自國六OBD遠程排放管理終端全國強制執(zhí)行以來,深圳速銳得基于交通特征機動車排放的微觀控制技術汽油機內凈化進行一些研究,并根據(jù)其特性定制國六OBD遠程排放管理終端。在機動車排放控制技術中,主流的汽油車機內凈化技術主要有電子控制燃油噴射系統(tǒng)、推遲點火提前角、廢氣再循環(huán)、燃燒系統(tǒng)優(yōu)化設計、可變進氣系統(tǒng)和層狀充氣發(fā)動機以及汽油機直噴技術等。
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發(fā)動機的各種狀態(tài),經微機的判斷、計算,使發(fā)動機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候會自動根據(jù)不同工況來調節(jié)。EFI系統(tǒng)是在現(xiàn)代計算機技術和測試技術基礎上發(fā)展過來的,算得上是排放技術領域的重大進步,能夠有效降低機動車污染物排放。所以,我們平時總說空燃比,指的就是多點電噴汽油車為了保證排放設計的這套電子控制燃油噴射系統(tǒng),不過已經很平常,我們采用OBD讀取數(shù)據(jù)的時候,一般都能顯示在14.7:1這個數(shù)值左右,高轉速的情況下,會調節(jié)到12:1左右,輸出更高的動力。
電控汽油噴射系統(tǒng)具有缸內混合氣分配均勻、充氣效率高、良好的瞬間響應特性、汽油霧化質量好等優(yōu)點,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)實驗確定的發(fā)動機各種運行工況的最佳供油參數(shù)先存入計算機,發(fā)動機運行時,計算機根據(jù)系統(tǒng)中各個傳感器的輸入信號判斷發(fā)動機所處的運行工況,由此計算出最佳供油量,經功率放大器控制電磁噴油器的噴射時間,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加氧傳感器,根據(jù)排氣中的含氧量的變化對進入汽缸內的可燃混合氣的空燃比進行測定,并不斷與設值進行比較,根據(jù)比較結果修正噴油量,最終使空燃比保持在設定值附近。閉環(huán)控制的優(yōu)勢在于與三元催化劑配合,控制空燃比在14.7:1左右,達到最有效降低污染排放的目的。
對于啟動、暖機、加速等過渡工況仍需要開環(huán)控制,以確保發(fā)動機運行的穩(wěn)定性,我們經常會碰到車出現(xiàn)排放故障燈亮起,是因為排放不達標,80%以上的情況都與氧傳感器電壓和三元催化劑溫度有關系,所以,無論是對于國四、國五還是國六的OBD遠程排放管理來說,這項數(shù)據(jù)是必要采集項。
二、推遲點火提前角
點火提前角對發(fā)動機的動力性、經濟性、排放特性和噪聲有重要影響,但推遲點火提前角一直是最簡單易行也是最普通的排放控制技術。
隨著點火提前角的減小及推遲點火,HC化合物和NOx的排放明顯降低。HC降低是因為排氣溫度上升,促進了排氣過程中HC在汽缸內和排氣管內的氧化。NOx降低的原因是隨點火提前角的推遲后,最高燃燒溫度呈直線下降。但是隨點火提前角的推遲,會使燃燒壓力下降和平均有效壓力上升,因而靠推遲點火提前角的推遲,降低排放是有限的,在不使動力性能和燃油消耗明顯惡化的情況下,NOx僅能降低10-30%,標定的時候會綜合考慮排放特性、動力性能及經濟性來確定最佳點火提前角。
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,主要由惰性氣體氮氣和二氧化碳溝通,一部分排氣經過EGR閥還流回進氣系統(tǒng),與新鮮混合氣混合后,稀釋了新鮮混合氣中的氧濃度,導致燃燒效率降低,同時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化合物也會增加,EGR過小,NOx排放達不到法規(guī)要求,容易產生發(fā)動機過熱,我們在做整車控制策略的時候,EGR的控制策略主要就有如下幾個方面:
1、當EGR率小于10%的時候,燃油消耗量基本不增加,當EGR率大于20%時,發(fā)動機燃燒不穩(wěn)定,HC化合物增加10%,將EGR率控制在10%-20%范圍內,隨負荷增加,ER率允許值也增加。
2、低速和怠速負荷時,NOx排放濃度低,為保證穩(wěn)定燃燒,不進行EGR,所以,內燃機是無法零排放這個是核心原因。
3、發(fā)動機是熱機的狀態(tài)下,進行EGR,冷機溫度較低時,氮氧化物的排放濃度也低,混合氣供氣不均勻,這時候怠速和進氣都會偏大,保證發(fā)動機的正常燃燒,冷機的時候也不進行EGR。
4、大負荷、高速時,為了保證發(fā)動機的動力,此時,混合氣較濃,你看跑車的進氣系統(tǒng),都做的比較夸張,此時氮氧化物排放生成物比較小,不進行EGR或者減小EGR率。
5、廢氣再循環(huán)量對于NOx排放和油耗的影響還受空燃比、點火提前角等因素的影響,因此在對EGR控制時,同時對點火進行綜合控制,才能得到較好的發(fā)動機性能,所以,他們之間有密切的相關性。
四、燃燒系統(tǒng)的優(yōu)化設計
1、緊湊型的燃燒室形狀 現(xiàn)在發(fā)動機是越做越小,動力是越來越足,但是不同燃燒室的形狀,可能對動力性能會造成很大差別,這也是為什么那么多發(fā)動機廠苦心研究,哪怕就是用一套成熟的技術,如何做小,用原有缸體,如何提高動力,想破了腦袋。另外就是火花塞的位置在高壓包的“保護”下,都布置在了燃燒室的中央,縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x。圖的就是燃燒時間短、提高熱力循環(huán)的等容度,熱效率提高,降低碳氫化合物和一氧化碳的排放。
2、改善缸內氣流運動 提高缸內混合氣的渦流和湍流程度,有助于加強油氣混合,保證快速燃燒和完全燃燒。
3、合理提高壓縮比 由于汽油機的熱效率低于柴油機的重要原因是壓縮比不夠,提高壓縮比一直是汽油機多年來的改進方向。
4、提高進氣量 由傳統(tǒng)的每缸兩個氣門布置改為3、4或5氣門布置,或者采用渦輪增壓可以明顯提高進氣充量,減少泵氣損失,這樣不僅使用汽油機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,這個裝置不僅僅是提升發(fā)動機動力哦。
5、減少不參與燃燒的縫隙容積 燃燒室緊湊、活塞環(huán)的設計,都降低了大量的碳氫化合物。
五、可變進氣系統(tǒng)和層狀充氣發(fā)動機
為了提高充量系數(shù),除采用多氣門外,各種可變參數(shù)進氣系統(tǒng)也開始在高端車上引用,發(fā)動機排氣過程中是一個周期性的脈動過程,進排氣系統(tǒng)中存在強大的壓力波動。利用壓力波來提高進氣門關閉前的進氣壓力可得到增大進氣充量效果,被稱為動態(tài)效應,也稱為慣性增壓。不少改裝領域采用可變長度的進氣管可使所有轉速的轉矩平均增加8%,最大增加12-14%,由此可極大改善發(fā)動機的動力性、經濟性及排放特性。改變進氣門的定時,對發(fā)動機的性能影響相對要比改變排氣門定制明顯,但是改排氣更容易操作和實現(xiàn)。大街上炸街的改裝車,其實如果不是嫌棄聲浪大的話,還是值得推薦改裝的,要不要浪,完全取決于場景。
為了保證點火,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,按這樣要求設計的發(fā)動機稱為層狀充氣發(fā)動機。實現(xiàn)這個要求一般采用柴油機一樣分隔燃燒室的形狀,副燃燒室內裝有火花塞,相當于燃燒室的作用,給副燃燒室提供濃混合氣。
六、汽油車直噴技術
這個大家都比較熟悉,直噴發(fā)動機是目前當代轎車技術普遍使用的一種內燃機技術。它將汽油直接噴到燃燒室內與空氣混合、燃燒。同時還具有汽油機和柴油機的優(yōu)點,使均勻燃燒和分層燃燒成為現(xiàn)實,極大的提高混合氣的混合程度,更精準的控制燃燒過程的空燃比,從而達到完全燃燒,從而降低未燃燒的碳氫化合物排放。
汽油機直噴技術可增大發(fā)動機的壓縮比,提高發(fā)動機的的熱效率,節(jié)能30%以上。
關于在實行的國六OBD遠程排放在線監(jiān)測平臺,要對各項指標尚能達到國家排放標準要求的在用車輛,非強制性進行更新,或者通過稅費調節(jié)機制,促使非標車輛及發(fā)動機車輛移出重點城市。
現(xiàn)在汽車技術發(fā)展越來越快,同時也映射著未來,未來也是現(xiàn)在。面對當下如此惡劣的環(huán)境問題,汽車集團始終將可持續(xù)發(fā)展為己任,積極響應國家環(huán)保要求,堅持以綠色發(fā)展為核心,以技術研發(fā)為主導,生產更加環(huán)境友好型的產品。
未來,汽車集團將以更宏觀的格局充分發(fā)揮自身技術優(yōu)勢,讓汽車與自然和諧共存。