第一节柴油机排放的特点
一、柴油机排气污染物的种类及特点
柴油机排气的有害成分主要有CO'HCNO-、硫化物以及颗粒物、臭味气体等。由于沾油机使用的混合气的平均空燃比较理论空燃比大，故其C0及HC排放明显低于汽油机;但柴油机NO,的排放、颗粒物及臭味气体却十分突出11]9
柴油机颗粒物的排量远髙于汽油机，这已被大量的试验证明。图6-1为柴油车与汽油车的微粒排放数量比较[2:,图中D和G分别表示柴油车和汽油车，D和G后面的字母a、b、c 等表示车辆编号，试验车辆均满足日本2000年的排放标准。柴油车和汽油车的微粒排放平均浓度分别为2.13 xlO8个/cm3和5.48 xlO5个八.m3,柴油车和汽油车的平均微粒排放数量分别为5.23 x 1014个/km和6. 36 x 10"个/km。可见，柴油车排放的微粒数量远高于汽油车。另外，试验时环境大气中的微粒物平均浓度为2. 92 x如个/cm3,可见,汽油车的微粒排放浓度远大于环境大气。表6-1为装备柴油机的2t载重车与其他发动机的汽车排气中的污染物NO,和PM比较。柴油车排放的也远高于汽油车：如第二章听述,颗粒物的危害性很大,有致癌和致突变的嫌疑，因此柴油车排气的危害远高于其他汽车。
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由于柴油中挥发性差的大分子碳氢化合物含量高于汽油，因此，柴油机排放的HC 与 汽油机有所不同：在柴油机燃烧过程中，喷雾中氧气不足使大量的燃油分子髙温分解，并 引起烃分子之间的化学反应，导致HC 成分复杂、含有高沸点（多为高相对分子质量)的碳 氢化合物成分多。图6 - 2为柴油机NM0G 排放中不同C 原子数的HC 排放量比较,与使 用普通柴油的发动机HC 排放相比，安装了DPF 并使用低硫柴油的发动机和使用低芳烃 及低硫柴油的普通柴油机可降低绝大多数成分的碳氢化合物排放量。
二、柴油机排气污染物控制的困难
柴油车的排放特点是，危害很大的PM 和N0，的排放远高于其他车辆，HC 和C0的 排放不多,问题不突出。因此柴油车的NO,和PM 的降低一直是柴油机排放控制的重点， 各个国家或地区的法规对这两类污染物的限制越来越严格（图6-3和图6-4)。从1994 年以来，欧盟各成员国及美国和日本的柴油轿车N0X 和PM 的限值分别沿着Eurol — Euro2—>Euro3—?Euro4—+Euro5、TieiO —Tierl ~*Tier2( Bin9) —>Tier2 ( Bin5 )和短期一》■长期 新短期—新长期—新长期后的路线不断加严EUR 06标准也已制定,这使柴油车的污 染物控制面临空前的挑战。欧盟各成员国和日本的柴油载重车NO,和PM 限值的路线与 柴油轿车基本相同，美国的则与柴油轿车有较大差别。
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图6-5为普通柴油车NO,和PM 之间的关系，接近双曲线关系。可见,使柴油机 NO,下降的方法一般都导致PM 上升，常把这种关系称为trade-off 关系，这更增大了柴油 机排放控制难度。寻求NO,和PM 同时下降的方法也就成了柴油机排放研究的一个难 点。采用EGR 和推迟喷射时刻等技术后，可使N0:降低，但PM 的问题仍然存在，需要采 用DPF 装置;采用燃烧过程优化和喷射时刻控制技术可使PM 问题基本解决，但N0-更 为突出，故需要与SCR 或NSR —起使用。因此，应对更严格的排放标准的对策应是燃烧 过程优化、EGR 和多种后处理技术的组合，如先通过燃烧过程改善，将微粒降低到足够低 的水平,再采用选择还原催化(SCR)净化N0X;也可先采用冷却的EGR 技术将NO ,降低 到足够低的水平，再采用颗粒过滤净化P!V^图6 - 5给出了满足US2010、日本2009及 EuroS 等重型汽车排放标准的主要技术组合。由于欧盟各成员国、美国和日本标准对PM 、N0,限值的差别，导致了控制排放的技术路线的不同,如，采用SCR 技术可满足E ur03,而 要满足US2002则需要采用D0C 控制技术等。
柴油机PM排放控制技术探讨 摘要 本文针对车用柴油机PM的组成及对人类生活的危害所面临的若干问题，通过对柴油机污染物的生成机理、影响因素等方面的知识，进一步地阐述对柴油机污染物的净化措施等较高问题的本质，优化排放质量，以便使车用柴油机符合环保要求，更进一步的保护我们懒以生存的家园。 本论文共分四章：第一章绪论部分简要概述了本课题的研究思路、现状分析及净化措施；第二章阐述了柴油机的有害排放物的生成机理及危害，提出了本论文主要研究工作和基本思路；第三章讲述了柴油机有害排放物的净化措施等问题并进行了讨论；第四章对本课题的研究结果进行了总结。 关键词：车用柴油机；有害排放物；净化措施 Abstract This paper and composition of the vehicle diesel engine to human PM the dangers of life facing some problems, through the creation of pollutants of diesel mechanism, influencing factors and other aspects, further describes the purification of diesel engine pollutants nature of problems measures to higher quality, optimizing the emissions vehicle diesel engine, so as to meet environmental requirements, further protect us lazy to survive homes. This paper is divided into four chapters: the first chapter the introduction section of this topic briefly summarizes the current research approach, analysis and purification measures; The second chapter expounds the harmful emissions from diesel generating mechanism and harm, proposed the this thesis mainly research work and basic ideas; The third chapter of a diesel engine harmful emissions purification measures and discussed issues; The fourth chapter of this topic research results are summarized. Keywords: automotive diesel engine; Harmful emissions; Purification measures
柴油机尾气后处理技术
基础开发室性能组
李兴民 2009.4
内容
尾气后处理技术简介 柴油机尾气的组成 后处理基础知识 典型后处理布置方案
DEUTZ (DALIAN) ENGINE CO.,LTD
尾气后处理技术简介
为什么要采用尾气后处理技术？ 为了满足越来越苛刻的环保法 规要求，仅仅依靠发动机本体 的技术措施已经不能满足法规 的要求，专门针对发动机尾气 采用物理、化学方法进行净化 处理的方法叫做发动机尾气后 处理技术
DEUTZ (DALIAN) ENGINE CO.,LTD
排放法规
2 (8%)
cu rve
8 (9%) 10 (8%)
Torque
Fu ll l oa d
6 (5%)
4 (10%) 75% load
12 (5%)
5 (5%)
3 (10%) 50% lo ad
13 (5%)
7 (5%)
9 (10%)
25% load
11 (5%)
1 (15%) idle
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A
B
C
Engine speed
100 Torque [%]
200
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0
Engine speed [%]
100
-50
50
-100
0 0
Urban
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Rural Time [sec]
-150 1200 Motorway 1800
DEUTZ (DALIAN) ENGINE CO.,LTD
汽车发动机电子控制系统开发现状及趋势 丁志盛叶挺宁 摘要：介绍了汽车发动机电子控制系统相关技术背景、开发现状及发展趋势。 关键词：EECS,ECU汽车发动机电喷 一、汽车发动机电子控制系统概述 汽车发动机电子控制系统(Engine Electronic Control System，简称EECS)通过电子控制手段对发动机点火、喷油、空气与燃油的比率、排放废气等进行优化控制，使发动机工作在最佳工况，达到提高性能、安全、节能、降低废气排放的目的。汽车发动机电子控制系统主要包括： - 燃油喷射控制； - 点火系统控制； - 怠速控制； - 尾气排放控制； - 进气控制； - 增压控制； - 失效保护； - 后备系统； - 诊断系统等功能。 另外，随着网络、集成控制技术的广泛应用，作为汽车控制主要单元的EMS系统通过 CAN(Controllers Area Network)总线与其他控制系统，例如：安全系统(如ABS、牵引力电子稳定装置ESP (Electronic Stability Program))、底盘系统（如主动悬挂ABC(Active Body Control)）、巡航控制系统（Speed Control System或Cruse Control System）以及空调、防盗、音响等系统实现网络互联，实现信息共享并实施集成优化统一控制。在不久的将来，车载通讯平台将利用现有无线通讯网络为汽车驾驶提供更广泛的咨询、娱乐等增值服务（如GPS全球定位系统的应用）。 汽车发动机电子控制系统的开发主要涉及以下技术容： - 传感器 主要包括空气流量传感器、空气温度传感器、节气门位置传感器、冷却液温度传感器、转速传感
浅谈柴油机排放控制技术 摘要：本文针对车用柴油机PM的组成及对人类生活的危害所面临的若干问题，通过对柴油机污染物的生成机理、影响因素等方面的知识，进一步地阐述对柴油机污染物的净化措施等较高问题的本质，优化排放质量，以便使车用柴油机符合环保要求，更进一步的保护我们懒以生存的家园。 关键词：车用柴油机；有害排放物；净化措施 1 车用柴油机的排放物 1.1 柴油机的排放物及危害 柴油机排放的废气中，氮气（N）占75.2%，二氧化碳（CO2）占7.1%，氧气及其他成分占16.88%，有害排放占0.82%。其中有害排放的主要成分包括：氮氧化合物占35.4%，一氧化碳占35.4%，硫化物及微粒主要是炭烟，还包括油雾、金属颗粒等占20.66%。与汽油机相比，柴油机排放的CO和HC要少得多，NOx与汽油机在同一数量级，而微粒及炭烟的排放要比汽油机多十几倍甚至更多。因此柴油机的排放控制，重点是NOx和微粒及炭烟，其次是HC。柴油机的燃烧过程比较复杂，影响因素较多，由于诸多原因的影响使柴油与空气难以达到完全燃烧的程度，可能会造成局部或整个燃烧空间出现不完全燃烧，所以产生出不完全燃烧产物和燃烧中间产物，这些燃烧产物大部分是有毒的，或者具有强烈的刺激性和致癌作用，造成了对大气环境的污染和对人体的危害，必须加以控制。 （1）一氧化碳，一氧化碳是柴油在空气不足的情况下燃烧的中间产物，在柴油机排气中一般含量较低，当柴油机燃烧局部缺氧时容易产生。一氧化碳生成量的多少取决于空燃比，由于柴油机空燃比较大，因此一氧化碳排放量不大。一氧化碳浓度达到一定程度就能引起人体慢性中毒，导致人体组织缺氧，危害中枢神经，引起头痛、头晕、四肢无力等中毒症状，严重时会导致生命危险。 （2）氮氧化物，氮氧化物是在柴油机燃烧高温条件下产生的，其生成取决于燃烧过程中的温度和反应时间的长短。在直接喷射柴油机中，由于空燃比较大，氧气较为丰富，燃烧温度也高，使氮氧化物的生成量较大。在间接喷射柴油机中，燃烧首先在极缺氧的涡流室中进行，燃烧温度相对较低，当火焰喷入主燃烧室时，使燃烧在有充足空气中且燃烧温度较低的情况下进行，可避免氮氧化物的生成时机，所以氮氧化物排放量相对较低。氮氧化物中NO、NOx都具有毒性对人体和环境破坏较大。人吸入氮氧化物后出现眩晕、无力等，严重时出现窒息。另外，还会与碳氢化合物一起引起光化学反应，造成更严重的危害。 （3）碳氢化合物，在柴油机排气中碳氢化合物的生成的主要途径为燃料不完全燃烧、
汽车电子控制技术试题 及答案 TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】
1．电子控制单元（ECU）主要由输入回路、A/D转换器、计算机、输出回路组成。(√)1 1 2．电控汽油喷射系统是利用空气流动时在节气门上方喉管产生负压，吸出汽油，经过雾化后送给发动机。 （×） 2．从传感器输出的信号输入进ECU后，首选通过输入回路，其数字信号和模拟信号都直接输入微机。 （×) 3．进气系统的作用是控制和测量发动机运行时吸入气缸的空气量，其中空气流量是由发动机内燃烧汽油产生负压后自动吸入的，是无法控制的。 （） 4．二氧化锆（ZrO2）氧传感器中，二氧化锆固体电解质在温度高时，氧离子在内部容易移动，会产生氧浓度差的电效应，因此需要加装瓷加热器。 （×） 1．二氧化钛（TiO2）氧传感器是利用半导体材料的二氧化钛的电阻值随氧含量的变化而改变的特性制成的。 （√） 2．冷却液温度传感器的热敏电阻通常具有正温度系数。 （×） 3．电磁喷油器的喷油量取决于ECU提供的喷油脉冲信号宽度。 （×） 7．控制空气量的执行机构可以分为两种：一种是控制节气门最小开度节气门直动式；另一种控制节气门旁通气道中空气流量的旁通空气式。 （√） 8．由于三元催化转换装置的特性是空燃比附近的转换效率不高，所以必须将空燃比控制在大于：1的范围。 （×） 5．共振式的压电爆震传感器，当振荡片与被测发动机爆震时的振动频率不一致时，压电元件有最大的谐振输出。 （×） 6．点火提前角过大，即点火过早，容易产生爆震。 （×） 7．怠速控制的实质是通过调节空气通道的流通面积来控制怠速的进气量。 （√） 8．在排放控制中，三元催化剂的催化和还原能力很强，但在空燃比低于时，其转换效率很低，只有在空燃比大于：1时，才能高效进行还原。 （×） 9．在巡航控制中，节气门由执行器通过另一个臂，代替驾驶员的踏板对节气门进行控制。 （×）
柴油机电控技术发展三个阶段的技术简介 柴油机电控技术的发展 柴油机电控技术是在解决能源危机和排放污染两大难题的背景下，在飞速发展的电子控制技术平台上发展起来的。汽油机电控技术的发展为柴油机电控技术的发展提供了宝贵经验。 柴油机电控技术发展的三个阶段：位置控制、时间控制、时间—压力控制（压力控制）
第一代柴油机电控燃油喷射系统（常规压力电控喷油系统） 优点：结构不需改动，生产继承性好，便于对现有柴油机进行升级换代。 缺点：系统响应慢、控制频率低、控制自由度小、控制精度不够高，喷油压力无法独立控制。 第二代柴油机电控燃油喷射系统（高压电控喷油系统） 改变了传统燃油供给系统的组成和结构，主要以电控共轨（各缸喷油器共用一个高压油管）式喷油系统为特征，直接对喷油器的喷油量、喷油正时、喷油速率和喷油规律、喷油压力等进行“时间－压力控制”或“压力控制”。 特点：通过设置传感器、电控单元、高速电磁阀和相关电/液控制执行元件等，组成数字式高频调节系统，有电磁阀的通、断电时刻和通、断电时间控制喷油泵的供油量和供油正时。但供油压力还无法独立控制。 ●柴油机电控燃油喷射系统的优点 1.改善低温起动性。 电子控制系统能够以最佳的程序替代驾驶员进行这种麻烦的起动操作，使柴油机低温起动更容易。 2.降低氮氧化物和烟度的排放。 采用柴油机电控技术，可精确地将喷油量控制在不超过冒烟界限的适当范围内，同时根据发动机工况调节喷油时刻，从而有效地抑制排烟。 3.提高发动机运转稳定性。 4.提高发动机的动力性和经济性。 采用柴油机电控系统，无论负荷怎样增减，都能保证发动机怠速工况下以最低的转速稳定运转，有利于提高其经济性。 5.控制涡轮增压。 柴油机电控系统中，ECU根据传感器信号精确计算喷油量和喷油正时。从而提高发动机的动力性和经济性。采用电子控制技术可以对增压装置进行精确的控制。 6.适应性广。
第八章内燃机污染物的生成与控制第一节概述一、完全燃烧：水蒸气、二氧化碳 二氧化碳（CO2）是温室气体 二、有害排放物的产生 实际燃烧过程：时间极短 燃料与空气混合不可能完全均匀 特殊工况：冷起动、怠速、全负荷等三、有害排放物的种类 一氧化碳（CO） 碳氢化合物（HC） 氮氧化物（NO x） 微粒PM 第二节污染物的生成机理和影响因素 一、一氧化碳 是HC燃料在燃烧过程中生成的主要中间产物，如果氧浓度、温度足够高，化学反应时间足够长，可氧化为二氧化碳 主要因素：可燃混合气的过量空气系数 点燃式发动机：各缸空燃比的变动，怠速运转，全负荷，小型单缸点燃机压燃式发动机：燃料和空气混合不均匀 接近冒烟极限或负荷很小时，排放上升明显，局部缺氧严重二、碳氢化合物 1、点燃式发动机 （1）排气：未完全燃烧；二冲程 （2）曲轴箱窜气 （3）蒸发 生成机理 （1）壁面淬熄；（2）狭隙效应；（3）润滑油膜的吸附和解吸；（4）燃烧室沉积物2、柴油机
燃油喷注与周围空气形成的混合气很不均匀 喷注的核心：不会引起很多HC排放 喷注的外围：来不及着火形成稀混合气 怠速或小负荷运转时HC排放高 冷起动时会导致严重的HC排放：喷油与壁面的碰撞 三、氮氧化物NOx 主要来源：参与燃烧的空气中的氮，Zeldovitch机理；一小部分“燃油NO”NO的生成随温度的升高而呈指数函数急剧增加 已燃气中NO2与NO相比可以忽略不计点燃式内燃机： 过量空气系数：影响燃烧温度和氧含量 点火正时：推迟点火 排气再循环 负荷 压燃式内燃机：气缸内达到的最高燃烧温度是决定NOx的最重要因素NOx排放随柴油机负荷增大而显著增加 NOx排放随转速的具体变化与燃烧系统特性有密切关系 喷油正时对柴油机燃烧过程有很大影响：推迟喷油降低NOx排放四、微粒 柴油机的微粒（Particulate Matter，PM）排放量比汽油机大几十倍 轿车、轻型车：0.1～1.0g/km 重型车：0.1～1.0g/(kW·h)柴油机PM的组成取决于运转工况，尤其是排气温度 超过约5000C时，碳烟（Dry Soot） 温度较低时，有机可溶成分（SOF）柴油机排气中的碳烟主要是由柴油中含有的碳产生，生成条件是高温和缺氧 混合气成分不均匀，总体富氧，局部缺氧
船用柴油机氮氧化物排放控制技术规则修正案MEPC 58/23/Add.1 船用柴油机氮氧化物排放控制技术规则修正案 (2008年氮氧化物技术规则) 引言 前言 1997年9月26日，《经1978年议定书修正的〈1973年国际防止船舶造成污染公约〉》(MARPOL 73/78)当事国大会以大会决议2通过了《船用柴油机氮氧化物排放控制技术规则》(《氮氧化物技术规则》)。《防污公约》附则VI,《防止船舶造成空气污染规则》于2005年5月19日生效后，该附则第13条适用的所有船用柴油机都必须符合本规则的规定。2005年7月，环保会第53届会议同意修订《防污公约》附则VI和《氮氧化物技术规则》。2008年10月，环保会第58届会议完成了审议，本《氮氧化物技术规则》(以下简称本规则)就是该过程取得的结果。 作为一般性的背景信息，在燃烧过程中形成氮氧化物的先决条件是氮和氧。这些成分一起构成柴油机吸入空气的99,。在燃烧过程中氧气将被消耗，多余氧气的数量是空气/燃料比的函数，柴油机在此情况下运转。氮在燃烧过程中大多未起反应;但有很小一部分将被氧化形成多种形式的氮氧化物。能够形成的氮氧化物(NO)包括一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO)，其总量主要是火焰或燃烧温X2 度的函数，以及存在于燃料中有机氮(如果存在)数量的函数，氮氧化物的形成还是氮和多余氧气在柴油机燃烧过程中暴露在高温下时间的函数。换句话说，燃烧温度愈高(如高峰值压力、高压缩比、高供油比率等)，所形成的氮氧化物总量就越大。通常低速柴油机所形成的氮氧化物量比高速机要大。氮氧化物能引起酸化，形成对流层臭氧，营养富集等不良环境影响，对全球人类健康造成危害。
《汽车电子控制技术》习题（一） 一、填空题 1. ABS控制器所依据的控制参数有车轮角减速度和滑移率。 2.电子制动力分配系统（EBD）由轮速传感器、电子控制器和液压执行器三部分组成。 3．电子控制悬架系统主要有半主动悬架和主动悬架两种。 4.微机控制点火系统的实际点火提前角一般包括：初始点火提前角、基本点火提前角、修正点火提前角三部分。 5.怠速时,空调使用时的点火提前角比空调不使用时更大（更大、更小、一致）。 6.微机控制点火系统点火提前角的基本值是由曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器所决定。 二、名词解释 1.ROM 只读存储器 2.RAM 随机存储器 3.A/D转换器 数据模拟转换器，将模拟信号转换为数字信号然后被微处器接受。 4.EFI 电子控制发动机燃油喷射系统，简称燃油喷射系统。 5.L型喷射系统 用叶片空气流量计取代了进气压力传感器，用空气流量作为控制喷油量的 主要因素。 三、简答题 1.汽车电子控制系统的基本组成及各部分的作用是什么？ 答：电子控制系统一般由检测反馈单元、指令及信号处理单元、转 换放大单元、执行器和动力源等几部分组成。（1）检测反馈单元：该单元 的功能在于通过各种传感器检测受控参数或其他中间变量，经放大、转换 后用以显示或作为反馈信号。（2）指令及信号处理单元：该单元接收人机 对话随机指令或定值、程序指令，并接受反馈信号，一般具有信号比较、 转换、运算、逻辑等处理功能。（3）转换放大单元：该单元的作用是将指 令信号按不同方式进行转换和线性放大，使放大后的功率足以控制执行器
并驱动受控对象。（4）执行器：执行器直接驱动受控对象的部件，可以用电磁单元，如电磁铁、电动机等，也可以用液压或气动元件。（5）动力源：动力源为各单元提供能源，通常包括电气动力源和流体动力源两类。 2.电子控制器有哪些基本组成部分？各部分的基本功用是什么？ 答：电子控制器通常被简称为ECU，其基本组成有输入电路，微机，输出电路。输入电路作用：输入电路作用是将传感器，开关等各种形式的输入信号进行预处理，转换为计算机可接受的数字信号 3.EGR系统的目的何在？废气循环量与那些参数有关？ 答：废气再循环控制就是将发动机排出的部分废气引入进气管与新鲜的混合混合后进入气缸，利用废气中所含的大量co2不参与燃烧却能吸收热量的特点，降低燃烧温度，达到减少NO2排放的目的；废气再循环与EGR气体流量和吸入空气量有关。 ？ 4.什么是占空比R C 答：在一串理想的脉冲序列中（如方波），正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值。 5、汽车电子控制悬架系统调节减震器阻尼的方法是什么？ 答：悬架阻尼大小的调节是通过改变减振器阻尼孔截面积的大小俩实现的。 6.简述电动助力转向系统的工作原理？ 答：首先，转矩传感器测出驾驶员施加在转向盘上的操纵力矩，车速传感器测出车辆当前的行驶速度，然后将这两个信号传递给ECU；ECU根据内置的控制策略，计算出理想的目标助力力矩，转化为电流指令给电机；然后，电机产生的助力力矩经减速机构放大作用在机械式转向系统上，和驾驶员的操纵力矩一起克服转向阻力矩，实现车辆的转向。 7、氧传感器的作用是什么？ .氧传感器：安装在排气管上。其功用是检测发动机排气中氧含量，并将氧含量转变为电压信号传给ECU，ECU根据该信号判断实际空燃比，对喷油时间进行修正，实现空燃比反馈控制，将空燃比控制在理论空燃比附近，从而节约燃油和降低有害气体排放。
船用电控共轨柴油机的最新技术特点和管理 [摘要]阐述了电控共轨柴油机的工作过程和特点，着重分析比较两大主流机型（SulzerRT-flex和MAN-B＆WME／ME-C）。通过与传统型柴油机在性能和结构上的比较，介绍了电控柴油机的优点，探讨船用柴油机电子喷射燃油系统的运行管理措施，指出电控共轨燃油喷射系统NOx排放可完全符合MARPOL73／78国际防污公约的最新要求，从而进一步改善船舶柴油机的经济性、可靠性。这是船用柴油机的发展方向。 1.前言 随着科学电子技术迅猛发展，微型计算机已越来越广泛地应用在船舶动力控制和监测中。为了提高燃油经济性、降低排放要求、提高可靠性和操作的灵活性，实现适时调节，电控共轨柴油机已成为发展的必然趋势。经过各大厂商的不懈努力，全电控型的柴油机终于在2003年研制成功并得到实船验证，这标志着柴油机的发展经历了又一次质的飞跃。 2.传统柴油机和电控型柴油机的区别。 传统的柴油机是由调速器控制其喷油量，由凸轮控制其喷油定时、进排气等过程，能使柴油机在额定工况下实现性能的优化。但是当柴油机的工况、海况、外界环境、燃油品质发生变化，凸轮轴磨损或者机械间隙改变导致喷油正时、喷油速率、配气正时、气阀时面值等参数偏离其设计的最佳值时，均会影响柴油机经济性能。 船用柴油机工作过程的燃烧效率，燃油消耗以及废气排放污染，一直是人们关注的问题。根据国际海事组织《MARPOL73／78公约》的规定对船舶柴油机NOx 的排放进行了严格的限制。而控制其最有效的手段是降低最高燃烧温度及控制燃气在高温下停留的时间。 电控型柴油机也称为智能型柴油机，即将电子设备及软件应用于船用柴油机并成为其重要部分的新型柴油机。根据柴油机燃烧理论，主要是应用了电控技术，通过控制燃油喷射正时、喷油量、喷射速率、压力以及进、排气阀正时，能够有效地实现柴油机在各种负荷下的性能最优化，从而达到在满足最新排放要求下，提高其经济性、可靠性、操纵灵活性和延长使用寿命。 3.电控共轨型柴油机 3.1目前两种主流智能型船用柴油机的比较 W?rtsil?公司SulzerRT-flex系列柴油机采用的共轨系统和MAN-B&W公司的ME／ME-C系列柴油机采用的电控燃油喷射系统，具有一定的差别：（1）油轨方面。SulzerRT-flex机型的公共油轨有两个，一是20MPa的滑油，它的作用是因为电子控制系统中所输出的能量有限而作为驱动排气阀、气缸起动阀和喷射控制装置；二是100MPa的重油，它作为柴油机的燃料油，在油轨中等待喷射。而MAN-B&WME机型的公共油轨仅一个20MPa滑油，它作为动力油使用。轨压上的差别很大程度上取决于油轨的密封技术，因此对油轨的管理就要区
柴油机NOx排放控制技术 ( 本站提供 应用行业： 阅读次数：4 )【字体：大中小】 柴油机自1892年问世以来，凭借其良好的动力性、经济性和耐久性等优点在各种动力装置、船舶和车辆上得到日益广泛的应用。欧洲和日本在70年代就基本实现了载货汽车和大型客车的柴油机化。从80年代后期开始，轿车上也越来越多的应用柴油机，例如目前德国生产的1.4L-2.0L排量的小轿车中，柴油机轿车占61%，而法国轿车柴油机的比例高达88%。从世界范围来看，汽车柴油化已经成为一种不可逆转的趋势。柴油机与同等功率的汽油机相比，微粒和NOX是排放中两种最主要的污染物。目前，世界各国都在致力于减少柴油机颗粒排放的技术研究，并且已经取得了实质性的进展。由于柴油机排气微粒与NOX的生成机理不同，因此减少微粒的同时又增加了NOX的排放，同时微粒的减少又使得催化剂中毒得以有效的扼制，从而使采用机外催化技术净化NOX成为可能。今后研究的重点应转向使柴油机排放的微粒与NOX同时减少。 2 柴油机NOX排放的危害和生成机理 2.1 柴油机NOX排放的危害 柴油机排出的NOX中，NO约占90%，NO2只是其中很少的一部分。NO无色无味、毒性不大，但高浓度时能导致神经中枢的瘫痪和痉挛，而且NO排入大气后会逐渐被氧化为NO 2。NO2是一种有刺激性气味、毒性很强(毒性大约是NO的5倍)的红棕色气体，可对人的呼吸道及肺造成损害，严重时能引起肺气肿。当浓度高达100×10-6体积浓度以上时，会随时导致生命危险。 NOX和HC在太阳光作用下会生成光化学烟雾，NOX还会增加周围臭氧的浓度，而臭氧则会破坏植物的生长。此外，NOX还对各种纤维、橡胶、塑料、电子材料等具有不良影响。 基于上述原因，柴油机排放物中的NOX对环境的严重污染引起了世界范围的普遍关注，因此各国限制其排放的法规亦越来越严格，表1是美国、日本、欧洲对重型柴油载货车NOX排放的有关规定。 表1 柴油机NOX排放的限值 单位：g/kW.h 试验循环工况 过渡工况 日本十三工况 欧洲十三工况 采用年份 美国 日本 欧洲 1997 6.67 7.75(直喷)6.76(非直喷) 7.96 1998 5.33 - - 1999 - 4.48(建议) 4.97(建议) 2004 2.67 - -
目录 1前言......................................................................................................................... 2电子控制柴油机概述............................................................................................... 2.1何谓电喷柴油机 ............................................................................................ 2.2柴油机电子控制技术的发展状况 ................................................................ 2.3柴油机电子控制技术的目的及优点 ............................................................ 2.3.1柴油机电子控制技术的目的.............................................................. 2.3.2柴油机电子控制技术的优点.............................................................. 2.4柴油机电控技术的特点 ................................................................................ 2.4.1柴油机是一种热效率比较高的动力机械.......................................... 2.4.2柴油机的喷射系统形式多样.............................................................. 2.5电控柴油喷射系统分类 ................................................................................ 2.5.1位置控制系统...................................................................................... 2.5.2时间控制方式...................................................................................... 2.5.3时间－压力控制方式.......................................................................... 2.5.4压力控制方式...................................................................................... 3电子控制柴油机技术介绍....................................................................................... 3.1单体泵技术 .................................................................................................... 3.1.1单体泵控制油路.................................................................................. 3.1.2单体泵系统的另一个优势.................................................................. 3.2泵喷嘴技术 .................................................................................................... 3.3高压共轨技术 ................................................................................................ 4柴油机电子控制技术的发展趋势........................................................................... 4.1高的喷射压力 ................................................................................................ 4.2独立的喷射压力控制 .................................................................................... 4.3改善柴油机燃油经济性 ................................................................................ 4.4独立的燃油喷射正时控制 ............................................................................ 4.5可变的预喷射控制能力 ................................................................................ 4.6最小油量的控制能力 .................................................................................... 4.7快速断油能力 ................................................................................................ 4.8降低驱动扭矩冲击载荷 ................................................................................ 5结论......................................................................................................................... 6参考文献................................................................................................................... 摘要 柴油机的发展水平一直是车辆发展水平的重要标志，随着国家对环保的重视和国际石油价格高涨，我国应对柴油机的发展引起足够重视。车用柴油机面临着日趋严格的排
第一节柴油机排放的特点 一、柴油机排气污染物的种类及特点 柴油机排气的有害成分主要有CO'HCNO-、硫化物以及颗粒物、臭味气体等。由于沾油机使用的混合气的平均空燃比较理论空燃比大，故其C0及HC排放明显低于汽油机;但柴油机NO,的排放、颗粒物及臭味气体却十分突出11]9 柴油机颗粒物的排量远髙于汽油机，这已被大量的试验证明。图6-1为柴油车与汽油车的微粒排放数量比较[2:,图中D和G分别表示柴油车和汽油车，D和G后面的字母a、b、c 等表示车辆编号，试验车辆均满足日本2000年的排放标准。柴油车和汽油车的微粒排放平均浓度分别为2.13 xlO8个/cm3和5.48 xlO5个八.m3,柴油车和汽油车的平均微粒排放数量分别为5.23 x 1014个/km和6. 36 x 10"个/km。可见，柴油车排放的微粒数量远高于汽油车。另外，试验时环境大气中的微粒物平均浓度为2. 92 x如个/cm3,可见,汽油车的微粒排放浓度远大于环境大气。表6-1为装备柴油机的2t载重车与其他发动机的汽车排气中的污染物NO,和PM比较。柴油车排放的也远高于汽油车：如第二章听述,颗粒物的危害性很大,有致癌和致突变的嫌疑，因此柴油车排气的危害远高于其他汽车。 225
225 由于柴油中挥发性差的大分子碳氢化合物含量高于汽油，因此，柴油机排放的HC 与 汽油机有所不同：在柴油机燃烧过程中，喷雾中氧气不足使大量的燃油分子髙温分解，并 引起烃分子之间的化学反应，导致HC 成分复杂、含有高沸点（多为高相对分子质量)的碳 氢化合物成分多。图6 - 2为柴油机NM0G 排放中不同C 原子数的HC 排放量比较,与使 用普通柴油的发动机HC 排放相比，安装了DPF 并使用低硫柴油的发动机和使用低芳烃 及低硫柴油的普通柴油机可降低绝大多数成分的碳氢化合物排放量。 二、柴油机排气污染物控制的困难 柴油车的排放特点是，危害很大的PM 和N0，的排放远高于其他车辆，HC 和C0的 排放不多,问题不突出。因此柴油车的NO,和PM 的降低一直是柴油机排放控制的重点， 各个国家或地区的法规对这两类污染物的限制越来越严格（图6-3和图6-4)。从1994 年以来，欧盟各成员国及美国和日本的柴油轿车N0X 和PM 的限值分别沿着Eurol — Euro2—>Euro3—?Euro4—+Euro5、TieiO —Tierl ~*Tier2( Bin9) —>Tier2 ( Bin5 )和短期一》■长期 新短期—新长期—新长期后的路线不断加严EUR 06标准也已制定,这使柴油车的污 染物控制面临空前的挑战。欧盟各成员国和日本的柴油载重车NO,和PM 限值的路线与 柴油轿车基本相同，美国的则与柴油轿车有较大差别。
柴油机尾气处理 抛开油品问题，其实柴油机的尾气处理要比汽油机复杂的多，排放清洁是要付出代价的。 柴油机的排放目前主要是氮氧化物NOx和微粒PM，主要的难点在于NOx的处理上；而汽油机的排放主要是NOx、碳氢化合物HC和一氧化碳CO等，如果是直喷汽油机也会有微粒PM的排放。 柴油机一般是富氧燃烧，HC和CO比汽油机少多了；但是柴油机的烟是一个问题，这是因为其燃烧方式的原因，柴油机为扩散燃烧，而汽油机为预混燃烧。因此柴油机工作时如果混合气组织不好，就会导致滚滚黑烟，所以造成了柴油机在我们心中的印象总是很差，总觉得柴油机就是不环保的机器，即使汽油机排出大量的无色不可见的有毒气体HC和CO。但有一点你要知道，柴油机的尾气经过完善处理之后，其污染指标全面秒杀汽油机。正如标题所言，这个完善处理到底有多棘手？ 我们知道汽油机的尾气处理一般只需一个大铁壳，也就是三元催化转化器就可以解决了，不保险？那加个氮氧化物存储式催化转化器（NSC）就稳了。燃鹅，柴油机却用不了…为熟么呢？还是因为柴油机为富氧压燃，空燃比相当大，三元催化器在处理NOx时如果氧分压过高，转化效率将会大大下降。所以呢，还得想别的方法… 一、EGR（Exhaust Gas Recirculation 废气再循环） 内燃机在燃烧后将排出气体的一部分分离出、并导入进气侧使其再度燃烧的技术，主要目的为降低排出气体中的NOx与分担部分负荷时可提高燃料消耗率。燃鹅…EG
R是很讲求控制策略和实现的，为柴油机加装EGR后动力下降油耗升高再正常不过… 二、DOC（Disel Oxidation Catalyst 柴油氧化催化器） DOC是将柴油燃烧后的排放物，例如CO、HC和SOF等，进行氧化，然后产生CO2和H2O。但DOC并不能将污染物完全氧化，其转换效率分别为：CO：70-90%；HC：60-80%；SOF：40-50%。所以，仅仅DOC是不够的… 三、NSC（NOx Storage Catalyst 氮氧化物存储式催化转化器） 图片用的是汽油机，其实柴油机同样可以使用NSC。它的工作原理是先把NOx存起来，等到一定的时机再进行再生处理，系统性地转换成氮气。但NSC需要贵金属，效率也不高50%-80%，另外标定过程也是复杂… 四、DPF（Disel Particulate Catalyst 柴油颗粒过滤器） 柴油颗粒过滤器根据工作原理分为被动再生（A）和主动再生（B）。被动再生，是指只要达到特定温度和压力条件，过滤器收集到的颗粒物就会被处理掉。主动再生，是指当车辆达不到特定反应条件，需要系统主动的创作条件来处理颗粒物（比如，加热）。插一句，柴油含硫量高的话尾气堵塞DPF几乎就是家常便饭… 五、SCR（Selective Catalyst Reduction 选择性催化还原） 原理：尾气从涡轮出来后进入排气混和管，在混和管上安装有尿素计量喷射装置，喷入尿素水溶液，尿素在高温下发生水解和热解反应后生成NH3，在SCR系统催化剂表面利用NH3还原NOx，排出N2，多余的NH3也被还原为N2。要知道SCR的转
一、填空 1．汽车排放对人类危害最大的是__CO、HC、NOX三类化合物。 2．在发动机控制系统中，点火控制包括___点火提前角___控制、_通电时间（闭合角）__控制、__防爆震__控制三个方面。 3．怠速控制阀按结构与工作方式分可分为___步进电机______式、______开度电磁阀___式、_____开关电磁阀____式。 4．ECU主要由_微处理器、输入电路、输出电路_组成。 5．液力变矩器的基本元件是____泵轮、涡轮、导轮_。 6．汽车排放根据控制的方式不同，可将它们分为_机内__净化、_机外___净化、____污染源封闭循环____净化三类。 7．ABS是______防抱死制动系统_____系统的缩写，ASR是____驱动防滑系统___系统的缩写。 8、液力变矩器的基本元件是____泵轮、涡轮、导轮_。 9、在用车发动机功率不得低于原标定功率的75%，大修后发动机最大功率不得低于原设计标定值的90%。 10、汽车排放根据控制的方式不同，可将它们分为_机内__净化、_机外___净化、____污染源封闭循环____净化三类。 11、ABS是______防抱死制动系统_____系统的缩写，ASR是____驱动防滑系统___系统的缩写。 12、发动机技术状况变化的主要外观症状有：功率下降，燃料与润滑油消耗量增加，起动困难，漏水、漏油、漏气以及运转中有异响等。 13.在示波器上可以观察到点火的单缸波形、多缸重叠波形、多缸平列 波、多缸并列波形。 14.怠速控制阀按结构与工作方式分可分为___步进电机______式、______开度电磁阀___式、_____开关电磁阀____式。 二、是非题：判断下列说法是否正确，正确的打√，错误的打X。
万方数据
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发动机电子控制技术现状及发展趋势 作者：钱向明， 熊永森， QIAN Xiang-Ming， XIONG Yong-sen 作者单位：金华职业技术学院,浙江,金华,321017 刊名： 装备制造技术 英文刊名：EQUIPMENT MANUFACTURING TECHNOLOGY 年，卷(期)：2009(5) 被引用次数：3次 参考文献(5条) 1.徐小林汽车发动机电子控制系统 2002 2.燕来荣现代汽车发动机电子控制系统及其传感器 2006(02) 3.高玉民发动机电子控制系统[期刊论文]-世界汽车 2002(05) 4.孙运柱;王忠举;牛化武汽车发动机电子控制技术的应用现状及展望[期刊论文]-农业装备与车辆工程 2008(11) 5.钱人一发动机电子控制原理揭秘[期刊论文]-电子测试 2006(04) 本文读者也读过(3条) 1.孙运柱.王忠举.牛化武.李爱娟.SUN Yun-zhu.WANG Zhong-ju.NIU Hua-wu.LI Ai-juan汽车发动机电子控制技术的应用现状及展望[期刊论文]-农业装备与车辆工程2008(11) 2.石庆丰.SHI Qing-feng电子控制技术在汽车上的应用与发展[期刊论文]-农业装备与车辆工程2007(6) 3.刘飞龙.袁大宏.罗峰发动机电子控制单元硬件抗干扰技术[期刊论文]-汽车技术2002(3) 引证文献(3条) 1.刘景明.文风基于专利分析的我国汽车电子控制系统关键技术自主创新路线研究[期刊论文]-科技进步与对策2011(8) 2.周汉武浅论电子控制器及其在汽车发动机电子控制系统中的作用[期刊论文]-黄冈职业技术学院学报 2010(1) 3.周汉武试论ECU及其在汽车发动机电子控制系统中的作用[期刊论文]-数字技术与应用 2009(10) 本文链接：https://www.doczj.com/doc/592650642.html,/Periodical_zbzzjs200905054.aspx
云南交通职业技术学院张爱山 摘要：介绍了柴油机电子控制技术的发展状况、控制原理和应用特点及高压共轨技术的工作原理、研究方向、应用前景。 关键词：柴油机电控技术；高压共轨技术；应用前景 1 柴油机电子控制技术的发展状况及发展趋势 1.1柴油机电子控制技术的发展状况 柴油机电子控制技术始于20世纪70年代，20世纪80年代以来，英国卢卡斯公司、德国博世公司、奔驰汽车公司、美国通用的底特律柴油机公司、康明斯公司、卡特彼勒公司、日本五十铃汽车公司及小松制作所等都竞相开发新产品并投放市场，以满足日益严格的排放法规要求。 由于柴油机具备高扭矩、高寿命、低油耗、低排放等特点，柴油机成为解决汽车及工程机械能源问题最现实和最可靠的手段。因此柴油机的使用范围越来越广，数量越来越多。同时对柴油机的动力性能、经济性能、控制废气排放和噪声污染的要求也越来越高。依靠传统的机械控制喷油系统已无法满足上述要求，也难以实现喷油量、喷油压力和喷射正时完全按最佳工况运转的要求。近年来，随着计算机技术、传感器技术及信息技术的迅速发展，使电子产品的可靠性、成本、体积等各方面都能满足柴油机进行电子控制的要求，并且电子控制燃油喷射很容易实现。 实际上，柴油机排气中CO和HC比汽油机少得多，NOX排放量与汽油机相近，只是排气微粒较多，这与柴油机燃烧机理有关。柴油机是一种非均质燃烧，可燃混合气形成时间很短，而且可燃混合气形成与燃烧过程交错在一起。通过分析柴油机喷油规律得到：喷入燃料的雾化质量、汽缸内气体的流动以及燃烧室形状等均直接影响燃烧过程的进展以及有害排放物的生成。提高喷油压力和柴油雾化效果、使用预喷射、分段喷射等可以有效的改善排放。 经过多年的研究和新技术应用，柴油机的现状已与以往大不相同。现代先进的柴油机一般采用电控喷射、高压共轨、涡轮增压中冷等技术，在重量、噪音、烟度等方面已取得重大突破，达到了汽油机的水平。随着国际上日益严格的排放控制标准(如欧洲Ⅳ、Ⅴ标准)的颁布与实施，无论是汽油机还是柴油机都面临着严峻的挑战，解决的办法之一是采用电子控制燃油喷射的技术。现在，柴油机电子控制技术在发达国家的应用率已达到60%以上。 1.2何谓电喷柴油机 采用电子控制燃油喷射及排放的柴油机即为电喷柴油机。电喷柴油喷射系统由传感器、ECU(计算机)和执行机构三部分组成。其任务是对喷油系统进行电子控制，实现对喷油量以及喷油定时随运行工况的实时控制。采用转速、油门踏板位置、喷油时刻、进气温度、进气压力、燃油温度、冷却水温度等传感器，将实时检测的参数同时输入计算机(ECU)，与已储存的设定参数值或参数图谱(MAP图)进行比较，经过处理计算按照最佳值或计算后的目标值把指令送到执行器。执行器根据ECU指令控制喷油量(供油齿条位置或电磁阀关闭持续时间)和喷油正时(正时控制阀开闭或电磁阀关闭始点)，同时对废气再循环阀、预热塞等执行机构进行控制，使柴油机运行状态达到最佳。