3电喷柴油机.pptx
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1、柴油机着火与燃烧过程柴油机着火与燃烧过程特点:高速特点:高速特点:高速特点:高速(混合着火燃烧混合着火燃烧混合着火燃烧混合着火燃烧10102 2msms)高温(高温(高温(高温(2000 2000 左右)左右)左右)左右)高压(高压(高压(高压(100100bar bar 左右)左右)左右)左右)燃烧研究所追求的目标:燃烧研究所追求的目标:燃烧研究所追求的目标:燃烧研究所追求的目标:高高高高 i i、高高高高P Pmeme(P Pmimi)、)、)、)、低污染、低噪声振动低污染、低噪声振动低污染、低噪声振动低污染、低噪声振动对燃料供给与调节系统要求对燃料供给与调节系统要求v足够高的喷油压力,以
2、保证燃料良好的雾化混合与燃足够高的喷油压力,以保证燃料良好的雾化混合与燃足够高的喷油压力,以保证燃料良好的雾化混合与燃足够高的喷油压力,以保证燃料良好的雾化混合与燃烧烧烧烧,燃油油束需与内燃机燃烧室和气流运动相匹配,燃油油束需与内燃机燃烧室和气流运动相匹配,燃油油束需与内燃机燃烧室和气流运动相匹配,燃油油束需与内燃机燃烧室和气流运动相匹配,保证油气混合均匀。保证油气混合均匀。保证油气混合均匀。保证油气混合均匀。v精确控制每循环各缸的燃油量,喷油量能随工况变化精确控制每循环各缸的燃油量,喷油量能随工况变化精确控制每循环各缸的燃油量,喷油量能随工况变化精确控制每循环各缸的燃油量,喷油量能随工况变化
3、而自动变化。工况不变时,各循环之间的喷油量应当而自动变化。工况不变时,各循环之间的喷油量应当而自动变化。工况不变时,各循环之间的喷油量应当而自动变化。工况不变时,各循环之间的喷油量应当一致。对多缸内燃机而言,各缸的喷油量应当相等一致。对多缸内燃机而言,各缸的喷油量应当相等一致。对多缸内燃机而言,各缸的喷油量应当相等一致。对多缸内燃机而言,各缸的喷油量应当相等。v在内燃机所运转的工况范围内,尽可能保持最佳的起在内燃机所运转的工况范围内,尽可能保持最佳的起在内燃机所运转的工况范围内,尽可能保持最佳的起在内燃机所运转的工况范围内,尽可能保持最佳的起始喷油时刻、喷油持续时间与喷油规律,以保证良好始喷油
4、时刻、喷油持续时间与喷油规律,以保证良好始喷油时刻、喷油持续时间与喷油规律,以保证良好始喷油时刻、喷油持续时间与喷油规律,以保证良好的燃烧并取得优良的综合性能的燃烧并取得优良的综合性能的燃烧并取得优良的综合性能的燃烧并取得优良的综合性能。传统柴油机燃料供给系统传统柴油机燃料供给系统柴油机在活塞接柴油机在活塞接柴油机在活塞接柴油机在活塞接近上止点时,燃近上止点时,燃近上止点时,燃近上止点时,燃料供给与调节系料供给与调节系料供给与调节系料供给与调节系统将燃料以高压、统将燃料以高压、统将燃料以高压、统将燃料以高压、在极短的时间内在极短的时间内在极短的时间内在极短的时间内喷人气缸,实现喷人气缸,实现喷
5、人气缸,实现喷人气缸,实现燃油与空气的混燃油与空气的混燃油与空气的混燃油与空气的混合和燃烧合和燃烧合和燃烧合和燃烧。对燃烧的要求对燃烧的要求柴油机喷雾燃烧高速摄影柴油机喷雾燃烧高速摄影普通喷射压力普通喷射压力普通喷射压力普通喷射压力高压喷射高压喷射高压喷射高压喷射0.42ms0.42ms0.69ms0.69ms0.97ms0.97ms喷油后喷油后喷油后喷油后0.140.14msms高压共轨电控喷射系统高压共轨电控喷射系统高压共轨电控喷射系统高压共轨电控喷射系统高压共轨高压共轨电控喷射系统电控喷射系统v不同负荷和转速可确定所需的最佳喷射压力。不同负荷和转速可确定所需的最佳喷射压力。v可控制喷油定
6、时,配合高的喷射压力,可同时降可控制喷油定时,配合高的喷射压力,可同时降低低NOx和微粒和微粒(PM)。v控制喷油速率变化,实现理想的喷油规律形状,控制喷油速率变化,实现理想的喷油规律形状,既可降低柴油机既可降低柴油机NOx和和dp/d,又能保证动力性、又能保证动力性、经济性。经济性。v喷油控制精度高,避免油路中气泡和残压为零的喷油控制精度高,避免油路中气泡和残压为零的现象,喷油量循环变动小,各缸供油均匀。现象,喷油量循环变动小,各缸供油均匀。SootSoot排放降低(相同喷射脉宽和喷射油量)排放降低(相同喷射脉宽和喷射油量)排放降低(相同喷射脉宽和喷射油量)排放降低(相同喷射脉宽和喷射油量)
7、高压喷射高压喷射高压喷射高压喷射小的喷孔直径小的喷孔直径小的喷孔直径小的喷孔直径电控共轨系统的特点电控共轨系统的特点1 1、改善雾化、改善雾化、改善雾化、改善雾化 Pc=180 MPaPc=180 MPa喷孔直径减小喷孔直径减小喷孔直径减小喷孔直径减小 :0.15:0.150.13 mm0.13 mm平均雾化直径减小平均雾化直径减小平均雾化直径减小平均雾化直径减小:15:1510 um10 um喷嘴间的校正控制策略优化喷嘴间的校正控制策略优化喷嘴间的校正控制策略优化喷嘴间的校正控制策略优化软件补偿技术软件补偿技术软件补偿技术软件补偿技术优势优势优势优势:减小减小减小减小SootSoot排放排放
8、排放排放 减小减小减小减小NOxNOx排放排放排放排放电控共轨系统的特点电控共轨系统的特点2 2、燃油喷射量精确控制、燃油喷射量精确控制、燃油喷射量精确控制、燃油喷射量精确控制 软件补偿控制软件补偿控制软件补偿控制软件补偿控制 喷油量误差:喷油量误差:喷油量误差:喷油量误差:+/-3.5 +/-3.5 +/-0.8 mm+/-0.8 mm3 3/st/st预喷射优化预喷射优化预喷射优化预喷射优化:小的预喷射油量小的预喷射油量小的预喷射油量小的预喷射油量稳定的预喷射油量稳定的预喷射油量稳定的预喷射油量稳定的预喷射油量优势优势优势优势:减小减小减小减小SootSoot排放排放排放排放减小减小减小减
9、小NOxNOx排放排放排放排放电控共轨系统的特点电控共轨系统的特点3 3、精确的预喷射控制、精确的预喷射控制、精确的预喷射控制、精确的预喷射控制 通过自学习控制,预喷射油量通过自学习控制,预喷射油量通过自学习控制,预喷射油量通过自学习控制,预喷射油量=1+/-0.5 mm=1+/-0.5 mm3 3/st/st多次喷射:多次喷射:多次喷射:多次喷射:多次、小脉冲、多次、小脉冲、多次、小脉冲、多次、小脉冲、稳定喷射稳定喷射稳定喷射稳定喷射优势优势优势优势:降低噪声降低噪声降低噪声降低噪声电控共轨系统的特点电控共轨系统的特点4 4、多次喷射、多次喷射、多次喷射、多次喷射 (5 5 次)次)次)次)
10、喷油量控制喷油量控制v在各种工况下工作时,循环喷油量的变化范围是:1.01.5 Qp(标定工况喷油量)v起动喷油量:v怠速喷油量:v比较准确地预测喷油量非常困难,由于具体发动机的特点,最后仍应以试验数据为主。喷油压力控制喷油压力控制一般认为,对于某种燃烧系统,不同工况下,一般认为,对于某种燃烧系统,不同工况下,最佳的喷射压力值是不同的。因此,未来的最佳的喷射压力值是不同的。因此,未来的喷射系统的喷射系统的喷油压力应能随着工况的变化实喷油压力应能随着工况的变化实时地进行控制时地进行控制。喷油率控制喷油率控制不同目标对喷油率图形的要求是不一样的:不同目标对喷油率图形的要求是不一样的:1.1.希望输
11、出功率大,则提高喷油率。希望输出功率大,则提高喷油率。希望输出功率大,则提高喷油率。希望输出功率大,则提高喷油率。2.2.希望排放指标好,则要求初期喷油率低,后期喷希望排放指标好,则要求初期喷油率低,后期喷希望排放指标好,则要求初期喷油率低,后期喷希望排放指标好,则要求初期喷油率低,后期喷油率高,喷油结束时迅速下降。油率高,喷油结束时迅速下降。油率高,喷油结束时迅速下降。油率高,喷油结束时迅速下降。3.3.希望燃油耗低,则要求适当的喷油延迟角结合高希望燃油耗低,则要求适当的喷油延迟角结合高希望燃油耗低,则要求适当的喷油延迟角结合高希望燃油耗低,则要求适当的喷油延迟角结合高喷油率。喷油率。喷油率
12、。喷油率。4.4.希望降低噪声,则要初期喷油率低。希望降低噪声,则要初期喷油率低。希望降低噪声,则要初期喷油率低。希望降低噪声,则要初期喷油率低。喷油率:单元时间内喷油量与喷油时间的比喷油率:单元时间内喷油量与喷油时间的比。喷油率控制喷油率控制若要求同时改善动力性、燃油经济性、污染物排放和噪若要求同时改善动力性、燃油经济性、污染物排放和噪若要求同时改善动力性、燃油经济性、污染物排放和噪若要求同时改善动力性、燃油经济性、污染物排放和噪声排放性能,理想的喷油率形状为:声排放性能,理想的喷油率形状为:声排放性能,理想的喷油率形状为:声排放性能,理想的喷油率形状为:n喷油初期的喷油率是决定预混合燃烧量
13、的重要因素喷油初期的喷油率是决定预混合燃烧量的重要因素喷油初期的喷油率是决定预混合燃烧量的重要因素喷油初期的喷油率是决定预混合燃烧量的重要因素之一,为了降低之一,为了降低之一,为了降低之一,为了降低NOxNOxNOxNOx和噪声,希望初始喷油率很低;和噪声,希望初始喷油率很低;和噪声,希望初始喷油率很低;和噪声,希望初始喷油率很低;n喷射中期相当于扩散燃烧期,为了降低碳烟,希望喷喷射中期相当于扩散燃烧期,为了降低碳烟,希望喷喷射中期相当于扩散燃烧期,为了降低碳烟,希望喷喷射中期相当于扩散燃烧期,为了降低碳烟,希望喷油率很陡地加大,并且随着负荷和转速的提高,喷油率很陡地加大,并且随着负荷和转速的
14、提高,喷油率很陡地加大,并且随着负荷和转速的提高,喷油率很陡地加大,并且随着负荷和转速的提高,喷油率的丰满度必须增大,即从三角形向矩形过渡,油率的丰满度必须增大,即从三角形向矩形过渡,油率的丰满度必须增大,即从三角形向矩形过渡,油率的丰满度必须增大,即从三角形向矩形过渡,以确保燃油和空气的充分混合;以确保燃油和空气的充分混合;以确保燃油和空气的充分混合;以确保燃油和空气的充分混合;喷油率控制喷油率控制若要求同时改善动力性、燃油经济性、污染物排放和噪若要求同时改善动力性、燃油经济性、污染物排放和噪若要求同时改善动力性、燃油经济性、污染物排放和噪若要求同时改善动力性、燃油经济性、污染物排放和噪声排
15、放性能,理想的喷油率形状为:声排放性能,理想的喷油率形状为:声排放性能,理想的喷油率形状为:声排放性能,理想的喷油率形状为:n喷射后期是喷射压力降低期,由于此时燃油雾化不良喷射后期是喷射压力降低期,由于此时燃油雾化不良喷射后期是喷射压力降低期,由于此时燃油雾化不良喷射后期是喷射压力降低期,由于此时燃油雾化不良而成为产生而成为产生而成为产生而成为产生PMPMPMPM(颗粒)的因素之一,因此在喷油结束(颗粒)的因素之一,因此在喷油结束(颗粒)的因素之一,因此在喷油结束(颗粒)的因素之一,因此在喷油结束时,应快速回油以实现喷油压力的迅速下降,从而使时,应快速回油以实现喷油压力的迅速下降,从而使时,应
16、快速回油以实现喷油压力的迅速下降,从而使时,应快速回油以实现喷油压力的迅速下降,从而使喷油后期尽量缩短。喷油后期尽量缩短。喷油后期尽量缩短。喷油后期尽量缩短。n更进一步为实现极低的更进一步为实现极低的更进一步为实现极低的更进一步为实现极低的NOxNOxNOxNOx和和和和PMPMPMPM排放,在未来采用排放,在未来采用排放,在未来采用排放,在未来采用DeNOxDeNOxDeNOxDeNOx催化转换器后处理装置时,需要将催化转换器后处理装置时,需要将催化转换器后处理装置时,需要将催化转换器后处理装置时,需要将HCHCHCHC(作为还(作为还(作为还(作为还原剂)引到原剂)引到原剂)引到原剂)引到
17、DeNOxDeNOxDeNOxDeNOx催化剂中,使其活化,这是通过在催化剂中,使其活化,这是通过在催化剂中,使其活化,这是通过在催化剂中,使其活化,这是通过在膨胀冲程中进行补充喷油从而增加膨胀冲程中进行补充喷油从而增加膨胀冲程中进行补充喷油从而增加膨胀冲程中进行补充喷油从而增加HCHCHCHC来实现的。来实现的。来实现的。来实现的。喷油率控制喷油率控制喷射喷射喷射喷射效果效果效果效果引导喷射引导喷射引导喷射引导喷射通过预混合燃烧、降低颗粒排放通过预混合燃烧、降低颗粒排放通过预混合燃烧、降低颗粒排放通过预混合燃烧、降低颗粒排放预喷射预喷射预喷射预喷射缩短主喷射的着火延迟、降低缩短主喷射的着火延
18、迟、降低缩短主喷射的着火延迟、降低缩短主喷射的着火延迟、降低NOxNOxNOxNOx和燃烧噪声和燃烧噪声和燃烧噪声和燃烧噪声后喷射后喷射后喷射后喷射促进扩散燃烧、降低颗粒排放促进扩散燃烧、降低颗粒排放促进扩散燃烧、降低颗粒排放促进扩散燃烧、降低颗粒排放次后喷射次后喷射次后喷射次后喷射排温升高、通过供给还原剂、促进后处理(催化剂)排温升高、通过供给还原剂、促进后处理(催化剂)排温升高、通过供给还原剂、促进后处理(催化剂)排温升高、通过供给还原剂、促进后处理(催化剂)喷油率控制喷油率控制引导喷射:引导喷射:v引导喷射相对于主喷射提前角很大,由于预混引导喷射相对于主喷射提前角很大,由于预混合燃烧的效
19、果,合燃烧的效果,PMPM排放和燃烧噪声可以明显降排放和燃烧噪声可以明显降低。低。v引导喷射越提前,烟度和噪声降低。引导喷射越提前,烟度和噪声降低。喷油率控制喷油率控制 预喷射在主喷射之前进行的预喷射,在主喷射之前进行的预喷射,在主喷射之前进行的预喷射,在主喷射之前进行的预喷射,可以使燃烧噪声明显降低。预可以使燃烧噪声明显降低。预可以使燃烧噪声明显降低。预可以使燃烧噪声明显降低。预喷射会导致喷射会导致喷射会导致喷射会导致PMPMPMPM增加,因此,可增加,因此,可增加,因此,可增加,因此,可以通过使预喷射段靠近主喷射以通过使预喷射段靠近主喷射以通过使预喷射段靠近主喷射以通过使预喷射段靠近主喷射
20、段的办法降低段的办法降低段的办法降低段的办法降低PMPMPMPM排放。排放。排放。排放。预喷射喷入的少量燃油的燃烧,使得燃烧室被加热,缩短预喷射喷入的少量燃油的燃烧,使得燃烧室被加热,缩短预喷射喷入的少量燃油的燃烧,使得燃烧室被加热,缩短预喷射喷入的少量燃油的燃烧,使得燃烧室被加热,缩短了随后进行的主喷射的着火延迟期,而使预混合燃烧比例了随后进行的主喷射的着火延迟期,而使预混合燃烧比例了随后进行的主喷射的着火延迟期,而使预混合燃烧比例了随后进行的主喷射的着火延迟期,而使预混合燃烧比例减少;预喷的燃烧气体被雾化的主喷油束卷吸而改善了主减少;预喷的燃烧气体被雾化的主喷油束卷吸而改善了主减少;预喷的
21、燃烧气体被雾化的主喷油束卷吸而改善了主减少;预喷的燃烧气体被雾化的主喷油束卷吸而改善了主喷射期油与空气的混合,从而能有效地减缓燃烧速率,燃喷射期油与空气的混合,从而能有效地减缓燃烧速率,燃喷射期油与空气的混合,从而能有效地减缓燃烧速率,燃喷射期油与空气的混合,从而能有效地减缓燃烧速率,燃烧温度与压力上升减缓,降低了燃烧噪声和烧温度与压力上升减缓,降低了燃烧噪声和烧温度与压力上升减缓,降低了燃烧噪声和烧温度与压力上升减缓,降低了燃烧噪声和NOxNOxNOxNOx排放,并排放,并排放,并排放,并能在一定程度上改善燃油消耗。能在一定程度上改善燃油消耗。能在一定程度上改善燃油消耗。能在一定程度上改善燃
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