柴油机排放标准.doc

柴油机满足国Ⅲ、国Ⅳ所采取的技术措施
摘要:对柴油机而言,达到国Ⅲ排放标准,最难的是降低颗粒和氮氧化物的排放,降低颗粒的途径有两种:一是提高燃油系统的喷射压力,二是降低发动机机油消耗。对于氮氧化物,最有效的办法就是减少燃烧过程中的氧含量和降低燃烧温度。根据这些途径有以下措施。国Ⅳ是在国Ⅲ的基础上增加了车载诊断系统(OBD、排放控制装置的耐久性要求、微粒捕集器、采用更高一代的共轨压力等。
关键词:国Ⅲ国Ⅳ排放标准
一满足国Ⅲ标准柴油机所采取技术措施
1 高压共轨燃油喷射系统
近几年来,各种不同的要求(如在小型厢式送车和客车上安装直喷发动机)促进了各种柴直喷系统的发展,在这些喷射系统的开发中均瞄准了特殊用途的要求,着重点不仅仅是增加了率,而且也是适应减少燃油消耗、降低噪声和减少排放的要求,与传统的凸轮驱动系统相比,共轨喷油系统与柴油机的匹配方面表现出更好的适应性。共轨式喷油系统于20世纪90年代中后期才正式进入实用化阶段。高压共轨系统可实现在传统喷油系统中无法实现的功能,压力产生与燃油喷射完全消除了彼此间的相互影响。喷油压力的产生不依赖于发动机转速与喷油量,燃油在高压下贮存于高压蓄油器(轨道)中准备喷油,喷油量由司机确定,喷油始点与喷油压力由ECU(电子控制单元)根据已贮存的图谱计算出来,ECU触发电磁阀,每缸的喷油器可相应地喷射燃油。其优点主要有:
(1)共轨系统中的喷油压力柔性可调,对不同工况可确定所需的最佳喷射压力,从而优化柴油机综合性能。
(2)可独立地柔性控制喷油正时,配合高的喷射压力(120~200 MPa),可同时控制NOx和微粒(PM)的排放,以满足排放法规要求。
(3)柔性控制喷油速率变化,实现理想喷油规律,容易实现预喷射和多次喷射,既可降低柴油机
NOx排放,又能保证优良的动力性和经济性。
(4)由电磁阀控制喷油,其控制精度较高,高压油路中不会出现气泡和残压为零的现象,因此在柴油机运转范围内,循环喷油量变动小,各缸供油不均匀可得到改善,从而减轻柴油机的振动和降低NOx排放。但是NOx排放降低的同时会使得发动机生成更多的烟炱,烟炱一旦进入油底壳中,就很快与机油混合并随着机油一起在发动机中进行循环,造成对油品性能的损害而影响发动机的正常运转,缩短发动机的寿命。而解决由烟炱所引起的问题基本上是由润滑油来解决,因此随着高压共轨系统的广泛应用,相应的润滑油开发工作也应同时进行。
2 采用增压中冷技术
不但可显著提高发动机平均有效压力,降低排放和噪声,并能有效地提高燃油经济性,这一技术已应用到中、小缸径的柴油机中。目前,美国15t以上柴油机货车100%采用涡轮增压,欧洲约70%,日本80年代后也大量采用涡轮增压。增压中冷技术是满足1994年美国排放法规的重要机内净化措施之一。
3 电子控制技术
电子控制技术的应用可使柴油机排放控制与燃油经济性之间的矛盾得到有效的调和,通
过按最佳喷油定时与发动机转速、负荷之间的关系连续调节喷油定时,使排放与经济性和发动机运行工况良好匹配。利用电控技术可使颗粒排放降低40%以上,并且发动机过渡工况的排放性能也可显著改善。电控喷射可对喷油规律进行控制,根据发动机运行工况实现最佳喷油,同时通过控制预混合燃烧与扩散燃烧的比例,可同时降低有害排放和改善其他性能。通过电控喷油系统和可变几何尺寸涡