浅议柴油机排放控制技术

浅议柴油机排放控制技术柴油机的有害排放量取决于柴油机混合气形成及缸内燃烧过程,而这些过程归根到底是由喷油、气流、燃烧系统以及缸内工况的配合所决定的。柴油机排气净化的关键,是如何有效地消除 N0x 和微粒碳烟的生成量。车用柴油机中常用的机械燃油喷射系统有 2 大类。即直列泵系统和转子分配泵系统。下面就谈谈从上述 2 类喷油系统出发,控制柴油机有害排放量的各种具体措施。1.推迟喷油,降低排放喷油提前角是喷油始点早于气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,避开燃烧拖后,经济性下降,所以喷油要提前。单从动力性和经济性出发,最佳提前角应随转速上升而增大,也应随负荷加大而稍稍增大。车用柴油机因为在宽广的转速范围内,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。这种情况一般难以碰到。预混燃烧阶段是影响 NOx 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 NOx 的排放量。同时,由于压力升高率下降,噪声也大大降低。因此推迟喷油这一措施,是最早的有效降低NOx 排放和噪声的对策。应当指出,过度推迟喷油,燃油消耗率和烟度都会恶化,对 CO 和 HC 的排放也有不利影响。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定结果。2.降低微粒碳烟排放在循环喷油量及喷孔大小和布不变的情况下,提高喷油压力就加大喷油速率,它直接产生 2 方面效果。其一,降低微粒碳烟的排放量。显然,喷油压力增高,则燃油颗粒粒径减小,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,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。即使不可避开仍有过浓混合气出现,但因粒子小,周围空气多,也会提高燃烧和氧化速率,使碳烟形成之初就被加速氧化。所以高压喷射必定使微粒碳烟排放降低。大量试验都证实了这一点。其二,降低燃油消耗率。喷油速率增大必定缩短喷油时期,使燃烧加速燃烧放热更集中于上止点附近,从而降低了燃油消耗率。高压喷射降低烟度和油耗优点,恰恰弥补了推迟...