法規(guī)的主要技術(shù)措施：歐年前排放法規(guī)的主要技術(shù)措施：歐IV前前軌壓軌壓=160MPa、冷、冷EGR、VNT/VGS、預(yù)噴射燃燒、預(yù)噴射燃燒、進(jìn)氣渦流可變系統(tǒng)、燃料含硫量進(jìn)氣渦流可變系統(tǒng)、燃料含硫量50ppm；采用；采用DOC（Diesel Oxidation Catalyst）、）、DPF后處理。后處理。針對針對2005年實(shí)施的歐洲排放法規(guī)：歐年實(shí)施的歐洲排放法規(guī)：歐IV高壓多段噴射技術(shù)、閉環(huán)電控，高增壓可變技術(shù)、高壓多段噴射技

52、術(shù)、閉環(huán)電控，高增壓可變技術(shù)、高冷高冷EGR，PCI燃燒方式，燃料含硫量燃燒方式，燃料含硫量 10ppm。 2009年實(shí)施的排放法規(guī)的技術(shù)措施：歐年實(shí)施的排放法規(guī)的技術(shù)措施：歐V以上以上200MPa多段噴射、部分多段噴射、部分HCCI、內(nèi)部、內(nèi)部EGR、燃料低、燃料低含硫且機(jī)油含硫量為含硫且機(jī)油含硫量為0，采用，采用NH3-SCR后處理技術(shù)。后處理技術(shù)。 二、后處理技術(shù)二、后處理技術(shù)1）氧化催化轉(zhuǎn)化器）氧化催化轉(zhuǎn)化器目的：將目的：將CO和和HC以及以及PM中的中的SOFCO2和和H2O 主要氧化催化劑：主要氧化催化劑：Pt鈀和鈀和Pd鉑，鉑， Pt/Pd2.3/1組合用組合用 Pd受受Pb鉛的侵蝕；鉛的侵蝕；Pt受熱劣化受熱劣化 影響催化反應(yīng)因素：影響催化反應(yīng)因素： 反應(yīng)物濃度：反應(yīng)物濃度：O2濃度和濃度和CO/HC/H2濃度間的平衡濃度間的平衡 溫度溫度催化劑的工作溫度為催化劑的工作溫度為300以上。以上。 空間速度空間速度=單位時(shí)間內(nèi)的氣體流量：單位時(shí)間內(nèi)的氣體流量：數(shù)萬升數(shù)萬升/h 向排氣供給新鮮空氣向排氣供給新鮮空氣2次空氣次空氣 柴油中含硫量多柴油中含硫量多氧化劑會生成硫酸鹽氧化劑會生成硫酸鹽PM 氨水箱氨水箱氨水供氨水供給系統(tǒng)給系統(tǒng)氧化催化劑氧化催化劑高壓噴射高壓噴射裝置裝置2）NOx的催化還元轉(zhuǎn)化器的催化還元轉(zhuǎn)化器選擇型還原裝置選擇型還原裝置SCR (S