內(nèi)燃機的工作指標(biāo)

王　毅，史　闊，王興坤沈陽理工大學(xué)，遼寧沈陽　110159

內(nèi)燃機的工作指標(biāo)

王毅，史闊，王興坤
沈陽理工大學(xué)，遼寧沈陽110159

電控燃油噴射系統(tǒng)大致可分為進氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)三個部分。傳感器通向ECU然后通向噴油器，經(jīng)過氧傳感器反饋給ECU。

低排放；噴油規(guī)律；電控系統(tǒng)；均質(zhì)壓燃

1　低排放燃燒系統(tǒng)應(yīng)該滿足以下要求

1）燃油粒度均勻且足夠細，提高霧化質(zhì)量并加快燃燒速度，從而改善排放性能，各種工況下都應(yīng)有較高的噴油壓力，以得到足夠高的燃油流出初速度，得到好的霧化效果。

2）優(yōu)化噴油規(guī)律，實現(xiàn)每循環(huán)多次噴射。

3）每循環(huán)的噴油量要適應(yīng)柴油機不同工況的低排放運行的實際需要。

4）優(yōu)化全工況噴油正時，實現(xiàn)柴油機的動力性，經(jīng)濟性和排放性能總和最優(yōu)。

2　噴油規(guī)律的優(yōu)化（先緩后急，斷油迅速）

1）采用凹弧凸輪。

2）采用雙彈簧噴油器，第一根開程0.03～0.06mm，第二根較硬，開程0.02～0.3mm?？刂祁A(yù)混合燃燒混合氣量。

3）優(yōu)化噴油提前角，決定了滯燃期混合氣的量。噴油提前角決定預(yù)混合與擴散所占比例，調(diào)整氮氧化物與PM的排放比例。

4）采用電控燃油噴射系統(tǒng)（高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)）：高壓油泵—共軌管—高壓油管—噴嘴。

5）預(yù)噴射與主噴射之間先向缸內(nèi)噴一部分柴油，用來在滯燃期形成混合氣。

6）多段噴射：一個循環(huán)所需的噴油量分幾次噴完。

3　廢氣渦輪增壓

廢氣渦輪增壓：提高進氣密度，充量系數(shù)增大—降低顆粒排放。中冷：降低進氣溫度，缸內(nèi)最高溫度降低，氮氧化物含量降低。增壓中冷（柴油機）：顆粒排放物降低，氮氧化物含量降低。

廢氣渦輪增壓的缺點：1）低速時，轉(zhuǎn)矩不足。單位時間內(nèi)做功次數(shù)少，廢氣能量多，渦輪機轉(zhuǎn)矩不足，壓氣機轉(zhuǎn)速降低—充量系數(shù)降低—動力性降低。2）高速時存在滯后。單位時間內(nèi)做功次數(shù)增加，廢氣能量增加，渦輪機轉(zhuǎn)速增加，壓氣機轉(zhuǎn)速增加，但空氣可壓縮及渦輪旋轉(zhuǎn)慣性使空氣的供給存在滯后。3）滯后消除后，充量系數(shù)增大，缸內(nèi)最高溫度及缸內(nèi)最高壓力增加，高溫零部件熱負(fù)荷及機械負(fù)荷增加。

改善措施：1）在排氣系統(tǒng)裝限壓閥，將部分廢氣能量放掉。排氣能量較少時的低速或加速工況下，通過減少噴嘴環(huán)的流通截面，增大渦輪入口處的排氣壓力和提高噴嘴環(huán)出口的氣流速度，使排氣對渦輪做功的能力增強，增壓器轉(zhuǎn)速高速升高，進氣壓力迅速提高，以改善低速大負(fù)荷和加速時的排放性能，當(dāng)排氣能量富足時，加大噴嘴環(huán)流通截面以降低排氣背壓，從而可提高發(fā)動機經(jīng)濟性，減少排氣對渦輪的做功，可將增壓壓力和增壓器轉(zhuǎn)速控制在許可的范圍內(nèi)。

魏小安則從旅游者的需求角度分析了這一問題，他認(rèn)為，從本質(zhì)上說，旅游者在尋求文化、購買文化享受文化、消費文化、旅游經(jīng)營者則是生產(chǎn)文化、經(jīng)營文化、銷售文化、文化品位越高，獨特性越強，多樣性越豐富就越有發(fā)展前景，在這里旅游文化的消費特性和經(jīng)濟性都得到了充分肯定［6］。

2）可變噴嘴環(huán)截面的渦輪增壓器，可調(diào)的兩級渦輪增壓系統(tǒng)?？烧{(diào)（增壓比），兩級（高壓級，低壓級）一一串聯(lián)。

低速加速器：排氣調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。全部廢氣通往高壓級渦輪，分向高壓級壓氣機和低壓級渦輪做功，通往低壓級壓氣機，同事空氣進入低壓級壓氣機，然后通往高壓級壓氣機，最后通向氣缸。

4　典型電控燃油噴射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理

電控燃油噴射系統(tǒng)大致可分為進氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)三個部分。傳感器通向ECU然后通向噴油器，經(jīng)過氧傳感器反饋給ECU。

傳感器：測試信號，通過控制轉(zhuǎn)速控制節(jié)氣門開度。ECU：測試發(fā)動機工況查找該工況下的過量空氣系數(shù)，計算該工況下的噴油量，修正噴油量實際噴油量等于基本噴油量與修正噴油量的和，然后發(fā)出噴油指令。噴油器：根據(jù)ECU的指令噴油。

電控燃油噴射系統(tǒng)的優(yōu)點：1）滿足了個工況下的最佳空燃比。2）多點噴射各缸進氣均勻性好。3）取消了喉管，減少了節(jié)流損失。4）取消了對進氣系統(tǒng)的加熱（進氣點的溫度下降，充量系數(shù)增大）。5）有較好的瞬態(tài)響應(yīng)性能。6）采用閉環(huán)控制使三元催化轉(zhuǎn)化器效率達到最高，即過量空氣系數(shù)在1附近。

控制策略：1）冷啟動時，開環(huán)控制，通過額外的噴油器增加噴油量，噴油量過量空氣系數(shù)在0.6附近。2）小負(fù)荷和中負(fù)荷時，閉環(huán)控制，過量空氣系數(shù)在1附近，保證發(fā)動機的排放性與經(jīng)濟性。3）大負(fù)荷時，為了獲得更大的功率，采用濃混合氣，過量空氣系數(shù)在0.85～0.95范圍內(nèi)，開環(huán)控制。

5　均質(zhì)壓燃式燃燒

均質(zhì)壓燃式燃燒是均勻的可燃混合氣在氣缸內(nèi)被壓縮直至自行點火燃燒的方式。1）需要混合氣均勻，與爆燃的壓力波動不同。2）需要壓燃。3）實現(xiàn)方式：利用增壓或廢棄再循環(huán)降低爆燃引起的壓力波動或稀釋可燃混合氣的最高溫度，從而使壓縮比增大，壓縮過程缸內(nèi)溫度增大，使汽油自燃。4）對排放的影響：均質(zhì)燃燒時候，一氧化碳，碳氫以及顆粒物下降。壓燃時，缸內(nèi)最高溫度下降，氮氧化物含量下降。

6　顆粒物機外凈化技術(shù)

顆粒物捕集器的缺點：1）顆粒物捕集器是一種物理降低顆粒物濃度的方法，時間長了微粒捕集器容易發(fā)生堵塞，造成排氣背壓升高，不容易排氣，缸內(nèi)廢氣系數(shù)增大。2）受排氣溫度影響較大，當(dāng)排氣溫度升高時，被過濾介質(zhì)吸附的可溶性有機物會蒸發(fā)，從而造成大氣污染。

捕集器再生技術(shù)：1）主動再生，斷續(xù)加熱再生。（1）使用兩個微粒捕集器。（2）使用回形電熱絲加熱。（3）燃燒器放在入口。（4）微博加熱，只用于多瓦性陶瓷加熱。2）被動再生，催化再生。連續(xù)加熱再生，將催化劑加入柴油中（將催化劑加入柴油中，燃燒后廢棄物中只有催化物分子形成的化合物，使微粒自燃溫度降低至300℃以下，然后利用廢棄溫度將顆粒物燒掉。）或?qū)⒋呋瘎┩磕ㄔ谶^濾介質(zhì)上（降低顆粒物自燃溫度，利用廢氣溫度使顆粒物被燒掉。

常用的催化劑：1）貴金屬，使用時活性好，但是價格高。2）低熔點金屬，活性較好，但高溫時容易損失，且造成二次污染。3）合成金屬，活性較好，但容易發(fā)生硫中毒。4）鈣鈦礦型金屬，活性較好，價值較高，高溫不容易損失，且抗中毒能力強，并且對氮氧化物的還原能力強。

7　汽油機與柴油機廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的不同點

1）汽油機的廢氣再循環(huán)率小于柴油機的廢氣再循環(huán)率，因為汽油機的過量空氣系數(shù)比柴油機的空氣過量系數(shù)小，廢氣中氧元素的含量低。要達到降低氮氧化物含量同樣的效果，需要增大廢氣再循環(huán)率。

直噴式柴油機的廢氣再循環(huán)率大于或等于40%，分隔式柴油機的廢氣再循環(huán)率大于或等于25%。

2）中負(fù)荷時，負(fù)荷增加（汽油機廢氣再循環(huán)率增加），柴油噴油量增大，充量系數(shù)不變，過量空氣系數(shù)降低，混合氣中氧元素濃度降低。為避免燃燒惡化，隨負(fù)荷增大，中負(fù)荷時，廢氣再循環(huán)率降低。

柴油機的廢棄再循環(huán)會引起發(fā)動機異常磨損。這是因為柴油中硫元素多，會產(chǎn)生二氧化硫進一步生成硫酸鹽（對運動件進行磨損）和硫酸（腐蝕缸體、管道和缸壁）。

TK4

A

1674-6708（2015）152-0099-02

王毅，沈陽理工大學(xué)熱能與動力工程專業(yè)