噪声排放控制

汽车噪声与排放控制 武汉理工大学 总论 1 汽车安全 节能与环保是汽车未来的发展方向2 噪声与排放污染物控制是环保的主要内容3 本课程分为两大部分 主要介绍汽车噪声与排放产生机理及控制原理 并介绍汽车噪声 排放控制技术的新发展4 教材 交通运输环境污染与控制 李岳林 机械 汽车排放污染物控制实用技术 5 参考资料 汽车排气净化与噪声控制 秦文新 人民交通出版社 空气动力性噪声与消声器 方丹群 汽车发动机排气污染与控制 钱耀义 一 噪声概念二 噪声对人及社会的危害三 噪声的描述及评价四 汽车噪声的国家标准 图2 五 我国汽车噪声的现状 图2 六 汽车噪声的控制途径 第一节汽车噪声概述 一 噪声概念 对人体有害或不需要的声音由不同振幅与频率的声波随机合成有主观与客观两方面的评价指标 二 噪声对人及社会的危害 声学舒适性范围 图1 次声频率低于20hz超声频率高于20000hz损害身体健康噪声大于110分贝时强迫振动噪声大于140分贝时头痛 耳痛 情绪不稳次声可致人命影响工作生活 三 噪声的描述及评价 客观评价 单位 分贝dB 声压级 声压与基准声压之比取对数再乘20听阀2 100000牛顿 平方米痛阀20牛顿 平方米0 120分贝 dB 分贝的运算规则 声能相加原则声强级同一声源声压级与声强级值相同声功率级同一声源声压级与声功率级级值不同频谱分析图频程概念 倍频程 1 3倍频程 三 噪声的描述及评价 主观评价响度与响度级与1000hz纯音听起来一样响 纯音的声压级就是响度级计权声级 A声级 用A计权网络测量得到的噪声的声压级 图3 六 汽车噪声的控制途径 声音传播途径 声源 介质 受体消除 减少或隔离振动消除 减少或隔离声音传播降噪程序 寻找主要声源 分析声源特性 采取降噪措施声学试验 第二节声学基础 声场与声波的类型声波的特性 声波与声场的类型 平面声波球面声波纵波 流体 横波自由声场混响声场 声波的特性 声波能量的衰减声波扩散 声能吸收 指数规律声波的反射与折射声波的干涉与衍射声波在管道中的传播 声波的反射与折射 反射 折射与透射介质的特性阻抗 入射角声波的反射与折射完全取决于入射角与两介质的特性阻抗当两介质特性阻抗相同时 完全透射 无反射当两介质特性阻抗相差很大时 完全反射 无透射 声波的干涉与衍射 相干波 干涉 不相干波 噪声一般不相干 利用声波干涉原理降噪消除 声学窗口 防止噪声泄漏 声波在管道中的传播 管道截面突变时声波的反射 抗性消声器原理 管道截面突变时 出现声波反射现象 传播声能减少 声波在管道中传播时衰减 阻性消声器原理 管道壁面有吸声材料 声能衰减 第二章汽车噪声产生机理及声源特性分析 第一节汽车噪声产生机理第二节汽车噪声声源特性分析 第一节汽车噪声产生机理 空气动力性噪声机械动力性噪声 一 空气动力性噪声 本质是气体的非稳态过程形成的应力波动单级子声源偶级子声源四级子声源声辐射功率与效率 图4 各声源声辐射功率与效率比较 不能依靠引入物体以改变流体流动性质来达到降低噪声的目的四级子变成偶级子降低流体流速可以达到降低噪声的目的 二 机械动力性噪声 板壳振动刚体振动梁振动振动物体的声辐射 振动物体的声辐射 振动物体的声辐射脉动及往复振动体的声辐射效率板壳的声辐射效率梁与管状物体的声辐射效率 第二节汽车噪声声源特性分析 汽车主要噪声源 图5 各主要声源的特点及其影响因素 各主要声源的特点及其影响因素 发动机噪声进气噪声排气噪声风扇噪声动力传动系统噪声轮胎噪声 发动机噪声 燃烧噪声 燃烧引起压力巨变 机械噪声 活塞对汽缸壁冲击 频率主要集中在中高频范围影响燃烧噪声因素影响机械噪声因素 转速与运动间隙 发动机噪声估算 影响燃烧噪声因素 结构 燃烧室形状 缸径转速负荷合适的缸径行程比S D有助于降噪 进气噪声 对轿车是主要噪声源属空气动力性噪声 由以下部分组成进气管压力脉动噪声 中低频 气流经气门气门座涡流声 中高频 边界层气流扰动噪声影响进气噪声因素 发动机转速 进气方式 进气道结构 进气门的开闭特性 排气噪声 是主要声源 特点与进气噪声相似影响排气噪声的因素 排量正比有效功率正比 0 40KW 110 123dB 有效扭矩正比平均有效压力正比排气口面积正比转速正比 500 800rpm 110 128dB 风扇噪声 是发动机的主要声源 属空气动力性噪声叶片噪声 涡流噪声影响风扇噪声的因素转速正比叶片布置形式与形状 动力传动系统噪声 属机械动力性噪声轴承噪声齿轮噪声壳体噪声 齿轮噪声 齿轮啮合噪声 以高次谐波出现 伴有上下边频 齿轮激振噪声 固有频率 影响齿轮因素结构参数齿数正比模数反比 但有精度问题 故一般取小模数精度转速与负荷正比 壳体噪声 噪声产生原因 直接与间接影响壳体噪声因素 激励 能量 频率特性壳体结构 尺寸 形状 刚度 边界条件材料 阻尼特性 轮胎噪声 噪声产生原因 空气动力性噪声泵气效应 单级子声源机械动力性噪声胎体振动影响轮胎噪声因素 轮胎花纹形状 高度 间距行驶速度与频率 振幅成正比轮胎气压泵气效应与胎体振动矛盾 第三章汽车噪声控制技术 第一节机械噪声控制技术一 振动隔离二 阻尼降噪三 吸声降噪四 噪声隔离第二节消声器设计一 消声器类型二 消声器的性能评价三 消声器结构与特性四 消声器的设计 第一节机械噪声控制技术之振动隔离 一 振动隔离原理传递比 隔振效果 传递比幅频特性 图6 二 隔振器设计隔振材料 金属弹簧 橡胶 空气 软木 毛毡隔振器设计步骤 传递比幅频特性 当p 1 振动放大当p 1时 共振当p 6时 有较强的隔振能力 30dB 隔振器设计步骤 确定振动激励性质 建立简化力学模型规定隔离性能指标 按要求选择隔振方法 单个或组合分析隔振系统 静变形 固有频率 振动幅值选择隔振器和安装方式 空间尺寸 稳定性 第一节机械噪声控制技术之阻尼降噪 一 阻尼降噪原理利用阻尼材料的迟滞特性消耗振动能量二 效果评价耗损因数三 处理形式阻尼材料 常用粘性阻尼材料 橡胶 泡沫 压敏型处理形式 自由阻尼 约束阻尼 第一节机械噪声控制技术之吸声降噪 一 吸声降噪原理利用吸声材料减少噪声反射二 效果评价吸声系数 混响时间 噪声降低量三 吸声材料多孔材料 中高频 石棉 泡沫塑料 麻 棉膜状材料穿孔板结构 第一节机械噪声控制技术之隔声降噪 一 隔声降噪途径空气传播声隔声 固体传播声隔声二 单层板隔声单层板隔声性能正比于板厚 板密度 三 双层板隔声双层板隔声性能可通过以下途径改善 板厚 密度增加 板间空气层厚增加 在空气层中填充隔声材料 第一节机械噪声控制技术之隔声降噪 四 汽车驾驶室隔声高频噪声从 窗口 泄漏对驾驶室内噪声有极大贡献 必须予以注意 汽油机隔声频率范围20 4000HZ柴油机隔声频率范围1000 4000HZ 密封 防止噪声泄漏 迷宫式结构 低频噪声 选用密度和阻尼大的隔声材料 隔板 高频噪声 注意孔洞处理 第二节消声器设计 一 消声器的类型二 消声器的性能与评价三 消声器的结构及特性四 消声器的设计 一 消声器的类型 消声器的类型消声原理阻性消声器吸声材料 不直接用于汽车 抗性消声器管道截面变化 共振等 常用 阻抗复合式消声器以上两种原理综合应用 常用 二 消声器的性能及评价 1 消声器的声学性能传递损失 插入损失 消声量 有效频率范围2 消声器的空气动力性能功率损失 GB 4759 84 一般要求 5 3 消声器的结构性能结构 体积 重量 可靠性 经济性 三 消声器的结构及特性 1 长管阻性消声器的结构与特性结构消声量高频失效2 扩张室式消声器的结构与特性单扩张室式消声器 多节扩张室式消声器结构消声量最大消声频率 通过频率 插入管长1 2L 1 4L 三 消声器的结构及特性 3 共振式消声器的结构与特性结构示意图消声原理 海姆霍兹共振器 中心频率 消声量 共振器声阻比 声抗比 倍频程 1 3倍频程消声量单个共振峰 消声频率窄4 阻抗复合式消声器微穿孔板消声器 低频显抗性 高频显阻性 穿孔率为1 3 5 干涉型消声器 有源消声器 四 消声器的设计 主要是参数选择典型扩张室式消声器的设计1 扩张比M 一般取9 16 2 容积V 排量容积比 一般取轿车4 6 其他3 4 3 扩张腔节数N 一般取2 4节 第四章噪声源识别与噪声试验技术 一 声源识别技术 主要声源 1 相关分析法 互相关函数出现峰值2 相干分析法 相干系数3 声强法 声源指向性 声强矢量4 频谱分析法 峰值点及对应频率5 分别运转法6 统计能量分析法二 噪声测试规范 图7 第二篇汽车排放与控制 第一章汽车排放概述第二章汽车排放污染物控制标准与测试第三章汽油发动机排放控制技术第四章柴油发动机排放控制技术第五章代用燃料与新能源汽车 第一章汽车排放概述 第一节汽车排放与大气污染第二节汽车排放物的组成与危害第三节汽车排放物的生成机理 第一节汽车排放与大气污染 全球汽车保有量7亿辆 我国1800万辆汽车排放与地球变暖 CO2 温室效应 美国运输部门排放的CO2占全美总排放量的32 占世界排放量7 整个运输部门排放的CO2中 轿车和卡车占73 达2 5亿吨日本 德国等发达国家是主要排放者 汽车排放与大气污染1952年12月 伦敦硫酸烟雾事件 1955年洛杉矶 光化学烟雾事件 大气中75 的CO 59 的HC 50 的NOX分别来自于汽车排放 第二节汽车有害排放物的组成与危害 汽车有害排放物的组成及危害CO 中毒HC 多环芳香烃致癌NOX 神经损害 光化学烟雾PM 铅 碳烟汽油车与柴油车有害排放物对比污染物柴油车 小于 汽油车 小于 CO0 1 10 HC300ppm1000ppmNOX1000 4000ppm2000 4000ppmPM0 50 01SO220 100ppm0 第三节汽车有害排放物的生成机理 汽车燃料的成分汽油 主要成分是异辛烷 汽油标号 辛烷值 柴油 主要成分是异辛烷 柴油标号 凝点 有害排放物生成机理CO 不完全燃烧 混合气混合不均匀 高温分解HC 激冷层 不完全燃烧 二冲程发动机扫气NOX 认识不统一 需三条件即 高温 富氧 滞留时间碳烟 白 蓝 黑烟 乙炔学说 中间产物聚合 第二章汽车排放污染物控制标准与测试 第一节汽车排放污染物的计量第二节汽车排放污染物的控制标准第三节汽车排放污染物的测试 第一节汽车排放污染物的计量 气态物的计量浓度单位 容积百分数 容积百万分数 ppm 质量单位 g km g h g 次 g kwh颗粒物的计量质量单位 mg km mg mile等烟度单位 波许烟度 RB或FSN 不透光度仪的光吸收系数 m 第二节汽车排放污染物的控制标准 一 汽车排放试验规范二 美国汽车排放标准的发展过程三 欧盟汽车排放标准 轻型汽车 四 我国汽车排放标准 轻型汽车 五 轻型汽车排放控制的进程六 我国汽车排放现状及存在的问题七 定容取样法 简介 一 汽车排放试验规范 1 车辆工况试验法欧洲经济委员会 ECE 法规ECE15 EUDC2 发动机台架试验法GB14761 939工况稳态试验法欧美现在采用13工况法ECER493 密闭室 SHED 蒸发物测定法我国2000年开始实施4 柴油机烟度测试法ECER24 全负荷稳定转速 自由加速工况 M FSN 5 怠速法 我国 二 美国汽车排放标准的发展过程 美国汽车排放标准 制定最早 标准最严美国汽车排放标准的发展过程图8 图91 对HC的排放不仅限制总碳氢 THC 还要限制非甲烷碳氢化合物 NMHC 2 增加对排放稳定性 使用寿命 的考核 提出5000MILE和10000MILE两个排放指标加州 图10 1994 TLEV 1997 LEV ULEV 最终ZEV比联邦标准严 NMOG 非甲烷有机物 HCHO 甲醛 三 欧盟汽车排放标准 轻型汽车 1992ECER83 01法规 简称 欧1号 向美国标准靠拢 大大加严 工况 车速 单位 限值 需采用EFI和三元催化器1995ECER83 03法规 简称 欧2号 汽油车HC NOX加严一倍 微粒较大降低2000EU第三阶段法规 简称 欧3号 HC NOX分别给出限值 测量方法改变 启动后立即采样 以前是启动后50S采样 2005EU第四阶段法规 简称 欧4号 欧1 4排放限值 图11 四 我国汽车排放标准 轻型汽车 1981GB3842 4 83 汽油怠速 柴油自由加速 柴油全负荷等简单工况 NOX未限制 1989GB11641 2 89 参照ECE15 03 限值宽 1993GB14761 7 93 参照ECE15 04 修订4个 新订2个 汽油机排气污染物 汽油车燃油蒸发污染物 标准 限值加严 汽车产品排放污染控制 九五 规划 要求1997达标 2000年7月将淘汰有铅汽油1999GB14761 99 分A B两类认证 A类 普通级无铅汽油 ECE15 04限值 B类 优质无铅汽油 欧1 我国轻型汽车排放标准与欧洲标准比较 图12 五 轻型汽车排放控制的进程 图13是轻型汽车排放控制的进程美国最早 最严日本一直紧跟 但90年代中期后拉开一定差距欧洲稍晚 指标宽松 90年代实行欧洲1法规 超过日本 接近美国LEV计划我国轻型车排放控制比美国欧洲晚 2000年达欧1标准 计划2004年前后达欧2标准 2010前后与国际水平接轨 六 我国汽车排放现状及存在的问题 在用车根据年检和路边抽查 排放状况较差 尤其是怠速时排放超标现象比较严重 主要应使车辆保持正常工作状况 新车根据1996专项调查 除装老型492Q发动机的汽车外 大部分国产车辆能满足于1998执行的标准 对执行2000新标准 存在以下问题 国内EFI的应用瓶颈 国产催化器需严格考核与匹配 其可靠性 耐久性有待提高 燃油质量需改善 柴油机微粒排放失控 七 定容取样法 简介 我国轻型车排放测试规定采用定容取样法 CVS 又称稀释度取样系统 将被试车辆排气引入取样系统 用已滤清的空气稀释后 由定容泵吸入 使其保持定容的流量 并收集于取气袋中 减少了因高沸点HC冷凝引起的损失 测试精度高注意环境空气中的微量HC CO NOX对测试结果的影响 用活性碳吸附空气中的HC 同时取集稀释用空气一袋以便修正 第三节汽车排放污染物的测试 底盘测功机发动机台架不分光红外线分析仪 NDIR 氢火焰离子分析仪 FID 化学发光分析仪 CLD 烟度计 滤纸式烟度计 波许烟度RB或FSN 透光式烟度计 第三章汽油发动机排放控制技术 第一节汽油机的燃烧过程与排放控制第二节汽油机排放的机内净化措施第三节汽油机排放的机外净化措施 第一节汽油机的燃烧过程与排放控制 汽油机的燃烧过程着火延迟期急燃期后燃期汽油机的排放途径 图14 尾气 串气 蒸发汽油机排放的控制提高燃油品质 限制铅硫磷 提高辛烷值 改善燃烧过程 AF 点火 EGR 机外后处理 PCV TWC 燃油蒸发控制系统 第二节汽油机排放的机内净化措施 一 电控汽油喷射系统二 点火控制系统三 废气再循环 EGR 控制系统四 其他控制技术 一 电控汽油喷射系统 EFI AF对CO HC NOX的影响EFI的特点 混合气分配均匀 AF控制精确 加速性能好 减速减油 充气效率高 动力性 经济性好 EFI型式 按喷油器数量 单点喷射 多点喷射 按喷油地点 缸内喷射 节气门前 单 进气门前 多 按喷油时间 连续喷射 机械 间歇喷射按控制方式 开环 闭环等等 EFI系统的组成 略 EFI之AF控制策略 一 电控汽油喷射系统 EFI EFI之AF控制策略为满足发动机各种工况的要求AF不能都采用闭环控制 而是采用闭环与开环相结合的策略 冷启动和冷却水温低时 低温时燃油补偿 AF随冷却水温变大 部分负荷和怠速运行时 为获最佳经济性 开环控制 使AF在16左右 为获低排放 闭环控制 使AF在理论AF附近 节气门全开时 WOT 动力性 防过热 开环控制 使AF在13左右 二 点火控制系统 点火提前角对CO HC NOX的影响点火提前角控制策略启动期间或低转速 500rpm以下 点火提前角设为固定值启动后 基本点火提前角 怠速工况 发动机转速 空调开关 动力专向开关 非怠速工况 根据发动机转速 负荷查表 点火提前角修正 怠速工况 保证怠速稳定性 满负荷工况 防止爆震 部分负荷工况 冷却水温 进气温度 节气门位置最大和最小提前角控制 丰田TCCS中规定MAX 35 45 MIN 10 0 二 点火控制系统 闭合角控制断电器触点闭合的时间 初级电路接通时分电器轴转过的角度 要求 较大的初级电流 通电时间不能过长 方法 恒流器 保证初级电流 精确控制通电时间 爆震控制采用辛烷值高的燃料 改进燃烧室结构 加强冷却 推迟点火提前角等均可改善爆震性能 推迟点火提前角简单而有效 爆震程度与点火提前角推迟成正比 推迟点火分步实施 先快后慢 反复进行 负荷低时不推迟 设置爆震窗识别爆震信号 三 废气再循环 EGR 控制系统 原理 将一部分废气再导入进气系统 使混合气热容量增高 降低最高温度 主要降低NOX排放效果 CA770J等速工况下NOX下降40 60 工作指标 EGR率 REGR QR QA 100 EGR控制策略综合动力性 经济性 排放性REGR应控制在10 20 并随负荷而增加 怠速小负荷时 NOX低 EGR停止工作 冷却水温低于50度时EGR不工作 全负荷或转速超过3500RPM时 动力性重要 EGR不工作基本点火提前标定时 要考虑是否有EGR的影响 采用EGR时 点火提前角随REGR而增大 无EGR时 点火提前角减少 三 废气再循环 EGR 控制系统 EGR阀种类负背压EGR 真空度控制阀针开度 真空电磁阀控制EGR 电磁阀控制真空度 直线型EGR ECU根据水温 气门位置 进气流量直接控制针阀 数字式EGR ECU直接调节由排气管到进气管的三个孔口 控制EGR率 四 其他控制技术 对燃烧室减少面容比 激冷层采用每缸两进 两排气门使火花塞位于中心 缩短火焰传播行程 降低HC进气预热 缩短暖机时间 稀薄燃烧与分层燃烧 第三节汽油机排放的机外净化措施 一 催化反应器二 曲轴箱强制通风 PCV 三 燃油蒸发控制系统四 二次空气法五 补燃法 一 催化反应器 催化反应器工作原理 氧化型催化器三元催化器 TWC Threewaycatalyst 催化反应器研究内容 载体要求 几何表面积大 阻力小 寿命长常用载体 陶瓷载体 美国康宁 日本NGK 金属载体 加热快 成本高 摩托车常用 氧化铝球状载体 早期 已不用 催化剂 一般采用Pt 铂 Pd 钯 Rh 铑 一 催化反应器 催化剂特点 铂 钯主要用于氧化催化 HC CO 铑主要用于还原催化 NOX 图15 钯新鲜状态活性好 但易高温劣化和化学毒化 特别是铅中毒 对三元催化剂 一般常用Pt Rh系 由于储存与使用情况 价格为Pd Pt Rh 1 3 5 故研究以Pd代替Pt的TWC 当然 必须解决Pd的中毒及高温劣化问题 催化反应器的性能评价转化效率起燃温度特性 50 转化效率时的温度称起燃温度T50 努力降低T50是目标 空燃比特性 宽窗口空速特性 每小时流过催化剂的排气体积流量与催化剂容积之比 高低空速是转化效率都重要 一 催化反应器 催化器的流动特性 国外要求催化反应器对发动机燃油消耗率和输出功率的影响在2 以下 我国的要求暂定为不超过3 5 引起压力损失的原因主要有 气流与壳体的摩擦 载体小孔流动阻力 出入口旋流阻力 改善催化器流动特性 改善出入口形状 合理分布载体密度和壁厚 涂层厚度 载体的截面积与长度 流速分布宜均匀 催化器的耐久性与失活 催化剂长期使用后 性能劣化 称为失活 失活原因 高温失活 化学中毒 结焦与堵塞 机械损伤 考虑到没有寿命的催化器无使用价值 或对新催化器进行性能评价没有意义 一般首先对新催化器进行相当于5000KM的老化 测其活性 然后再进行相当于数万公里的老化 再测其活性来考察催化器的耐久性 催化反应器与汽车的匹配 一 催化反应器 催化反应器与汽车的匹配不装催化器 汽车无法满足排放法规要求 催化器与汽车不作很好匹配也难以通过排放检测 欧1 欧3法规的主要对策仍是EFI加TWC 只是匹配水平和控制精度更高 催化器的匹配包括 与发动机特性的匹配 与EFI的匹配 AF的波动 与进排气系统的匹配 催化器的安装位置 与燃料与润滑油的匹配 防中毒 与整车设计的匹配 二 曲轴箱强制通风 PCV PositivecrankcaseVentilationsystem依靠进气管真空度吸抽曲轴箱串气 进入进气系统 PCV阀随发动机工况调节吸入气缸的串气量怠速小负荷 PCV阀开度小 吸入气缸的串气量少 加速大负荷 PCV阀开度大 吸入气缸的串气量多 高速大负荷 部分串气从闭式通气口流入空滤器进入进气管 三 燃油蒸发控制系统 依靠活性碳罐吸附油蒸气再在进气管真空度作用下被吸入进气管 活性碳得到再生 第四章柴油发动机排放控制技术 第一节柴油机的燃烧过程与排放污染物第二节柴油机排放机内净化措施第三节柴油机排放机外净化措施 第一节柴油机的燃烧过程与排放污染物 柴油机的燃烧过程滞燃期 从喷油到燃烧 速燃期 达最大压力前 压力平均升高率 缓燃期 最大压力到最高温度 后燃期 直到燃烧完毕 中小型柴油机有向高喷射压力 弱旋流发展的趋势 直喷式将替代间接喷射式柴油机的排放污染物 第一节柴油机的燃烧过程与排放污染物 柴油机的排放污染物CO HC 总体浓度小 NOX 速燃期稀燃火焰 缓燃期扩散火焰产生NOX 总体来看 自然产生的NOX是G大于D 但由于G采用了EFI和TWC NOX的排放水平降到可接受程度 而对D则因技术原因 NOX成为亟待解决的主要排放物 降低两期的喷油率 减缓混合气形成速度 推迟或拉长喷油时间 缩短滞燃期均可抑制NOX的过量产生 但它又会造成油耗和碳烟排量增加 这是柴油机性能综合选择和参数匹配中的一个很主要的矛盾 微粒和碳烟不仅量大于G而且由于可视且致癌 故微粒是D最引人注目最引起非议的问题 北京禁柴 微粒和碳烟的生成机理主要是聚合和裂解 第二节柴油机排放机内净化措施 柴油机净化的关键是NOX 微粒 碳烟 但它们的生成规律相互矛盾 故柴油机需要优选 折衷和综合控制 一般从以下方面进行工作 一 燃油喷射系统二 进气气流组织三 柴油机电子控制 一 燃油喷射系统 直接与间接喷射 尽管间接喷射在排放性能方面优于直接喷射 而且噪声 运转平稳性也优于直喷柴油机 但由于油耗大故直喷仍将取代间喷 推迟喷油提前角 减少滞燃期喷油量可降低NOX 早期应用 但会造成CO HC 烟度 油耗增高 提高喷射压力 可使雾化更好减少碳烟生成机会 且有利于经济性 但NOX会升高 故与前法综合应用 图16是提高喷油压力的主要结构措施及应用情况 喷油率 理想的喷油率是 初期率低量少 降NOX及噪声 中期率高量大 缩短缓燃期降碳烟油耗 后期迅速结束 促进碳烟氧化 图17控制初期喷油率技术 小孔径 多喷孔 加速雾化混合 但喷孔过多不好 贯穿不足 相邻干扰 二 进气气流组织 适当组织缸内气流间接喷射式依靠强烈的涡流实现雾化 直喷式有一定涡流涡流强度大 则进气阻力大 降低循环进气量 降低动力性 增大烟度 近代柴油机改善排放提高动力性 高喷油压力 低涡流强度 大中型柴油机 无涡流或弱涡流小型柴油机 燃烧室太小 需一定强度涡流废气涡轮增压与中冷技术本意是提高动力性但提高进气温度 缩短滞燃期 混合气变稀使噪声 CO HC 烟度均降低 极有应用前景 但增NOX中冷技术可使进气量加大进气温度降低使NOX降低动力性不变存在加速冒烟和低速转矩下降问题 减轻转子惯量 喷油补偿 或进气管补气等法解决 二 进气气流组织 多气门技术增大循环进气量喷嘴正中混合气形成合理低速时可关闭一个进气道 提高缸内旋流 气道设计增低速进气量改善排放 改善发动机低速性能 三 柴油机电子控制 柴油机也可以与汽油机一样采用EGR降低NOX 但基本与汽油机相同 允许REGR比汽油机大得多 故从略柴油机电子控制也是发展趋势 但比汽油机电控落后10年 主要原因是柴油机电控喷油压力更高 定时更严 目前柴油轿车大量装电控喷油系统和其他机构如EGR 涡轮增压器喷嘴环等 柴油喷射控制位置控制式电喷 不改变传统喷油系统的工作原理与基本结构 单纯取代调速器和供油提前器对齿条位置进行调节 调整循环喷油量和喷油时间 时间控制式电喷 改变传统的结构 利用高速强力电磁阀直接控制喷油始点和喷油量 可实现喷油率和喷油压力的部分或更多控制 每缸单独控制 响应快 是当前主要开发目标 三 柴油机电子控制 时间控制式电喷柱塞泵脉冲供油式时间控制系统 仍采用传统柱塞往复运动脉冲供油方式 但柱塞只起加压供油作用 原有喷油量调节的装置与结构直接有电磁阀取代 时间控制式电控共轨喷油系统 不再应用传统的脉动供油原理 而是先把燃油或传力介质以高压或中压 10MPa 蓄积在被称为 共轨 Commonrail 的容器中 利用电磁三通阀将共轨中的压力油引入喷油器 高压则直接喷射 中压则增压后喷射 这种系统喷油压力与转速无关解决了传统油泵高低速压力变化大的矛盾 根本解决了瞬间峰值转矩过大 使瞬间转速变化太大 不能精确控制喷油率的矛盾 高压共轨系统是电控喷油系统的主要发展方向 柴油机电控的效果 简介 喷油量 喷油规律 启动及怠速控制 控制加速烟度和转矩等 第三节柴油机排放机外净化措施 一 催化反应器氧化催化转化器 主要目的是降低微粒的排放 附带降低了本已经很低的CO HC 催化剂用Pt 问题是柴油中的硫会使铂硫酸中毒 使净化效果劣化 故限制柴油中的硫含量 且有Pd代替Pt的趋势 还原催化转化器 主要目的是降低NOX 但是针对柴油车开发的还原催化剂难度很大 尚未实用 主要原因 柴