自國六OBD遠(yuǎn)程排放管理終端全國強(qiáng)制執(zhí)行以來,深圳速銳得基于交通特征機(jī)動(dòng)車排放的微觀控制技術(shù)汽油機(jī)內(nèi)凈化進(jìn)行一些研究,并根據(jù)其特性定制國六OBD遠(yuǎn)程排放管理終端。在機(jī)動(dòng)車排放控制技術(shù)中,主流的汽油車機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)主要有電子控制燃油噴射系統(tǒng)、推遲點(diǎn)火提前角、廢氣再循環(huán)、燃燒系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)、可變進(jìn)氣系統(tǒng)和層狀充氣發(fā)動(dòng)機(jī)以及汽油機(jī)直噴技術(shù)等。
一、電子控制燃油噴射系統(tǒng)
電子控制器有噴射系統(tǒng)(Electronic Fuel Injection System)后邊簡稱EFI,名字太長了。它能利用各種傳感器檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的各種狀態(tài),經(jīng)微機(jī)的判斷、計(jì)算,使發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況下均能獲得合適空燃比的混合器,汽油車空燃比一般是14.7:1,一般汽車工作的時(shí)候會(huì)自動(dòng)根據(jù)不同工況來調(diào)節(jié)。EFI系統(tǒng)是在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展過來的,算得上是排放技術(shù)領(lǐng)域的重大進(jìn)步,能夠有效降低機(jī)動(dòng)車污染物排放。所以,我們平時(shí)總說空燃比,指的就是多點(diǎn)電噴汽油車為了保證排放設(shè)計(jì)的這套電子控制燃油噴射系統(tǒng),不過已經(jīng)很平常,我們采用OBD讀取數(shù)據(jù)的時(shí)候,一般都能顯示在14.7:1這個(gè)數(shù)值左右,高轉(zhuǎn)速的情況下,會(huì)調(diào)節(jié)到12:1左右,輸出更高的動(dòng)力。
電控汽油噴射系統(tǒng)具有缸內(nèi)混合氣分配均勻、充氣效率高、良好的瞬間響應(yīng)特性、汽油霧化質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn),采用的有開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種方式。
1、開環(huán)控制 開環(huán)控制是把根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定的發(fā)動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行工況的最佳供油參數(shù)先存入計(jì)算機(jī),發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí),計(jì)算機(jī)根據(jù)系統(tǒng)中各個(gè)傳感器的輸入信號(hào)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)所處的運(yùn)行工況,由此計(jì)算出最佳供油量,經(jīng)功率放大器控制電磁噴油器的噴射時(shí)間,從而精確控制混合氣的空燃比。
2、閉環(huán)控制 閉環(huán)控制是指在排氣管內(nèi)加氧傳感器,根據(jù)排氣中的含氧量的變化對(duì)進(jìn)入汽缸內(nèi)的可燃混合氣的空燃比進(jìn)行測(cè)定,并不斷與設(shè)值進(jìn)行比較,根據(jù)比較結(jié)果修正噴油量,最終使空燃比保持在設(shè)定值附近。閉環(huán)控制的優(yōu)勢(shì)在于與三元催化劑配合,控制空燃比在14.7:1左右,達(dá)到最有效降低污染排放的目的。
對(duì)于啟動(dòng)、暖機(jī)、加速等過渡工況仍需要開環(huán)控制,以確保發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性,我們經(jīng)常會(huì)碰到車出現(xiàn)排放故障燈亮起,是因?yàn)榕欧挪贿_(dá)標(biāo),80%以上的情況都與氧傳感器電壓和三元催化劑溫度有關(guān)系,所以,無論是對(duì)于國四、國五還是國六的OBD遠(yuǎn)程排放管理來說,這項(xiàng)數(shù)據(jù)是必要采集項(xiàng)。
二、推遲點(diǎn)火提前角
點(diǎn)火提前角對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放特性和噪聲有重要影響,但推遲點(diǎn)火提前角一直是最簡單易行也是最普通的排放控制技術(shù)。
隨著點(diǎn)火提前角的減小及推遲點(diǎn)火,HC化合物和NOx的排放明顯降低。HC降低是因?yàn)榕艢鉁囟壬仙?,促進(jìn)了排氣過程中HC在汽缸內(nèi)和排氣管內(nèi)的氧化。NOx降低的原因是隨點(diǎn)火提前角的推遲后,最高燃燒溫度呈直線下降。但是隨點(diǎn)火提前角的推遲,會(huì)使燃燒壓力下降和平均有效壓力上升,因而靠推遲點(diǎn)火提前角的推遲,降低排放是有限的,在不使動(dòng)力性能和燃油消耗明顯惡化的情況下,NOx僅能降低10-30%,標(biāo)定的時(shí)候會(huì)綜合考慮排放特性、動(dòng)力性能及經(jīng)濟(jì)性來確定最佳點(diǎn)火提前角。
三、廢氣再循環(huán)
廢氣再循環(huán)(Exhaust Gas Recirculation,EGR)是控制氮氧化物排放的主要措施,被廣泛使用,確定就是只對(duì)氮氧化物的氣體污染物有效。由于排氣中氧含量很低,主要由惰性氣體氮?dú)夂投趸紲贤?,一部分排氣?jīng)過EGR閥還流回進(jìn)氣系統(tǒng),與新鮮混合氣混合后,稀釋了新鮮混合氣中的氧濃度,導(dǎo)致燃燒效率降低,同時(shí)還使新鮮混合氣的比熱容提高。
EGR增加過大,使燃燒速度太慢,燃燒變得不穩(wěn)定,容易熄火,HC化合物也會(huì)增加,EGR過小,NOx排放達(dá)不到法規(guī)要求,容易產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)過熱,我們?cè)谧稣嚳刂撇呗缘臅r(shí)候,EGR的控制策略主要就有如下幾個(gè)方面:
1、當(dāng)EGR率小于10%的時(shí)候,燃油消耗量基本不增加,當(dāng)EGR率大于20%時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不穩(wěn)定,HC化合物增加10%,將EGR率控制在10%-20%范圍內(nèi),隨負(fù)荷增加,ER率允許值也增加。
2、低速和怠速負(fù)荷時(shí),NOx排放濃度低,為保證穩(wěn)定燃燒,不進(jìn)行EGR,所以,內(nèi)燃機(jī)是無法零排放這個(gè)是核心原因。
3、發(fā)動(dòng)機(jī)是熱機(jī)的狀態(tài)下,進(jìn)行EGR,冷機(jī)溫度較低時(shí),氮氧化物的排放濃度也低,混合氣供氣不均勻,這時(shí)候怠速和進(jìn)氣都會(huì)偏大,保證發(fā)動(dòng)機(jī)的正常燃燒,冷機(jī)的時(shí)候也不進(jìn)行EGR。
4、大負(fù)荷、高速時(shí),為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力,此時(shí),混合氣較濃,你看跑車的進(jìn)氣系統(tǒng),都做的比較夸張,此時(shí)氮氧化物排放生成物比較小,不進(jìn)行EGR或者減小EGR率。
5、廢氣再循環(huán)量對(duì)于NOx排放和油耗的影響還受空燃比、點(diǎn)火提前角等因素的影響,因此在對(duì)EGR控制時(shí),同時(shí)對(duì)點(diǎn)火進(jìn)行綜合控制,才能得到較好的發(fā)動(dòng)機(jī)性能,所以,他們之間有密切的相關(guān)性。
四、燃燒系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
1、緊湊型的燃燒室形狀 現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)是越做越小,動(dòng)力是越來越足,但是不同燃燒室的形狀,可能對(duì)動(dòng)力性能會(huì)造成很大差別,這也是為什么那么多發(fā)動(dòng)機(jī)廠苦心研究,哪怕就是用一套成熟的技術(shù),如何做小,用原有缸體,如何提高動(dòng)力,想破了腦袋。另外就是火花塞的位置在高壓包的“保護(hù)”下,都布置在了燃燒室的中央,縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x。圖的就是燃燒時(shí)間短、提高熱力循環(huán)的等容度,熱效率提高,降低碳?xì)浠衔锖鸵谎趸嫉呐欧拧?/span>
2、改善缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng) 提高缸內(nèi)混合氣的渦流和湍流程度,有助于加強(qiáng)油氣混合,保證快速燃燒和完全燃燒。
3、合理提高壓縮比 由于汽油機(jī)的熱效率低于柴油機(jī)的重要原因是壓縮比不夠,提高壓縮比一直是汽油機(jī)多年來的改進(jìn)方向。
4、提高進(jìn)氣量 由傳統(tǒng)的每缸兩個(gè)氣門布置改為3、4或5氣門布置,或者采用渦輪增壓可以明顯提高進(jìn)氣充量,減少泵氣損失,這樣不僅使用汽油機(jī)的燃油效率消耗降低提供壓力,而且也降低了污染物的排放。這也是為什么帶渦輪增加的比不帶渦輪增加汽車要貴的原因,這個(gè)裝置不僅僅是提升發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力哦。
5、減少不參與燃燒的縫隙容積 燃燒室緊湊、活塞環(huán)的設(shè)計(jì),都降低了大量的碳?xì)浠衔铩?/span>
五、可變進(jìn)氣系統(tǒng)和層狀充氣發(fā)動(dòng)機(jī)
為了提高充量系數(shù),除采用多氣門外,各種可變參數(shù)進(jìn)氣系統(tǒng)也開始在高端車上引用,發(fā)動(dòng)機(jī)排氣過程中是一個(gè)周期性的脈動(dòng)過程,進(jìn)排氣系統(tǒng)中存在強(qiáng)大的壓力波動(dòng)。利用壓力波來提高進(jìn)氣門關(guān)閉前的進(jìn)氣壓力可得到增大進(jìn)氣充量效果,被稱為動(dòng)態(tài)效應(yīng),也稱為慣性增壓。不少改裝領(lǐng)域采用可變長度的進(jìn)氣管可使所有轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)矩平均增加8%,最大增加12-14%,由此可極大改善發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性及排放特性。改變進(jìn)氣門的定時(shí),對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能影響相對(duì)要比改變排氣門定制明顯,但是改排氣更容易操作和實(shí)現(xiàn)。大街上炸街的改裝車,其實(shí)如果不是嫌棄聲浪大的話,還是值得推薦改裝的,要不要浪,完全取決于場(chǎng)景。
為了保證點(diǎn)火,在火花塞附近形成濃混合氣,而在其他區(qū)域供給稀混合氣,按這樣要求設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)稱為層狀充氣發(fā)動(dòng)機(jī)。實(shí)現(xiàn)這個(gè)要求一般采用柴油機(jī)一樣分隔燃燒室的形狀,副燃燒室內(nèi)裝有火花塞,相當(dāng)于燃燒室的作用,給副燃燒室提供濃混合氣。
六、汽油車直噴技術(shù)
這個(gè)大家都比較熟悉,直噴發(fā)動(dòng)機(jī)是目前當(dāng)代轎車技術(shù)普遍使用的一種內(nèi)燃機(jī)技術(shù)。它將汽油直接噴到燃燒室內(nèi)與空氣混合、燃燒。同時(shí)還具有汽油機(jī)和柴油機(jī)的優(yōu)點(diǎn),使均勻燃燒和分層燃燒成為現(xiàn)實(shí),極大的提高混合氣的混合程度,更精準(zhǔn)的控制燃燒過程的空燃比,從而達(dá)到完全燃燒,從而降低未燃燒的碳?xì)浠衔锱欧拧?/span>
汽油機(jī)直噴技術(shù)可增大發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比,提高發(fā)動(dòng)機(jī)的的熱效率,節(jié)能30%以上。
關(guān)于在實(shí)行的國六OBD遠(yuǎn)程排放在線監(jiān)測(cè)平臺(tái),要對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)尚能達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)要求的在用車輛,非強(qiáng)制性進(jìn)行更新,或者通過稅費(fèi)調(diào)節(jié)機(jī)制,促使非標(biāo)車輛及發(fā)動(dòng)機(jī)車輛移出重點(diǎn)城市。
現(xiàn)在汽車技術(shù)發(fā)展越來越快,同時(shí)也映射著未來,未來也是現(xiàn)在。面對(duì)當(dāng)下如此惡劣的環(huán)境問題,汽車集團(tuán)始終將可持續(xù)發(fā)展為己任,積極響應(yīng)國家環(huán)保要求,堅(jiān)持以綠色發(fā)展為核心,以技術(shù)研發(fā)為主導(dǎo),生產(chǎn)更加環(huán)境友好型的產(chǎn)品。
未來,汽車集團(tuán)將以更宏觀的格局充分發(fā)揮自身技術(shù)優(yōu)勢(shì),讓汽車與自然和諧共存。