魏代禮　王淑芳

【摘 要】排放已經(jīng)成為關乎發(fā)動機是否繼續(xù)存在的生死攸關的問題。柴油機在排放性能方面優(yōu)于汽油機，但是其在削減排放方面比汽油機更加困難，因此研究柴油機的排放控制措施，對于提高柴油機綜合性能，削減排放物具有重要意義，本文從進氣系統(tǒng)分析，討論進氣系統(tǒng)對于削減柴油機污染物排放方面的技術措施。

【關鍵詞】排放控制；柴油機；進氣系統(tǒng)

0.概述

改進進氣系統(tǒng)可適當?shù)慕档蚇Ox排放，可以通過組織適當?shù)倪M氣渦流強度、改變氣門重疊角度、改變進氣狀態(tài)和采用多氣門技術等多個方面著手。進氣渦流減弱，NOx降低，但煙度增加。其原因是混合氣形成條件變差而使燃燒速度變慢，因而氣缸內溫度降低。因此，進氣渦流強度需要在NOx與煙度之間作適中的選擇。氣門的大小和配氣相位影響氣缸內的殘余廢氣系數(shù)，從而影響NOx排放。當殘余廢氣系數(shù)增加時，NOx排放降低。

1.渦流比對排放的影響及其控制策略

適當增加燃燒室內空氣渦流的強度，可改善燃油與空氣的混合，促進混合氣的形成，提高混合氣的形成，提高混合氣的均勻性，減少異相燃燒。同時燃燒室內局部區(qū)域混合氣過濃或過稀現(xiàn)象減少。另外，渦流能加速燃燒，使氣缸內最高燃燒壓力和溫度提高。這些有利于未燃烴的氧化。但空氣渦流過強，則相鄰兩噴注之間形成相互重疊和干擾，使混合氣過濃或過稀的現(xiàn)象更加嚴重，反而使HC排放增加，如圖1所示。

圖2所示的試驗結果表示車用柴油機在低、中、高三種轉速下用不同фa表征的不同負荷下，缸內渦流比SR對柴油機微粒排放的質量濃度ρPT（mg/m3）和NOx排放體積分數(shù)φNOx的影響。該機螺旋進氣道產生的日期渦流比在2.3左右，且不隨轉速改變而變。從圖2可見，雖然在不同的轉速下NOx排放均隨SR的加大而增加，但PT（微粒）排放卻有著不同的變化趨勢。在低轉速下，PT排放隨SR加大而下降，而在高轉速下，PT隨SR加大而上升，原因可能是渦流過強使PT中的SOF（可溶性有機成分）增加所致。所以，可以推斷，在高轉速下，適當降低SR（例如從2.3降到1.7～1.8），可同時使PT和NOx排放；在低轉速下，適當提高SR（例如從2.3升到3.5～4.0），可使PT排放下降（特別是碳煙DS下降明顯），當然，這會引起NOx的上升（可以用別的方法加以降低）。

在每缸只有一個進氣門的柴油機上，要改變由進氣道形狀決定的進氣渦流比是很困難的。在得出圖2所示的結果的試驗中，進氣渦流比SR是依靠向進氣道噴射壓縮空氣加以改變，這種手段很難實用化。

2.多氣門技術對排放的影響及其控制策略

四氣門柴油機的開發(fā)從根本上改變渦流比的上述情況。每缸4氣門（2進2排）的結構并不是新東西，歷史上甚至出現(xiàn)過批量生產的6氣門（3進3排）的高功率強化柴油機。但是每缸4氣門的結構過去主要用于缸徑130～150mm的高速柴油機，主要為了提高充量系數(shù)和改善氣門的工作可靠性?，F(xiàn)在，四氣門大有淘汰二氣門柴油機之勢。

四氣門柴油機的主要優(yōu)點是擴大進排氣門的總流通面積，一般可比二氣門柴油機大15%～20%，從而降低進排氣流動阻力，提高充量系數(shù)。

由于這些原因，在同樣NOx排放條件下，四氣門柴油機排氣煙度、微粒排放和HC排放都低于二氣門柴油機（圖3）。此外，四氣門柴油機噴油器的冷卻情況與二氣門機相比得到改善，燃燒室在活塞頭部中心位置布置消除了溫度場的不均勻，降低活塞的熱應力和熱變形。

3.總結

改進進氣系統(tǒng)可適當?shù)慕档臀廴疚锱欧牛?，柴油機的排放控制是一個系統(tǒng)的工程，需要發(fā)動機各個系統(tǒng)同時參與進來，甚至提升燃料品質。才能達到削減排放的目的。

【參考文獻】

[1]黃偉.汽車尾氣污染及凈化措施.湖南農機，2007，11.

[2]馬濤.汽車尾氣排放與大氣污染，油氣田環(huán)境保護，2007，06.

[3]曾佩蘭，黃可龍，劉素琴，肖松文.汽車尾氣凈化催化劑的研究現(xiàn)狀及其進展，材料導報，2003，03，17（3）.