降低電控柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染技術(shù)研究分析

梁海明

摘要：本文詳細(xì)地介紹了電控式VE分配泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和原理，試驗(yàn)結(jié)果表明：按照不同的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)載選擇最合理的噴油提前角，可以大幅度地降低柴油發(fā)動(dòng)機(jī)污染物排放，同時(shí)還可以改善發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞：電控技術(shù) 柴油發(fā)動(dòng)機(jī) 污染物

前言

進(jìn)入21世紀(jì)中國經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的市場(chǎng)占有率越來越大，隨之而來的是其排放污染物對(duì)環(huán)境的影響也越來越大，為此把電子技術(shù)引入燃油系統(tǒng)并采用尾氣在循環(huán)技術(shù)和尾氣凈化技術(shù)，便可以大幅度降低柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣排放，本文所介紹的電控燃油系統(tǒng)就是把機(jī)械式VE分配泵引入電控技術(shù)，使用單片機(jī)直接對(duì)燃油噴射系統(tǒng)進(jìn)行控制。還該系統(tǒng)還可以通過進(jìn)氣量和燃油溫度等參數(shù)的變化對(duì)燃油噴射量進(jìn)行調(diào)節(jié)，使柴油發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到最佳工作狀態(tài)。

一、電控式VE分配泵工作原理

1.1、電控式VE分配泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

如圖1所示，電控式VE分配泵由輸油泵、驅(qū)動(dòng)裝置和控制系統(tǒng)組成，和機(jī)械式VE分配泵相比較，電控式VE分配泵增加了電控油量驅(qū)動(dòng)裝置、實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)和溫度傳感器。這樣就可以實(shí)現(xiàn)油量自動(dòng)調(diào)節(jié)并且數(shù)據(jù)十分準(zhǔn)確。

1.2、自動(dòng)控制原理

電控燃油系統(tǒng)主要由傳感器、控制器和驅(qū)動(dòng)裝置組成，它們的作用分別是：傳感器用于檢測(cè)柴油發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)并把信號(hào)傳遞給控制器，具體的傳感器包括位移傳感器、溫度和流量傳感器。本系統(tǒng)主要使用單片機(jī)為控制器，它的主要作用是通過程序控制驅(qū)動(dòng)部分。而驅(qū)動(dòng)部分的作用是通過控制系統(tǒng)的指令去控制相應(yīng)的機(jī)械部分。

1.3、噴油參數(shù)的控制

燃油在高壓腔內(nèi)經(jīng)過柱塞的壓縮經(jīng)過噴油器進(jìn)入燃燒室，當(dāng)高壓腔和低壓腔壓力平衡時(shí)停止噴油，電控VE分配泵對(duì)回油孔的開啟進(jìn)行進(jìn)行控制，從而調(diào)節(jié)噴油量的大小，本系統(tǒng)采用線圈驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)控制套，控制套的位移由傳感器來測(cè)定，通過反饋信號(hào)來控制控制套的位置，和機(jī)械式VE分配泵相比，它的噴油量非常準(zhǔn)確。

1.4、噴油正時(shí)控制

電控VE分配泵的正時(shí)控制分為二級(jí)控制，一級(jí)控制和機(jī)械式VE分配泵控制原理是一樣的，另一極控制是將高低壓腔用管路相連，并在管路上加一控制閥，通過控制閥來調(diào)節(jié)壓力大小，從而實(shí)現(xiàn)噴油正時(shí)控制。EDC通過傳感器信號(hào)控制噴油提前補(bǔ)償量，并以PWM來控制控制閥的開停，這樣就克服了機(jī)械泵提前角完全由柴油機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定的缺陷，還可以大大降低柴油機(jī)的污染物排放量。

二、影響柴油機(jī)排放的參數(shù)

2.1、轉(zhuǎn)速和污染物排放之間的關(guān)系

從圖3中可以看出，雖然從理論上柴油機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)污染物的排放量影響很大，但實(shí)際上轉(zhuǎn)速對(duì)NOX的排放量影響并不是很大，圖4為HC與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，HC在發(fā)動(dòng)機(jī)剛啟動(dòng)時(shí)變化比較明顯，其余時(shí)間基本沒有變化。

2.2、噴油正時(shí)和污染物之間的關(guān)系

圖5顯示隨著柴油發(fā)動(dòng)機(jī)噴油提前角的增大，污染物的排放快速降低，但如果柴油發(fā)動(dòng)機(jī)噴油提前角過小，但會(huì)導(dǎo)致燃燒推遲、爆發(fā)壓力降低和經(jīng)濟(jì)性變差。

三、柴油發(fā)電機(jī)排放實(shí)驗(yàn)研究分析

3.1、柴油發(fā)電機(jī)技術(shù)參數(shù)及設(shè)備

柴油發(fā)電機(jī)型號(hào)：BG493Q-1，最大扭矩172N.M，最大功率57KW，噴嘴型號(hào)：DLSA153P009，開啟壓力19.5MPa，噴油泵為無錫威浮電控VE分配泵，壓力參數(shù)見表1，用奧地利AVL公司測(cè)試儀器測(cè)試柴油機(jī)13工況排放，具體型號(hào)見表2.

3.2、柴油發(fā)電機(jī)排放實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

從表3檢測(cè)數(shù)據(jù)中可以看出電控VE分配泵泵端壓力較低，只要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷選擇合適的提前角，就可以使柴油發(fā)動(dòng)機(jī)各種排放物達(dá)到歐洲1號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，電控VE分配泵和機(jī)械VE分配泵分配泵相比，不僅僅在污染物排放上有較大優(yōu)勢(shì)，而且在噴油提前角調(diào)節(jié)方面的優(yōu)勢(shì)也比較明顯，這對(duì)改善柴油機(jī)的性能十分有利。這是因?yàn)殡娍豓E分配泵供油量在每一個(gè)工況下都可以調(diào)節(jié)，因此可以獲得柴油發(fā)動(dòng)機(jī)比較優(yōu)秀的供油曲線圖，而且可以根據(jù)污染物某個(gè)指標(biāo)的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)供油提前角，正是這些優(yōu)勢(shì)可以使電控VE分配泵在較低的壓力條件下降低污染物排放，并改善其動(dòng)力和經(jīng)濟(jì)性。

參考文獻(xiàn)：

[1]李元.柴油發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)研究分析[J]，中國科技縱橫，2015.

[2]費(fèi)玉章.柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物對(duì)環(huán)境的影響[J]，四川水泥，2017.