機(jī)內(nèi)控制降低柴油機(jī)排放的機(jī)內(nèi)控制技術(shù)

介紹了柴油機(jī)有害排放物的種類及機(jī)內(nèi)凈化的主要措施。通過(guò)優(yōu)化燃燒系統(tǒng)，改進(jìn)燃油噴射系統(tǒng)，優(yōu)化進(jìn)氣系統(tǒng)，以及采用廢氣再循環(huán)（EGR）、可變化控制技術(shù)、減小機(jī)油消耗和運(yùn)用新型燃燒理論等都可有效地降低柴油機(jī)有害排放指標(biāo)。

機(jī)內(nèi)控制燃燒系統(tǒng)優(yōu)化

柴油機(jī)直噴化已是現(xiàn)代柴油機(jī)的發(fā)展方向，柴油機(jī)的燃燒室型式、形狀和結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)柴油機(jī)的燃燒和有害排放物的生成有重要的影響，現(xiàn)代柴油機(jī)必須在節(jié)油、低污染、高輸出功率方面進(jìn)行綜合的設(shè)計(jì)。在燃燒室的改進(jìn)上，其基本原則是使燃燒室與進(jìn)氣渦流、噴油合理匹配，以減少污染物的生成。

機(jī)內(nèi)控制燃油噴射系統(tǒng)

在改善柴油機(jī)的性能和降低HC、NO_X及微粒排放方面，燃油噴射系統(tǒng)具有重要的作用，采用高壓噴射、預(yù)噴射和電子控制噴油系統(tǒng)等燃料噴射裝置已取得了相當(dāng)滿意的效果。

機(jī)內(nèi)控制進(jìn)氣系統(tǒng)

高速直噴式柴油機(jī)大都需要組織進(jìn)氣渦流來(lái)改善混合氣形成和促進(jìn)燃燒過(guò)程的進(jìn)行。渦流比的大小和充氣效率對(duì)柴油機(jī)性能和排放有很大影響。因此必須根據(jù)實(shí)際情況選擇最佳渦流強(qiáng)度與燃燒室及燃燒系統(tǒng)相匹配。

機(jī)內(nèi)控制廢氣再循環(huán)

廢氣再循環(huán)可有效地控制NO_X的排放量，這一技術(shù)已推廣到輕型柴油機(jī)上。由于它減少了進(jìn)氣充量中的含氧量，所以它只宜在部分負(fù)荷或空燃比足夠大的工況下采用，以致不使HC和微粒排放量明顯增加。要想最大程度地使NO_X減少又不影響柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性和HC與微粒排放，需要采用有效的調(diào)整裝置來(lái)優(yōu)化整個(gè)工作范圍內(nèi)的廢氣再循環(huán)，電控技術(shù)是解決這一矛盾的有效手段。同時(shí)和增壓中冷技術(shù)的結(jié)合使用可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的整機(jī)性能。為了滿足未來(lái)更為嚴(yán)格要求的NO_x排放限值，出現(xiàn)了冷卻廢氣再循環(huán)的新技術(shù)，研究表明這可以有效地降低柴油機(jī)的NO_X。

機(jī)內(nèi)控制可變化控制技術(shù)

柴油機(jī)的可變化控制技術(shù)，可以使發(fā)動(dòng)機(jī)不同的工況下的性能都較為理想，達(dá)到不同工況下排放性能和經(jīng)濟(jì)性都得到明顯的提高，這包括噴油定時(shí)的可變化控制、可變進(jìn)氣渦流控制和增壓系統(tǒng)的可變化控制。噴油定時(shí)對(duì)微粒和NO_X排放有明顯相反的影響，這需要采取能夠?qū)娪投〞r(shí)動(dòng)態(tài)的可變的控制技術(shù)。可變幾何尺寸渦輪可使HC和微粒排放減少近35%，但NO_X排放幾乎沒(méi)有變化。對(duì)于依靠進(jìn)氣渦流實(shí)現(xiàn)燃燒的直噴式柴油機(jī)，其燃燒的完善程度和速度與進(jìn)氣渦流的強(qiáng)度密切相關(guān)，為了使直噴式柴油機(jī)的燃料與空氣充分混合燃燒，需要組織與燃油噴射相適應(yīng)的渦流運(yùn)動(dòng)。

機(jī)內(nèi)控制減小機(jī)油消耗

機(jī)油是柴油機(jī)微粒中有機(jī)可溶物（SOF）的重要來(lái)源，約占微粒中SOF的70～90%，改進(jìn)潤(rùn)滑油系統(tǒng)設(shè)計(jì)，減少機(jī)油轉(zhuǎn)化為SOF，可以大大降低柴油機(jī)的微粒排放。增加活塞環(huán)壓力、減小裙部間隙、優(yōu)化活塞環(huán)形狀設(shè)計(jì)、提高氣缸套圓度和表面光潔度，以及改進(jìn)進(jìn)氣門(mén)導(dǎo)管孔的密封等措施，可以有效地降低機(jī)油消耗，從而有效地降低微粒排放。

機(jī)內(nèi)控制新型燃燒理論

常規(guī)柴油機(jī)的燃燒受化學(xué)當(dāng)量比下擴(kuò)散燃燒過(guò)程控制，研究發(fā)現(xiàn)燃燒室內(nèi)的局部高溫和濃混合氣是產(chǎn)生碳煙和NO_x排放的主要原因。應(yīng)用EGR降低NO_x的機(jī)理是通過(guò)降低火焰溫度，這又對(duì)碳煙或微粒在燃燒后期的氧化不利，因此，用EGR降低NO_x是有限的。

建立較為精確的DOC模型，從噴油參數(shù)和EGR率等影響機(jī)內(nèi)DPF再生的主要控制參數(shù)著手，詳細(xì)分析了各參數(shù)對(duì)DOC溫度的影響規(guī)律，研究結(jié)果表明：主噴正時(shí)、主噴油量、軌壓、遠(yuǎn)后噴油量、近后噴油量、預(yù)噴正時(shí)、預(yù)噴油量和EGR為重要的機(jī)內(nèi)影響DOC溫升控制參數(shù)，在優(yōu)化參數(shù)選擇，優(yōu)化范圍的確定等方面對(duì)機(jī)內(nèi)DPF再生控制策略的制定及再生MAP的快速標(biāo)定具有參考意義。

機(jī)內(nèi)控制預(yù)噴參數(shù)

預(yù)噴在主噴之前某時(shí)刻往缸內(nèi)噴入少量柴油，升高氣缸內(nèi)溫度，促進(jìn)主噴燃油的蒸發(fā)與混合，縮短主噴滯燃期，減小預(yù)混合燃燒量，降低缸內(nèi)初期放熱率與壓力升高率。

預(yù)噴正時(shí)延后過(guò)程中，兩工況DOC入口溫度先上升而后下降，溫度變化值分別為24℃和23℃；DOC出口溫度先下降而后上升，變化值分別為16℃和6℃。原因是預(yù)噴正時(shí)延后，即預(yù)噴-主噴正時(shí)間隔縮小，主噴燃油滯燃期縮短，主噴燃油燃燒點(diǎn)提前，缸內(nèi)燃油燃燒充分，未燃HC含量下降，DOC入口溫度上升而出口溫度下降。隨著預(yù)噴正時(shí)進(jìn)一步延遲，預(yù)噴燃油還未燃燒時(shí)或未充分燃燒時(shí)，主噴已噴入，主噴滯燃期增加，過(guò)度延遲的主噴正時(shí)致使燃燒惡化，DOC入口溫度下降，大量未燃燒HC在DOC中氧化還原反應(yīng)釋放大量熱，DOC出口溫度上升。因此預(yù)噴正時(shí)的變化直接改變預(yù)噴-主噴間隔，通過(guò)影響主噴滯燃期改變DOC溫度。

機(jī)內(nèi)控制主噴參數(shù)

在主噴正時(shí)變化范圍內(nèi)，DOC入口溫度先升高而后降低，溫度范圍分別為48℃和63℃，DOC出口溫度前期分別在3°CA~7°CA與1.3°CA~5.3°CA正時(shí)范圍緩慢升高而后期劇烈攀升，溫升幅值為357℃和189℃。因?yàn)橹鲊娬龝r(shí)影響主噴燃油著火時(shí)刻，主噴延遲則缸內(nèi)最高燃燒溫度時(shí)刻靠后，DOC入口溫度上升。主噴正時(shí)太過(guò)推遲則會(huì)使燃燒惡化，HC含量上升，導(dǎo)致DOC入口溫度下降而出口溫度上升。主噴正時(shí)通過(guò)影響主噴燃油的著火時(shí)刻影響DOC溫度。

機(jī)內(nèi)控制近后噴

近后噴油量增加，DOC入口溫度上升緩慢，升高幅值分別是30℃和18℃，出口溫升幅值分別是60℃和77℃。因?yàn)榻髧姷娜加腿紵艧崽嵘薉OC入口溫度，而近后噴油量過(guò)多時(shí)，隨著活塞下行，氣缸容積增加，部分燃油未能充分燃燒，分解為HC隨排氣進(jìn)入DOC氧化放熱，DOC出口溫度上升。因此近后噴油量主要通過(guò)影響做功行程末期的缸內(nèi)溫度與HC生成量改變DOC溫度。

機(jī)內(nèi)控制遠(yuǎn)后噴

遠(yuǎn)后噴油量增加，DOC入口溫度緩慢上升而出口溫度驟然升高，DOC入口出口溫升幅值分別為29℃、32℃和86℃、162℃。原因在于遠(yuǎn)后噴油量?jī)H有較少部分燃燒，大部分燃油熱分解為HC隨尾氣進(jìn)入DOC中，被氧化放熱；DOC出口溫度的溫升幅值遠(yuǎn)大于DOC入口溫度溫升幅值。因此遠(yuǎn)后噴油量主要改變HC含量從而影響DOC溫度。

機(jī)內(nèi)控制共軌壓力

隨著軌壓升高，兩工況DOC入口溫度緩慢上升，出口溫度下降迅速，二者溫度變化幅值分別是30℃、41℃和169℃、173℃。因?yàn)檐墘旱奶嵘黾硬裼拓灤┚嚯x，改善油滴霧化效果，柴油燃燒充分，缸內(nèi)溫度上升，未燃HC含量下降，所以DOC入口溫度下降，出口溫度上升。但隨著軌壓進(jìn)一步提升，燃油霧化效果并不能同步持續(xù)提升，因此DOC溫度變化趨勢(shì)隨著軌壓增加而變緩。因此軌壓對(duì)DOC溫度的影響在于提升燃油霧化程度改善燃燒。

機(jī)內(nèi)控制EGR率

增加EGR率，DOC出口溫度變化較小，溫度變化幅度分別在11℃、4℃，而DOC入口溫度上升，溫升幅值為31℃和9℃；因?yàn)镋GR減緩了火焰?zhèn)鞑ニ俣?，延長(zhǎng)燃燒持續(xù)期，最高燃燒溫度后移，排氣溫度增加；同時(shí)排氣中的氧氣含量下降，HC轉(zhuǎn)換率降低 ，DOC出口溫度在1900r/min工況略微下降，而2750r/min的DOC出口溫度因?yàn)檫M(jìn)氣質(zhì)量流量高受EGR率影響較弱。

《控制電機(jī)》共分五章，包括伺服電動(dòng)機(jī)、測(cè)速發(fā)電機(jī)、自整角機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。書(shū)后附有附錄，介紹了一些控制電機(jī)的有關(guān)特性和精度的測(cè)量方法。書(shū)中帶*號(hào)部分可作為選學(xué)內(nèi)容。和原試用教材《控制電機(jī)》相比，各章內(nèi)容都作了適當(dāng)調(diào)整，其中有較大變動(dòng)的是第三章自整角機(jī)中刪去了dq0坐標(biāo)系統(tǒng)變換；第五章中充實(shí)了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)方面的內(nèi)容，其他小容量同步電動(dòng)機(jī)部分歸并到“小功率電動(dòng)機(jī)”課程中。