车用柴油机达到欧Ⅳ排放标准的策略
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采用进气中冷技术,特别是先进的空气一空气中 冷技术,可降低进气温度,有效控制燃烧温度,降低增 压柴油机NO。的排放。
增压出来的空气温度约为130~150。C,增压空气 的任何冷却都将对NO。排放产生巨大影响。目前有两 种技术可供使用。
空气一水增压中冷,利用冷却水冷却进气,在冷却 水达到100℃左右时,冷却能力十分有限。空气一空 气增压中冷,利用外部空气通过附加散热器(即空 气一空气增压空气冷却器)冷却进气,这是一种高效 率系统,能使进气温度降至接近非增压发动机的水平。
+作者简介:孙剑萍(1971一),女,工学学士,在读硕士研究生,副教授,主要研究方向为内燃机废气排放控制。
万方数据
第5期
孙剑萍等车用柴油机达到欧Ⅳ排放标准的策略
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1.2混合动力汽车趋于成熟 串一并联柴油机一电机复合动力系统可实现低
排放。2000年,在日本发动机展览会上,13野与丰田 汽车公司联合开发的将新燃烧方式与后处理技术相 结合的柴油机一电机复合动力市内配送小货车,引 人注目。其燃油耗为基本车型的2/3,NO。、PM排放 降至1/3以下。
目前开发的新型调温EGR,逐点优化冷却器效 率,保证它在整个循环期间达到最佳EGR温度。另 外,发动机暖机时,可切断EGR,减少EGR冷却污垢, 改善传统冷却EGR某段时间气流过冷却或冷却不足 的状况,并有助于解决加速暖机,减少催化起燃时间, 提高颗粒捕捉再生器温度,降低部分负荷及暖机时的 噪声问题。
目前几乎所有的低排放柴油车均采用四气门技 术,并通过改进燃烧室形状,优化涡流形成,进一步降 低排放。
1997年出产的五十铃直喷4HJl和涡流室式4JG2 型柴油机,前者采用带挤流唇的二级燃烧室,加长活塞 行程;后者则通过增大副燃室容积、增强进入主燃室气 流的能量、在二级提前器上增设伺服阀机构优化喷油 定时、采用高喷油率的二级凸轮,满足了低排放要求。
由于长循环回路EGR在压缩过程中需要进行二
次冷却,从而使散入冷却液的热量增加。欧4一Ew
02发动机最常用的EGR方案将可能是短循环高压 EGR系统,主废气流从高压区域排到涡轮增压器进气 处,EGR阀根据发动机运转工况调整废气量,再循环 的废气经耐高温耐腐蚀的水冷式热交换器冷却后喷入 进气歧管。
1997年五十铃推出的6SDl TC机型是世界最早带 止回阀的EGR系统,这种EGR系统扩大了EGR运行 范围。
一般来说,有效地解决汽车排放污染,有三种技术 须综合使用:一是开发低硫高质的清洁燃料,发展各种 代用燃料清洁汽车;二是机内净化;三是机外净化。这 三种技术是车用柴油机达到欧Ⅳ排放标准的主要途径。
1 开发低硫高质清洁燃料,发展各种代 用燃料清洁汽车
1.1柴油脱硫技术已趋成熟 欧洲要求2005年柴油含硫量低于50×10~。目
Abstract:How to reduce the exhaust emission up to the Europe IV standard is not only extremely urgent for the Europe countries,but also the other countries’near or far goal.To improve fuel,purify in—engine and out—en— gine are all effective countermeasures.These three are introduced mainly in this paper.
该系统不受废气温度影响,可在所有工况下进行 再生。车辆运行时,废气流经过滤器被净化。碳黑的 沉积时间与柴油机排放量、基质的类型及尺寸无关。 其最大沉积量一般设为5~69/L,借助于传感器监测, 并与发动机运行参数一起连续传人ECU中进行处理。 当达到程序设定值(排气背压、捕集时间等)后,再生 系统被自动触发,车辆油箱中的油和压力储备装置的 辅助空气进行混合,由喷嘴喷人燃烧室,经火花塞点 燃。废气被迅速加热至规定温度(一般为650~ 700℃),进行燃烧再生。由于通过电子压气机提供初 始空气,即“二次空气”,保证系统在富氧状态工作。
发动机在不同的转速和负荷下,对涡轮的流量要 求是不同的。可调喷嘴增压器(VNT)可满足发动机 整个运转范围的要求。怠速和低速时,喷嘴叶片关闭 或开度很小,从而提高发动机的扭矩,改善响应特性。 高速时,喷嘴叶片全开或开度很大,保证发动机获得所 需的空气与动力。
常见的可变喷嘴机构控制装置是气动的。最近 Garrett公司开发的液压控制的AVNT技术,进一步提 高了响应性和控制的精确度。
摘要:降低汽车排放,使其达到欧Ⅳ标准,是欧洲各国车辆日趋紧迫的任务,也是世界其它国家或近或远的 目标。本文主要从机用燃油、机内净化、机外净化三个方面对车用柴油机达到欧Ⅳ标准提出有效策略。
关键词:柴油TK421.5
文献标识码:A
文章编号:1671—0630一(2005)05—0020—04
The Countermeasures of Automobile Diesel Engines to
Meet the Europe IV Standard
Sun Jianpin91,Tang Zhaopin92 1一Vocational and Technical College,East China Jiaotong University(Nanchang 3300 1 3) 2一Mechanical and Electronic Engineering Institute,East China Jiaotong University
第四代可变喷嘴共轨系统,将改变现有喷嘴以单 一“开关”控制5—7个单通道喷孔的喷油方式。其可 变喷嘴,以双通道喷孔为特征,实现双“开关”过程。 第一个“开关”控制直径较小的喷孔通道,满足怠速和 部分负荷时精确的燃油计量需要;第二个“开关”控制 直径较大的喷孑L通道,满足大、全负荷的功率需要。 2.3 采用电控可变喷嘴截面的涡轮增压器(VNT)
铝制空气一空气中冷增压器因其极佳的传热性、 耐腐蚀性及质量轻、成本低等优势,在车辆市场上占有 主导地位。
3 机外净化
3.1 辅助燃烧再生式颗粒过滤系统 使用过滤器来过滤尾气中的微粒是一个相对简单
有效的办法。但当车辆使用一段时间后,由于沉积在 基底内的碳黑不能转化,将使排气背压升高、油耗增
大。因此,再生式颗粒过滤器是欧Ⅳ一EPA/02发动 机的必要配置。
2003年夏,全球第二大汽车附件供应商(Bosch公 司)将第一辆装有第三代共轨系统的柴油轿车在法兰 克福国际汽车展览会上展出。目前此系统已批量生 产,它以高精尖技术内涵为特征,最高喷油压力可达 205MPa(尽管系统暂时将喷油压力保持在160MPa)。 并采用了创新的“压电技术”——压电式喷油器。这 种喷油器比其前代产品——电磁阀式喷油器,具有高 度集成化。压电执行器与喷油器头部喷嘴中的针阀靠 得很近,运动件质量减少了75%,喷嘴针阀零件数从4 个减为1个,液力响应速度为市场上所提供的电磁式 或压电式喷油器的2倍。
第34卷第5期 2005年10月
小型内燃机与摩托车
SMALL INTERNAL COMBUsTION ENGINE AND MOTORCYCLE
V01.34 No.5 Oet.2005
车用柴油机达到欧Ⅳ排放标准的策略
孙剑萍h 汤兆平2 (1一华东交通大学职业技术学院 江西南昌 330013 2一华东交通大学机电工程学院)
被动式再生颗粒过滤器,如CRT、带滤层的颗粒 过滤器CSF、以及这两种方法组合的CCRT、添加剂辅 助再生、催化剂碳黑过滤器等,在废气温度较低时,不 能转化沉积于基底的碳黑。为解决所有车况下颗粒过 滤器的再生问题,特别是停停走走的城市车辆,将考虑 利用外部能量(电加热、柴油燃烧器等)主动再生。
2003年Zevna Starker公司与其合作伙伴Arvin— meritor公司重新开发的辅助燃烧再生式颗粒过滤系 统H J,降低了成本,简化了结构,产品批量推向市场。
另外,该系统利用了更先进的电控技术,将传统共 轨系统分5~7级的喷油方式,改进为可分成任何多级 的喷油方式。这样,部分负荷时的设定喷油量进一步 减少,燃油计量精度进一步提高。这种精确计量的多 级喷油可使柴油机排放降低15%~20%,功率提高 5%~7%,噪声降低3dB。此系统目前已成为3缸柴 油机的smart微型轿车、8缸柴油机的BMW公司、Mer. cedes公司和Audi公司的各种高级轿车的关键配置。
最近Prius车采用柴油机一电机复合动力,燃油耗 降低一半,排放仅为1/10。 1.3燃料电池汽车开发取得突破
克莱斯勒公司已在小批量生产直接使用氢气的燃 料电池小汽车,2005年还准备生产甲醇反应器燃料电 池轿车。 1.4、燃气汽车技术已经成熟
随着计算机和控制技术的发展,以液化石油气 (LPG)和压缩天然气(CNG),甚至以液化天然气 (LNG)、甲烷等为燃料的清洁汽车已达到了低排放要 求。国内外,大功率燃气发动机已非常成熟,处于实用 阶段,如美国caterpillar公司的天然气发动机及国内 190系列天然气发动机。另外,最近我国合肥工业大 学左承基教授拉。等人对小型柴油机4125型的天然气 发动机改制也取得了成功。
1998年日产柴油机公司新开发的机型FD46TA— uI、u2,采用缩口型燃烧室,优化燃烧过程,也达到了 低排放目的。 2.2第三代电控压电式喷油器共轨系统已批量生产,
第四代可变喷嘴共轨系统正在研制 稀气预混合压燃、推迟喷油定时、起动开始后几秒
内断油等都是有效的低排放技术。这些技术均要求电 子控制系统精确控制喷油量及喷油时间。第三代电控 压电式喷油共轨系统的应用,较好地解决了这些问题。