第5章-柴油机机内净化技术课件

汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 1太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系5.1 概述概述5.2 低排放燃低排放燃烧系系统5.3 低排放燃油低排放燃油喷射系射系统5.4增增压技技术5.5废气再循气再循环系系统 第第5章章 柴油机柴油机机内机内净化净化技术技术汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 2太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系2024/7/12 5.1 柴油机机内净化概述柴油机机内净化概述汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 3太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系2024/7/125.1.1 柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程 由于柴油的蒸发差，柴油机靠喷油器将柴油在高压下喷入由于柴油的蒸发差，柴油机靠喷油器将柴油在高压下喷入气缸，分散成数以百万计的细小油滴，这些油滴在气缸内高温、气缸，分散成数以百万计的细小油滴，这些油滴在气缸内高温、高压的热空气中，经加热、蒸发、扩散、混合和焰前反应等一高压的热空气中，经加热、蒸发、扩散、混合和焰前反应等一系列物理、化学准备，最后着火。由于每次喷射要持续一定的系列物理、化学准备，最后着火。由于每次喷射要持续一定的时间，一般在缸内着火时喷射过程尚未结束，故时间，一般在缸内着火时喷射过程尚未结束，故混合气形成过混合气形成过程和燃烧是重叠进行的，即：边喷油边燃烧。程和燃烧是重叠进行的，即：边喷油边燃烧。柴油机是靠调节柴油机是靠调节循环喷油量的多少来调节负荷，而循环进气量基本不变。因此，循环喷油量的多少来调节负荷，而循环进气量基本不变。因此，每循环平均的混合气浓度随负荷变化而变化，这种负荷调节方每循环平均的混合气浓度随负荷变化而变化，这种负荷调节方式被称为式被称为“质调节质调节”。这与汽油机的负荷调节方式大不相同。这与汽油机的负荷调节方式大不相同。柴油机的燃烧过程可划分为滞燃期、速燃期、缓燃期和后柴油机的燃烧过程可划分为滞燃期、速燃期、缓燃期和后燃期四个阶段。燃期四个阶段。汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 4太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系典型的示功图如图所示，曲线ABCDE表示气缸中进行正常燃烧的压力曲线，ABFABFABFABF表示气缸内不进行燃烧时的纯压缩膨胀曲线，图中还画出了喷油嘴针喷油嘴针喷油嘴针喷油嘴针阀的升程曲线阀的升程曲线阀的升程曲线阀的升程曲线。根据燃烧过程进行的实际特征，一般把燃烧过程划分为四个阶段。着火延迟着火延迟着火延迟着火延迟阶段阶段阶段阶段急燃期急燃期急燃期急燃期缓燃期缓燃期缓燃期缓燃期后燃期后燃期后燃期后燃期第第第第I I阶段为阶段为阶段为阶段为着火延迟阶段着火延迟阶段着火延迟阶段着火延迟阶段(AB(AB段段段段)。柴油开始喷入气缸到着火开始的这一段时期。着火延迟期也称为滞燃期。混合气准备的物理和化学过程。温度或压力越高，着火延迟期越短。燃烧室的形式和壁温，也影响着火延迟期长短。第第第第阶段为阶段为阶段为阶段为速燃期速燃期速燃期速燃期(BC(BC段段段段)。从着火开始到出现最高压力的这一段时期。着火延迟期内准备好的混合气几乎同时开始燃烧。应控制压力升高率，防止工作粗暴。柴油机p/不大于0.4-0.5MPa/()的范围内。第第第第阶段为阶段为阶段为阶段为缓燃期缓燃期缓燃期缓燃期(CD(CD段段段段)。缓燃期 从最高压力点到出现最高温度时的这一段时期。燃烧的进行渐趋缓慢。尽可能地加速混合气的形成，保证迅速而完全的燃烧。第第第第IV阶段为阶段为阶段为阶段为后燃期后燃期后燃期后燃期(CD(CD段段段段)。从缓燃期终点到燃油基本烧完的这一段时期。尽量缩短补燃期，减少补燃期内燃烧的燃油量。汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 5太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系 速燃期的特点：速燃期的特点：（1）压力升高率很高，接近等容燃烧，工作粗暴。）压力升高率很高，接近等容燃烧，工作粗暴。（2）达到最高压力（）达到最高压力（69MPa）。）。（3）继续喷油。）继续喷油。压压力力升升高高率率过过大大，则则柴柴油油机机工工作作粗粗暴暴，燃燃烧烧噪噪音音大大；同同时时运动零件承受较大的冲击负荷，影响其工作可靠性和使用寿命；运动零件承受较大的冲击负荷，影响其工作可靠性和使用寿命；压力升高率大，燃烧迅速，柴油机的经济性和动力性会较好。压力升高率大，燃烧迅速，柴油机的经济性和动力性会较好。压压力力升升高高率率应应限限制制在在一一定定的的范范围围之之内内，柴柴油油机机的的压压力力升升高高率率一一般般应应不不大大于于0.40.5 MPa()曲曲轴轴。与与汽汽油油机机相相比比，柴柴油油机机的的压力升高率较大。压力升高率较大。汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 6太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系控制压力升高率的措施：控制压力升高率的措施：减小在着火延迟期内准备好的可燃混合气的量减小在着火延迟期内准备好的可燃混合气的量 缩短着火延迟期的时间缩短着火延迟期的时间 减少着火延迟期内喷入燃油减少着火延迟期内喷入燃油 减少可能形成可燃混合气的燃油减少可能形成可燃混合气的燃油汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 7太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系缓燃期的特点：缓燃期的特点：（1）喷油过程基本结束，燃烧速率下降）喷油过程基本结束，燃烧速率下降（氧气、柴油浓度减小，废气增多）。（氧气、柴油浓度减小，废气增多）。（2）压力开始下降（气缸容积不断增大）压力开始下降（气缸容积不断增大），温度达到最高。最高温度可达，温度达到最高。最高温度可达2000K左右，左右，一般在上止点后一般在上止点后2035CA处出现。处出现。汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 8太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程第阶段滞燃期 柴油开始喷入气缸到着火开始的这一段时期。第阶段速燃期 从着火开始到出现最高压力的这一段时期。第阶段后燃期 从缓燃期终点到燃油基本烧完的这一段时期。第阶段缓燃期 从最高压力点到出现最高温度时的这一段时期。汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 9太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系5.1.2 影响柴油机燃烧过程的因素影响柴油机燃烧过程的因素 1.运运转因素因素对燃燃烧过程的影响程的影响 影响燃影响燃烧过程的运程的运转因素有因素有喷油提前角、油提前角、转速和速和负荷、冷却荷、冷却强度等。度等。（1）喷油提前角油提前角（2）转速速（3）负荷荷（4）冷却）冷却强度的影响度的影响 汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 10太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系2.结构因素构因素对燃燃烧过程的影响程的影响 在在结构方面，影响燃构方面，影响燃烧过程的主要因素是程的主要因素是压缩比、燃比、燃烧室形式、空气室形式、空气涡流运流运动、喷油油压力以及力以及喷油油规律等。律等。（1）压缩比比（2）喷油油压力力（3）喷油油规律律（4）燃）燃烧室形式室形式（5）空气）空气涡流流 汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 11太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系2024/7/125.1.3 柴油机的主要排放污染物柴油机的主要排放污染物 控制柴油机排放物的重点在于降低柴油机的NOX和微粒（包括碳烟）的排放。柴油机主要柴油机主要污染物染物CONOXHC微粒微粒有害成分有害成分汽油机汽油机柴油机柴油机微粒微粒（g/m3）0.0050.150.30CO（%）0.160.050.50HC（ppm）20002001000NOX（ppm）700200020004000 柴油机与汽油机排放比较 柴油机与汽油机排放比较汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 12太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系 图5-2为直直喷式柴油机式柴油机污染物生成机理示意染物生成机理示意图。汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 13太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系 由于柴油机无法形成均由于柴油机无法形成均质可燃混合气，可燃混合气，总有有部分燃料不能完全燃部分燃料不能完全燃烧，从而生成以碳，从而生成以碳为主体的主体的微粒。同微粒。同时，由于混合气不均匀，在燃，由于混合气不均匀，在燃烧过程中程中局部温度很高，并有局部温度很高，并有过量空气，量空气，导致氮氧化物致氮氧化物（NOx）的大量生成。相）的大量生成。相对于汽油机而言，柴油于汽油机而言，柴油机由于机由于过量空气系数比量空气系数比较大，一氧化碳（大，一氧化碳（CO）和碳和碳氢化合物（化合物（HC）排放量要相）排放量要相对较低，但普低，但普通的燃油供通的燃油供给系系统使柴油机的微粒排放量比汽油使柴油机的微粒排放量比汽油机大几十倍甚至更多。机大几十倍甚至更多。汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 14太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系5.1.4柴油机机内净化的主要技术措施柴油机机内净化的主要技术措施 近年来，一些低排放、高燃近年来，一些低排放、高燃油经济性的柴油机不用任何后处油经济性的柴油机不用任何后处理装置即可以达到相关的排放法理装置即可以达到相关的排放法规要求，显示出柴油机机内净化规要求，显示出柴油机机内净化技术的巨大潜力。技术的巨大潜力。汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 15太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系 降低车用柴油机排放的技术措施 柴油机与汽油机排放比较 技术对策技术对策实施方法实施方法主要控制对象主要控制对象燃烧室设计燃烧室设计设计参数优化、新型燃烧设计参数优化、新型燃烧方式方式NOX、微粒、微粒喷油规律改进喷油规律改进预喷射、多段喷射预喷射、多段喷射NOX进排气系统进排气系统可变进气涡流、多气门可变进气涡流、多气门微粒微粒增压技术增压技术增压、增压中冷、可变几增压、增压中冷、可变几何参数增压何参数增压微粒微粒废气再循环废气再循环EGR、中冷、中冷EGRNOX高压喷射高压喷射电控高压油泵、共轨系统、电控高压油泵、共轨系统、泵喷嘴泵喷嘴微粒微粒 每一种技术措每一种技术措施在降低某种排气施在降低某种排气成分时，往往效果成分时，往往效果有限，因而实际中有限，因而实际中常常是几种措施同常常是几种措施同时并用。时并用。汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 16太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系5.2 低排放燃烧系统低排放燃烧系统燃烧室的几何形状对柴油机的性能和燃烧室的几何形状对柴油机的性能和排放具有重要的影响。排放具有重要的影响。汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 17太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系5.2.1 5.2.1 非直喷式燃烧系统非直喷式燃烧系统非直非直喷式燃式燃烧室室(按燃按燃烧室构造分室构造分)涡流室式流室式燃燃烧室室预燃室式燃室式燃燃烧室室 非直喷式燃烧室往往有主、副燃烧室二部分，非直喷式燃烧室往往有主、副燃烧室二部分，燃油首先喷入副燃烧室内进行混合燃烧，然后冲燃油首先喷入副燃烧室内进行混合燃烧，然后冲入主燃烧室进行二次混合燃烧。入主燃烧室进行二次混合燃烧。汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 18太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系涡流式室燃烧室涡流式室燃烧室 右图为涡流室式燃烧室右图为涡流室式燃烧室的结构图。作为副燃烧室的的结构图。作为副燃烧室的涡流室设置在气缸盖上，主涡流室设置在气缸盖上，主燃烧室由活塞顶与气缸盖之燃烧室由活塞顶与气缸盖之间的空间构成。主、副燃烧间的空间构成。主、副燃烧室之间有一通道。室之间有一通道。由于主燃烧室最高温度相由于主燃烧室最高温度相由于主燃烧室最高温度相由于主燃烧室最高温度相对较低，因此可减少对较低，因此可减少对较低，因此可减少对较低，因此可减少NOxNOx排排排排放量，此外，放量，此外，放量，此外，放量，此外，HCHC和微粒排和微粒排和微粒排和微粒排放量均比直喷式柴油机低。放量均比直喷式柴油机低。放量均比直喷式柴油机低。放量均比直喷式柴油机低。汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 19太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系预燃室式燃烧室预燃室式燃烧室 燃烧室由预燃室和活塞上方的主燃烧室所组成，两者之间由一个燃烧室由预燃室和活塞上方的主燃烧室所组成，两者之间由一个（图（图（a a）或数个（图（）或数个（图（b b）孔道相连。）孔道相连。（a）预燃室倾斜偏置）预燃室倾斜偏置,单孔道单孔道（b）预燃室中央正置）预燃室中央正置,多孔道（多孔道（c）预燃室侧面正置）预燃室侧面正置,单孔道单孔道汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 20太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系5.2.2 5.2.2 直喷式燃烧系统直喷式燃烧系统 直喷式燃烧系统的燃烧室只在活塞顶上设置一个单独的直喷式燃烧系统的燃烧室只在活塞顶上设置一个单独的凹坑，燃油直接喷入其内。凹坑与气缸盖和活塞顶间的容积凹坑，燃油直接喷入其内。凹坑与气缸盖和活塞顶间的容积共同组成燃烧室。常见的有代表性的结构如图所示：共同组成燃烧室。常见的有代表性的结构如图所示：（a）浅盆形、（）浅盆形、（b、c）深坑形、（）深坑形、（d）球形）球形汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 21太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系浅盆形燃烧室浅盆形燃烧室 浅盆形燃烧室在活塞顶浅盆形燃烧室在活塞顶部设有开口大、深度浅的燃部设有开口大、深度浅的燃烧室凹坑。烧室凹坑。浅盆形燃烧室的浅盆形燃烧室的空气利用率低，必须在过量空气利用率低，必须在过量空气系数大于空气系数大于1.6以上才能以上才能保证完全燃烧。保证完全燃烧。汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 22太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系深坑形燃烧室深坑形燃烧室 深坑燃深坑燃烧室室形燃形燃烧室室挤流口形流口形燃燃烧室室 形燃烧室形燃烧室 形燃烧室在活塞顶部设形燃烧室在活塞顶部设有比较深的凹坑，其底部呈有比较深的凹坑，其底部呈形，目的是为了帮助形成涡流形，目的是为了帮助形成涡流以及排除气流运动很弱的中心以及排除气流运动很弱的中心区域的空气。区域的空气。挤流口形燃烧室挤流口形燃烧室 挤流口形燃烧室采用了缩口形的燃挤流口形燃烧室采用了缩口形的燃烧室凹坑。初期燃烧减慢，压力升高率烧室凹坑。初期燃烧减慢，压力升高率较低，因此较低，因此NOX排放较排放较形燃烧室低。形燃烧室低。汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 23太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系球形燃烧室球形燃烧室 球形燃烧室空间混合方式以油膜蒸发混合方式为主。球形燃烧室空间混合方式以油膜蒸发混合方式为主。随着随着燃烧的进行，热量辐射在油膜上，使油膜加速蒸发，燃烧也随燃烧的进行，热量辐射在油膜上，使油膜加速蒸发，燃烧也随之加速。之加速。匹配良好的球形燃烧室工作柔和，匹配良好的球形燃烧室工作柔和，NOX和炭烟排放都较低，和炭烟排放都较低，动力性和燃油经济性也较好。动力性和燃油经济性也较好。汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 24太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系不同燃烧室的比较与选用对于于碳烟的排放量，的排放量，浅盆形燃燃烧室最低，室最低，深坑形燃燃烧室次之，而室次之，而分隔式分隔式燃燃烧室最高；分隔式燃室最高；分隔式燃烧室主要室主要应控制碳烟的排放量，特控制碳烟的排放量，特别在在较低低负荷工荷工况下。况下。深坑形燃燃烧室的室的HC的排放量最高，特的排放量最高，特别在在较低低负荷工况下，其中的液荷工况下，其中的液态成分部分使其成分部分使其微粒的排放的排放量也量也较高；高；直直喷式燃式燃烧室室较分隔式燃分隔式燃烧室室NOx的排放量明的排放量明显要高，特要高，特别在在较高高负荷工况下。荷工况下。汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 25太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系2024/7/125.2.3 气流组织及多气门技术气流组织及多气门技术1.气流组织气流组织 适当的缸内气流运动有利于燃烧室中燃油喷雾与适当的缸内气流运动有利于燃烧室中燃油喷雾与空气的混合，使燃烧更迅速更完全。尤其当喷油系统空气的混合，使燃烧更迅速更完全。尤其当喷油系统的压力不够高使得喷雾不够细时，要求较强的涡流运的压力不够高使得喷雾不够细时，要求较强的涡流运动来促进油气混合。强烈的进气涡流一般由螺旋进气动来促进油气混合。强烈的进气涡流一般由螺旋进气道或切向进气道产生，它们均以不同程度地增加进气道或切向进气道产生，它们均以不同程度地增加进气阻力为代价获得较强的涡流运动，结果是泵气损失增阻力为代价获得较强的涡流运动，结果是泵气损失增大，充量系数下降。另外，对于小缸径高速柴油机，大，充量系数下降。另外，对于小缸径高速柴油机，其工作转速范围很大，进气系统产生的涡流往往难以其工作转速范围很大，进气系统产生的涡流往往难以同时满足各种转速下的要求，涡流转速过高和过低同同时满足各种转速下的要求，涡流转速过高和过低同样不利于燃烧。样不利于燃烧。汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 26太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系2024/7/12汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 27太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系2.多气门技术多气门技术Multiple valve汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 28太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 29太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系 采用多气门的优点扩大进排气门的总流通截面积，增大充气效率扩大进排气门的总流通截面积，增大充气效率解决了二气门柴油机喷油嘴斜置造成的各喷油孔流动条件不同解决了二气门柴油机喷油嘴斜置造成的各喷油孔流动条件不同的问题的问题 可实现关闭部分通道，形成与柴油机转速相适应的进气涡流可实现关闭部分通道，形成与柴油机转速相适应的进气涡流强度，拓宽柴油机的高效工作转速范围强度，拓宽柴油机的高效工作转速范围 气门增多，则气门变小变轻，从而允许气门以更快的速度开启气门增多，则气门变小变轻，从而允许气门以更快的速度开启和关闭，增大了气门开启的时间断面值和关闭，增大了气门开启的时间断面值汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 30太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系2024/7/125.3 低排放柴油喷射系统低排放柴油喷射系统汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 31太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系电控转子泵电控转子泵电控单体泵电控单体泵电控泵喷嘴电控泵喷嘴电控泵高压共轨电控泵高压共轨汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 32太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系2024/7/12低排放柴油喷射系统低排放柴油喷射系统 低排放燃油喷射系统应该满足以下要求：低排放燃油喷射系统应该满足以下要求：各种工况下都应有较高的喷油压力，以得到足够高的燃各种工况下都应有较高的喷油压力，以得到足够高的燃油流出的初速度，使燃油粒度细化以提高雾化质量并加快油流出的初速度，使燃油粒度细化以提高雾化质量并加快燃烧速度，从而改善排放性能。燃烧速度，从而改善排放性能。优化喷油规律，实现每循环多次喷射。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、各种不同工况有合理的喷油正时，实现柴油机的动力性、经济性和排放性能综合最优。经济性和排放性能综合最优。1342汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 33太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系5.3.15.3.1喷油压力喷油压力 喷油油过程中，程中，喷油油压力是力是对柴油机性能影响极柴油机性能影响极大的一个因素，特大的一个因素，特别是直是直喷式柴油机。式柴油机。喷油压力愈大，则喷油能量愈高、喷油压力愈大，则喷油能量愈高、喷雾愈细、混合气形成和燃烧愈完全，喷雾愈细、混合气形成和燃烧愈完全，因而柴油机的排放性能和动力性、经因而柴油机的排放性能和动力性、经济性都得以改善。济性都得以改善。汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 34太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系高压喷射降低炭烟的效果 一般供油系统的燃油喷射压力，一般供油系统的燃油喷射压力，决定于喷油泵的几何供油速率、喷孔决定于喷油泵的几何供油速率、喷孔总面积以及喷油系统的结构刚度和泄总面积以及喷油系统的结构刚度和泄漏情况等因素。所以工程实践中常以漏情况等因素。所以工程实践中常以嘴端峰值压力作为喷油系统工作能力嘴端峰值压力作为喷油系统工作能力指标。指标。汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 35太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系 对于目前仍广泛采用的于目前仍广泛采用的喷油油泵油管油管喷油嘴（油嘴（P-L-N）系）系统，其，其喷油油压力随力随转速速升高而升高，随柴油机的升高而升高，随柴油机的负荷增大而增大。荷增大而增大。这种特性种特性对于低于低转速、小速、小负荷条件下的柴荷条件下的柴油机燃油油机燃油经济性和烟度不利。并且由于高性和烟度不利。并且由于高压腔容腔容积等因素制等因素制约，喷油油压力的提高受力的提高受限，有限，有时还会因会因为供油系供油系统参数匹配不当参数匹配不当造成不正常造成不正常喷射射现象。象。汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 36太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系 泵喷嘴将柱塞式嘴将柱塞式喷油油泵和和喷油油嘴做成一体，取消了高嘴做成一体，取消了高压油管，因油管，因此可提供更高的此可提供更高的喷油油压力，由于有力，由于有害高害高压油腔容油腔容积较小，所以即使最小，所以即使最高高喷油油压力达力达200MPa，易于控制，易于控制喷油油规律，也不会由于律，也不会由于压力波力波动造造成不正常成不正常喷射射现象。此外，象。此外，喷油持油持续期期缩短，使怠速和小短，使怠速和小负荷荷时喷油油特性的特性的稳定性得到改善。定性得到改善。汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 37太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系泵喷嘴安装在气缸盖上，由凸嘴安装在气缸盖上，由凸轮轴直接直接驱动。但。但由于由于泵喷嘴的尺寸比一般的嘴的尺寸比一般的喷油器大，布置油器大，布置时有有一定的困一定的困难。泵喷嘴在高嘴在高压喷油油时使气缸盖受附使气缸盖受附加加载荷，所以荷，所以应该注意确保气缸盖的注意确保气缸盖的强度和度和刚度。度。泵喷嘴系嘴系统的的驱动凸凸轮到曲到曲轴的距离的距离较远，传动系系统负荷荷较大。大。这些都限制了些都限制了泵喷嘴的广泛嘴的广泛应用，用，因此因此泵喷嘴多用于大、中型柴油机。嘴多用于大、中型柴油机。一般情况下，高一般情况下，高压喷射会使射会使NOx增加，但如果合增加，但如果合理利用高理利用高压喷射射时燃燃烧持持续期短的特点，同期短的特点，同时推推迟喷油油时刻或刻或废气再循气再循环，有可能使微粒，有可能使微粒PM和和NOx同同时降低。降低。汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 38太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系5.3.2 5.3.2 喷油规律喷油规律喷油规律即单位时间内由喷油嘴进入汽缸内的燃油量，根喷油规律即单位时间内由喷油嘴进入汽缸内的燃油量，根据对柴油机工作过程的研究和分析，可得出以下结论：据对柴油机工作过程的研究和分析，可得出以下结论：（1）滞燃期内的初期喷油量控制了初期放热率，从）滞燃期内的初期喷油量控制了初期放热率，从而影响最高燃烧压力和最大压力升高率。而影响最高燃烧压力和最大压力升高率。（2）为了提高循环热效率，应尽量减小喷油持续）为了提高循环热效率，应尽量减小喷油持续角，并使放热中心接近上止点。角，并使放热中心接近上止点。（3）在喷油后期，喷油率应快速下降以避免燃烧）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。喷油后期也不应拖延，造成烟度及耗油量的加大。喷油后期也不应该出现二次喷射及滴油等不正常情况。该出现二次喷射及滴油等不正常情况。汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 39太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系 理想的喷油规律理想的喷油规律 为了降低柴油机的为了降低柴油机的排放，实现理想的燃烧排放，实现理想的燃烧过程，必须有合理的喷过程，必须有合理的喷油规律。油规律。“初期缓慢，初期缓慢，中期急速，后期快断中期急速，后期快断”是一种理想的喷油规律是一种理想的喷油规律汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 40太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系初期初期喷油速率不能太高油速率不能太高，是，是为了减少在滞燃期内了减少在滞燃期内形成的可燃混合气量，降低初期燃形成的可燃混合气量，降低初期燃烧速率，以降速率，以降低最高燃低最高燃烧温度和温度和压力升高率，从而抑制力升高率，从而抑制NOx生生成及降低燃成及降低燃烧噪声。噪声。喷油中期油中期采用高采用高喷油油压力和高力和高喷油速率以加速油速率以加速扩散燃散燃烧速度，防止生成大量微粒和降低速度，防止生成大量微粒和降低热效率。效率。喷油后期油后期要迅速要迅速结束束喷射，以避免在低的射，以避免在低的喷油油压力和力和喷油速率下使燃油油速率下使燃油雾化化变差，差，导致燃致燃烧不完不完全而使全而使HC和微粒排放增加。和微粒排放增加。汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 41太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系预喷射射也是一种也是一种实现柴油机初期柴油机初期缓慢燃慢燃烧的的喷油油方法，方法，见图左上角的几种左上角的几种喷油模式。油模式。在主在主喷射前，有一少量的射前，有一少量的预先先喷射，会使得在着射，会使得在着火延火延迟期内只能形成有限的可燃混合气量，期内只能形成有限的可燃混合气量，这部部分混合气只分混合气只产生生较弱的初期燃弱的初期燃烧放放热，并使随后，并使随后的主的主喷射燃油的着火延射燃油的着火延迟期期缩短，避免了一般直短，避免了一般直喷式柴油机燃式柴油机燃烧初期急初期急剧的的压力、温度升高，因力、温度升高，因而可明而可明显降低降低NOx排放。排放。汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 42太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系预喷射射对燃燃烧过程程缸内缸内压力的影响如力的影响如图所示。所示。此外，超此外，超过一次以一次以上的多段上的多段预喷射有射有助于改善柴油机起助于改善柴油机起动和怠速和怠速时的燃的燃烧稳定性，从而减少定性，从而减少这些工况下柴油机些工况下柴油机HC的排放量。的排放量。汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 43太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系435.3.3 5.3.3 喷油时刻喷油时刻结论：柴油机对应每一工况都有一个最佳喷油提前角结论：柴油机对应每一工况都有一个最佳喷油提前角喷油提前角过大喷油提前角过大，则燃料在柴油机的压缩行程中，则燃料在柴油机的压缩行程中燃烧的数量就多，不仅增加压缩负功，使燃油消燃烧的数量就多，不仅增加压缩负功，使燃油消耗率上升、功率下降，而且因滞燃期较长，压力耗率上升、功率下降，而且因滞燃期较长，压力升高率和最高燃烧温度、压力迅速升高，使得柴升高率和最高燃烧温度、压力迅速升高，使得柴油机工作粗暴、油机工作粗暴、NOx排放量增加。排放量增加。喷油提前角过小喷油提前角过小，则燃料不能在上止点附近迅速，则燃料不能在上止点附近迅速燃烧，导致后燃增加，虽然最高燃烧温度和压力燃烧，导致后燃增加，虽然最高燃烧温度和压力降低，但燃油消耗率和排气温度增高。降低，但燃油消耗率和排气温度增高。汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 44太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系喷油定油定时的延的延迟是减少氮氧化物排放是减少氮氧化物排放浓度最快捷有度最快捷有效的措施。但效的措施。但喷油延油延迟必将使燃必将使燃烧过程推程推迟进行，行，最高燃最高燃烧压力降低，功率下降，燃油力降低，功率下降，燃油经济性性变坏，坏，并并产生后燃生后燃现象，同象，同时使排温增高，烟度增加。使排温增高，烟度增加。汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 45太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系喷油定时对柴油机的喷油定时对柴油机的HC排放的影响与燃烧室形排放的影响与燃烧室形状、喷油器结构参数及运转工况等有关。状、喷油器结构参数及运转工况等有关。喷油提前喷油提前，滞燃期增加，使较多的燃油蒸汽和小，滞燃期增加，使较多的燃油蒸汽和小油粒被旋转气流带走，形成一个较宽的过稀不着油粒被旋转气流带走，形成一个较宽的过稀不着火区，同时燃油与壁面的碰撞增加，这会使火区，同时燃油与壁面的碰撞增加，这会使HC排放增加。排放增加。喷油过迟喷油过迟，则使较多的燃油没有足够的反应时间，则使较多的燃油没有足够的反应时间，HC排放量也要增加。排放量也要增加。汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 46太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系大大负荷荷时影响影响颗粒排放粒排放浓度的主要是固相碳，度的主要是固相碳，喷油油延延迟，烟度会增加，即，烟度会增加，即颗粒中固相碳的比例增加。粒中固相碳的比例增加。而在小而在小负荷、怠速工况下推荷、怠速工况下推迟喷油，由于燃油，由于燃烧温度温度低，燃低，燃烧不完善，从而不完善，从而导致致颗粒中可溶性物粒中可溶性物质比例比例的增加。的增加。因此，将因此，将喷油延油延迟，颗粒的排放量在各种粒的排放量在各种工况下都会增加。工况下都会增加。但但喷油油过于提前，会使得燃油在于提前，会使得燃油在较低温度下低温度下喷入而得不到完全燃入而得不到完全燃烧，也会，也会导致烟度致烟度及碳及碳氢排放的增加，更重要的是排放的增加，更重要的是还会会导致氮氧化物致氮氧化物的增加。的增加。汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 47太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系5.3.4低排放喷油低排放喷油 双双弹簧簧喷油器，其基本油器，其基本结构如构如图5-16所示。在所示。在喷油器体内装有两个油器体内装有两个弹簧，一个簧，一个弹簧作用在簧作用在喷油嘴油嘴针阀上，上，该弹簧的簧的预紧力决定了力决定了喷油器的油器的开启开启压力。第二个力。第二个弹簧簧支撑在限位套筒上，限支撑在限位套筒上，限位套筒决定了位套筒决定了针阀的的预行程（行程（h1）。）。汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 48太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 49太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系 为了制造工了制造工艺上的方便，直上的方便，直喷式柴油机所用的式柴油机所用的闭式多孔式多孔喷油嘴中油嘴中针阀尖端与尖端与针阀体之体之间一般有一小空一般有一小空间，成，成为压力室，力室，如如图5-18所示。所示。试验表明，当用小表明，当用小压力室力室喷油嘴代替油嘴代替标准准压力室力室喷油嘴油嘴时，HC排放可下降一半左右。排放可下降一半左右。汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 50太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系2024/7/125.3.5 电控柴油机喷射系统电控柴油机喷射系统汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 51太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系传统的燃油喷射系统的基本原理传统的燃油喷射系统的基本原理喷油量喷油量喷油定时喷油定时喷油规律喷油规律柱塞螺旋槽、柱塞直径、行程柱塞螺旋槽、柱塞直径、行程机械式提前器（线性控制）机械式提前器（线性控制）油泵凸轮几何形线、柱塞直径、行程油泵凸轮几何形线、柱塞直径、行程发发动动机机缺点：缺点：1）靠油泵齿条拉杆控制油量，需要专门的拉锁机构控制；）靠油泵齿条拉杆控制油量，需要专门的拉锁机构控制；2）喷油定时不能全工况灵活控制；）喷油定时不能全工况灵活控制；3）喷油规律受凸轮形线直接决定，不能灵活控制。）喷油规律受凸轮形线直接决定，不能灵活控制。汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 52太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系柱塞偶件柱塞偶件驱动机构驱动机构出油阀偶件出油阀偶件油量调节油量调节机构机构汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 53太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系电控燃油喷射系统的基本原理电控燃油喷射系统的基本原理优点：优点：1）喷油量通过）喷油量通过ECU控制控制取消机械调速器；取消机械调速器；2）喷油定时可全工况控制）喷油定时可全工况控制取消机型提前器；取消机型提前器；3）喷油规律实现间接）喷油规律实现间接或直接可控（共轨系统）；或直接可控（共轨系统）；4）实现怠速闭环控制；）实现怠速闭环控制；5）实现故障自诊断）实现故障自诊断利于维修。利于维修。汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 54太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系电电控控燃燃油油喷喷射射系系统统第一代位置式第一代位置式第二代时间式第二代时间式第三代压力时间式第三代压力时间式电控直列泵电控直列泵电控分配泵电控分配泵电控直列泵电控直列泵电控分配泵电控分配泵电控泵喷嘴电控泵喷嘴电控单体泵电控单体泵中压共轨中压共轨高压共轨高压共轨压电共轨压电共轨增压共轨增压共轨电控燃油喷射系统介绍汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 55太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系电电控控燃燃油油喷喷射射系系统统第一代位置式第一代位置式第二代时间式第二代时间式第三代压力时间式第三代压力时间式电控直列泵电控直列泵电控分配泵电控分配泵电控直列泵电控直列泵电控分配泵电控分配泵电控泵喷嘴电控泵喷嘴电控单体泵电控单体泵中压共轨中压共轨高压共轨高压共轨压电共轨压电共轨增压共轨增压共轨电控燃油喷射系统介绍汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 56太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系（1）保留了保留了传统喷射系射系统的基本的基本结构，将原有的机械控制机构构，将原有的机械控制机构用用电控元件取代控元件取代。（2）在原机械控制循在原机械控制循环喷油量和供油正油量和供油正时的基的基础上，改上，改进了机了机构功能，构功能，实现了了循循环喷油量和供油正油量和供油正时的的电控，使控制精度和响控，使控制精度和响应速度速度较机械式控制高。机械式控制高。位置控制系统位置控制系统线性电磁铁汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 57太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系根据量调节齿杆齿杆的实际位置和预定位置之间的偏差量，根据量调节齿杆齿杆的实际位置和预定位置之间的偏差量，改变输入螺线管的电流就能精确控制齿杆的位置。改变输入螺线管的电流就能精确控制齿杆的位置。用各种形式的电控液压提前器来替代传统的机械或液压用各种形式的电控液压提前器来替代传统的机械或液压式自动提前器。式自动提前器。对循循环供油量供油量所采取所采取的位置的位置控制控制主要用于主要用于电控直列控直列喷油油泵上上，通通过改改变柱塞柱塞预行程来行程来实现对供油速率的控制。供油速率的控制。对供油供油正正时的位的位置控制置控制对供油供油速率的位速率的位置控制置控制位置控制系统位置控制系统汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 58太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系位置控制式位置控制式电控燃油控燃油喷射系射系统的特点：的特点：相对其它电控燃油喷射系统，执行响应较慢、控制频相对其它电控燃油喷射系统，执行响应较慢、控制频率率 较低、控制精度不稳定较低、控制精度不稳定不能改变传统喷射系统固有的喷射特性，虽能对喷油速不能改变传统喷射系统固有的喷射特性，虽能对喷油速 率起率起 到一定的调节作用，但使直列泵机构变得复杂到一定的调节作用，但使直列泵机构变得复杂几乎无须对柴油机本身结构进行改动，即可实现位置控几乎无须对柴油机本身结构进行改动，即可实现位置控制喷射，故生产继承性好，便于对现有机型进行升级改造制喷射，故生产继承性好，便于对现有机型进行升级改造汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 59太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系2024/7/1259时间控制系统时间控制系统 时间控制系统是第二代柴油机电时间控制系统是第二代柴油机电控燃油喷射系统，它将原有机械式喷控燃油喷射系统，它将原有机械式喷油器改用高速强力电磁阀喷油器，以油器改用高速强力电磁阀喷油器，以脉动信号来控制电磁阀的吸合与断开，脉动信号来控制电磁阀的吸合与断开，以此来控制喷油器的开启与关闭。以此来控制喷油器的开启与关闭。汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 60太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系2024/7/1260 常用的时间控制系统对循环供油量的常用的时间控制系统对循环供油量的控制原理：控制原理：通过通过电磁溢流阀关闭后柱塞开始泵电磁溢流阀关闭后柱塞开始泵油到电磁溢流阀打开所持续的时间油到电磁溢流阀打开所持续的时间长短长短确定循环供油量。确定循环供油量。汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 61太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系2024/7/1261电控高压共轨系统电控高压共轨系统 原理：原理：低低压燃油燃油泵将燃油将燃油输入高入高压油油泵，高，高压油油泵将燃油加将燃油加压送入高送入高压共共轨管，根据柴油机的运行状管，根据柴油机的运行状态，由，由电控控单元从元从预置的脉置的脉谱图中确定合中确定合适的适的喷油定油定时、喷油持油持续期，由期，由电控控喷油器将燃油油器将燃油喷入气缸。入气缸。1-高压油泵 2-滤清器 3-燃油箱 4-共轨压力传感器 5-限流器 6-共轨管 7-限压阀 8-电控喷油器 9-进气质量流量计 10-冷却液温度传器 11-空气温度传感器12-增压压力传感器 13-油门位置传感器14-曲轴位置传感器 15-柴油机转速传感器 16-电控单元汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 62太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 63太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系2024/7/12电控高压共轨系统电控高压共轨系统汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 64太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系64电控高压共轨系统电控高压共轨系统共轨管连接高压油泵和喷油器。影响共轨管中油压波动的主要因素共轨管连接高压油泵和喷油器。影响共轨管中油压波动的主要因素有：高压油泵的供油特性、喷油器和调节阀的工作特性以及共轨管有：高压油泵的供油特性、喷油器和调节阀的工作特性以及共轨管本身的特性。本身的特性。高压油管是连接共轨管和电控喷油器的通道，它必须能够承受系统高压油管是连接共轨管和电控喷油器的通道，它必须能够承受系统中的最大压力。中的最大压力。共轨管共轨管高压油高压油管管CA4DC2 高压共轨系统-BOSCH现代CRDi高压共轨高压共轨柴油直喷发动机汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 65太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系2024/7/1265电控高压共轨系统电控高压共轨系统汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 66太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系2024/7/1266电控高压共轨系统电控高压共轨系统汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 67太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系 BOSCH 喷油器工作原理喷油器工作原理喷嘴置位线圈衔铁球阀释放控制孔充油控制孔针阀杆喷嘴针阀压力环高压连接管回油喷嘴开启喷嘴关闭低压高压喷孔汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 68太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系多层压电晶体执行器的结构多层压电晶体执行器的结构拉力拉力非极化区非极化区-OZr+未极化的未极化的压电陶瓷压电陶瓷加上电压之后加上电压之后的压电晶体，的压电晶体，电压和电流电压和电流加电后的加电后的压电晶体压电晶体=喷油器打开喷油器打开-O-OZr+Ti+-OZr+-OTi+-+-OTi+-OZr+-OTi+-O-OZr+Ti+-OZr+-OTi+-I汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 69太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系电控高压共轨系统电控高压共轨系统汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 70太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系预喷射预喷射主喷射主喷射后喷射后喷射汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 71太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系2024/7/125.4 增增 压压 技技 术术汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 72太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系2024/7/1272 所谓增压，就是利用增压器将空气或可燃混合气进行压缩，再送所谓增压，就是利用增压器将空气或可燃混合气进行压缩，再送入发动机气缸的过程。入发动机气缸的过程。增压器的转子，由发动机曲轴通过齿轮增速箱或其它传动装置增压器的转子，由发动机曲轴通过齿轮增速箱或其它传动装置来驱动，将气体压缩并送入发动机气缸。来驱动，将气体压缩并送入发动机气缸。利用发动机排出的具有一定能量的废气进入涡轮并膨胀作功，利用发动机排出的具有一定能量的废气进入涡轮并膨胀作功，废气涡轮的全部功率用于驱动与涡轮机同轴旋转的压气机废气涡轮的全部功率用于驱动与涡轮机同轴旋转的压气机机械增机械增压利用高压废气流的脉冲气波迫使空气在互相不混合的情况下受利用高压废气流的脉冲气波迫使空气在互相不混合的情况下受到压缩，从而提高进气压力，具有良好的瞬态响应性。到压缩，从而提高进气压力，具有良好的瞬态响应性。废气气涡轮增增压由上述各种方式组合而成，如机械增压与涡轮增压的结合等。由上述各种方式组合而成，如机械增压与涡轮增压的结合等。气波增气波增压复合增复合增压汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 73太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系2024/7/1273增压方式增压方式增压方式机械增压废气涡轮气波增压复合增压结构特征结构特征压气机能压气机能量源于发量源于发动机曲轴动机曲轴排气驱动排气驱动涡轮，带涡轮，带动压气机动压气机压缩进气压缩进气由曲轴驱由曲轴驱动的槽轮动的槽轮转子，排转子，排气压力波气压力波在其中对在其中对进气进行进气进行压缩压缩通过一个通过一个机械增压机械增压和涡轮增和涡轮增压相结合压相结合汽车排放与控制技术汽车排放与控制技术太原理工大学车辆工程系太原理工大学车辆工程系 74太原理工大学机械工程学院车辆工程系太原理工大学机械工程学院车辆工程系2024/7/1274 几种增压方式的工作示意图如下图所示几种增压方式的工作示意图如下图所示（a）机械增压；）机械增压；（b）涡轮增压；）涡轮增压；（c）气波增压；）气波增压；（d）复合增压）复合增压 E发动机；发动机；C压气机；压气机；T涡轮机涡轮机汽车