低排放燃烧系统学习PPT.ppt

第三节低排放燃烧系统 本节主要内容 1 稀薄燃烧系统2 分层燃烧系统3 高压缩比燃烧系统 一 概念 低排放燃烧主要依靠稀燃技术和汽油直接喷射技术来完成 而分层燃烧技术是实现稀薄燃烧和汽油直接喷射的辅助措施 二 稀薄燃烧系统 1 为什么进行稀薄燃烧混合气较稀时 绝热指数k反而增大 从理论上讲 混合气越稀 k值越大 热效率也越大 在发动机不使其失火的前提下 应尽可能进行稀薄燃烧 2 稀薄燃烧对排放的影响1 对co排放量的影响尾气中co的浓度受过量空气系数 的影响 而转速与负荷对co造成的影响也是通过 值的变化起作用的 所以采用稀薄燃烧后 在 1的某一范围内 co的含量可以得到有效控制 2 对hc排放量的影响对于汽油机而言 未然hc的排放量会随着空燃比的增大而减少 当空燃比超过18以上时 hc的排放量就因为熄火和部分燃烧而大大增加 所以进行恰当的稀薄燃烧才可以改善hc的排放 3 对nox排放量的影响在理论空燃比右侧某位置 nox排放量最多 而高于或低于这一位置时 nox排放量均降低 因为在燃料浓的区域氧含量少 而在稀薄区域运转时最高燃烧温度会下降 这都有利于nox排放量的降低 稀薄燃烧的最大优点是提高指示热效率的同时 大大降低nox排放量 3 实现稀薄燃烧的具体措施 1 可变涡流控制系统 部分负荷 较强涡流 全负荷 减小涡流甚至不用涡流 2 紧凑的燃烧室 尽可能高的压缩比 3 电控顺序喷射系统 扩展稀燃失火极限 4 高精度空燃比控制系统 5 分层燃烧技术 6 废气再循环 三 分层燃烧系统1 分层燃烧的目的燃用过稀的 已处于汽油机失火范围内的混合气的问题在于难以形成火核 分层燃烧就是要合理地组织气缸内混合气分布 使在火花塞周围有较浓的混合气 而在燃烧室内的大部分区域具有很稀的混合气 这样可确保正常点火和燃烧 同时也扩展了稀燃失火极限 并可提高经济性 减少排放 2 复合涡流受控燃烧系统 cvcc 1 结构图 2 cvcc系统的工作原理进气冲程时 混合气通过节气门向两个进气系统运动 要通往主室的混合气受到严重的节流 使得混合气通过副室流向主室 进气时便可以实现较好的扫气 因而只有极少数废气残留在副室中 压缩冲程期间 混合气从主室压入副室 因为主副室连接通道处的节流作用 副室混合气着火后压力高于主室 高压气体通过节流通道进入主室 因为火花塞安置在副室 火花塞处电极间混合气不仅能点火 同时火焰也能从这部分已燃的混合气向外传播并最终引燃主室中的稀混合气 cvcc汽油机工作示意图 3 结构特点这种汽油机拥有两个化油器或者两套进气管喷射装置 所以可以分别提供不同过量空气系数的混合气给主 副室的进气系统 4 与传统点燃式汽油机的排放性能对比 传统的点燃式发动机只能在 0 95 1 15之间运行 从而废气中要么co hc浓度很高 要么nox浓度很高 而且运行范围还不能避开这个过量空气系数区段 cvcc发动机采用了这么一种燃烧方式 首先燃烧的那部分混和气 在副室 具有小的过量空气系数 如 0 95 虽然出现较高的hc和co浓度 但混合气所占容积很小 而后燃烧的混合气 在主室 具有较高的过量空气系数 如 1 3 此时可能出现较大的hc浓度 但由于废气温度高 可以在排气中继续氧化 由此可见 小过量空气系数混合气的排放对总的废气排放没有多少影响 而废气排放取决于过量空气系数较大的混合气 在 1 3时比较合适 当然这时nox和hc都具有较高的值 而cvcc发动机通过推迟点火提前角可以进一步降低nox和hc的排放量 3 轴向分层稀燃系统 燃料在涡流作用下 沿气缸轴向产生上浓下稀的分层 4 滚流 纵涡 分层稀燃系统在进气过程中形成的绕垂直于气缸轴线方向旋转的有组织的空气旋流 称为滚流 也称为纵涡或者横向涡流 滚流在压缩过程中逐渐被压扁 在上止点附近破碎成许多小尺寸的涡流和湍流 可大大改善混合气燃烧过程 四 高压缩比燃烧系统燃料辛烷值允许的前提下尽可能用较高的压缩比 以获得较好的功率和油耗指标 但一味提高压缩比对排气净化不利 电控点火系统的采用使精确