機內控制

機內控制，是對（設備）內部具有的（設備）硬體和軟體功能和性能進行操縱。

基本介紹

• 中文名：機內控制
• 外文名：Internal control
• 分類：內燃機

機內控制策略下的溫升影響因素

建立較為精確的DOC模型，從噴油參數和EGR率等影響機內DPF再生的主要控制參數著手，詳細分析了各參數對DOC溫度的影響規律，研究結果表明：主噴正時、主噴油量、軌壓、遠後噴油量、近後噴油量、預噴正時、預噴油量和EGR為重要的機內影響DOC溫升控制參數，在最佳化參數選擇，最佳化範圍的確定等方面對機內DPF再生控制策略的制定及再生MAP的快速標定具有參考意義。

預噴參數

預噴在主噴之前某時刻往缸內噴入少量柴油，升高氣缸內溫度，促進主噴燃油的蒸發與混合，縮短主噴滯燃期，減小預混合燃燒量，降低缸內初期放熱率與壓力升高率。

預噴正時延後過程中，兩工況DOC入口溫度先上升而後下降，溫度變化值分別為24℃和23℃；DOC出口溫度先下降而後上升，變化值分別為16℃和6℃。原因是預噴正時延後，即預噴-主噴正時間隔縮小，主噴燃油滯燃期縮短，主噴燃油燃燒點提前，缸內燃油燃燒充分，未燃HC含量下降，DOC入口溫度上升而出口溫度下降。隨著預噴正時進一步延遲，預噴燃油還未燃燒時或未充分燃燒時，主噴已噴入，主噴滯燃期增加，過度延遲的主噴正時致使燃燒惡化，DOC入口溫度下降，大量未燃燒HC在DOC中氧化還原反應釋放大量熱，DOC出口溫度上升。因此預噴正時的變化直接改變預噴-主噴間隔，通過影響主噴滯燃期改變DOC溫度。

主噴參數

在主噴正時變化範圍內，DOC入口溫度先升高而後降低，溫度範圍分別為48℃和63℃，DOC出口溫度前期分別在3°CA~7°CA與1.3°CA~5.3°CA正時範圍緩慢升高而後期劇烈攀升，溫升幅值為357℃和189℃。因為主噴正時影響主噴燃油著火時刻，主噴延遲則缸內最高燃燒溫度時刻靠後，DOC入口溫度上升。主噴正時太過推遲則會使燃燒惡化，HC含量上升，導致DOC入口溫度下降而出口溫度上升。主噴正時通過影響主噴燃油的著火時刻影響DOC溫度。

近後噴

近後噴油量增加，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℃。因為近後噴的燃油燃燒放熱提升了DOC入口溫度，而近後噴油量過多時，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隨排氣進入DOC氧化放熱，DOC出口溫度上升。因此近後噴油量主要通過影響做功行程末期的缸內溫度與HC生成量改變DOC溫度。

遠後噴

遠後噴油量增加，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℃。原因在於遠後噴油量僅有較少部分燃燒，大部分燃油熱分解為HC隨尾氣進入DOC中，被氧化放熱；圖中可見DOC出口溫度的溫升幅值遠大於DOC入口溫度溫升幅值。因此遠後噴油量主要改變HC含量從而影響DOC溫度。

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℃。因為軌壓的提升增加柴油貫穿距離，改善油滴霧化效果，柴油燃燒充分，缸內溫度上升，未燃HC含量下降，所以DOC入口溫度下降，出口溫度上升。但隨著軌壓進一步提升，燃油霧化效果並不能同步持續提升，因此DOC溫度變化趨勢隨著軌壓增加而變緩。因此軌壓對DOC溫度的影響在於提升燃油霧化程度改善燃燒。

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℃；因為EGR減緩了火焰傳播速度，延長燃燒持續期，最高燃燒溫度後移，排氣溫度增加；同時排氣中的氧氣含量下降，HC轉換率降低 ，DOC出口溫度在1900r/min工況略微下降，而2750r/min的DOC出口溫度因為進氣質量流量高受EGR率影響較弱。

降低柴油機排放的機內控制技術

介紹了柴油機有害排放物的種類及機內淨化的主要措施。通過最佳化燃燒系統，改進燃油噴射系統，最佳化進氣系統，以及採用廢氣再循環（EGR）、可變化控制技術、減小機油消耗和運用新型燃燒理論等都可有效地降低柴油機有害排放指標。

燃燒系統最佳化

柴油機直噴化已是現代柴油機的發展方向，柴油機的燃燒室型式、形狀和結構參數對柴油機的燃燒和有害排放物的生成有重要的影響，現代柴油機必須在節油、低污染、高輸出功率方面進行綜合的設計。在燃燒室的改進上，其基本原則是使燃燒室與進氣渦流、噴油合理匹配，以減少污染物的生成。

燃油噴射系統

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

進氣系統

高速直噴式柴油機大都需要組織進氣渦流來改善混合氣形成和促進燃燒過程的進行。渦流比的大小和充氣效率對柴油機性能和排放有很大影響。因此必須根據實際情況選擇最佳渦流強度與燃燒室及燃燒系統相匹配。

廢氣再循環

廢氣再循環可有效地控制NO_X的排放量，這一技術已推廣到輕型柴油機上。由於它減少了進氣充量中的含氧量，所以它只宜在部分負荷或空燃比足夠大的工況下採用，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經濟性和HC與微粒排放，需要採用有效的調整裝置來最佳化整個工作範圍內的廢氣再循環，電控技術是解決這一矛盾的有效手段。同時和增壓中冷技術的結合使用可以提高發動機的整機性能。為了滿足未來更為嚴格要求的NO_x排放限值，出現了冷卻廢氣再循環的新技術，研究表明這可以有效地降低柴油機的NO_X。

可變化控制技術

柴油機的可變化控制技術，可以使發動機不同的工況下的性能都較為理想，達到不同工況下排放性能和經濟性都得到明顯的提高，這包括噴油定時的可變化控制、可變進氣渦流控制和增壓系統的可變化控制。噴油定時對微粒和NO_X排放有明顯相反的影響，這需要採取能夠對噴油定時動態的可變的控制技術。可變幾何尺寸渦輪可使HC和微粒排放減少近35%，但NO_X排放幾乎沒有變化。對於依靠進氣渦流實現燃燒的直噴式柴油機，其燃燒的完善程度和速度與進氣渦流的強度密切相關，為了使直噴式柴油機的燃料與空氣充分混合燃燒，需要組織與燃油噴射相適應的渦流運動。

減小機油消耗

機油是柴油機微粒中有機可溶物（SOF）的重要來源，約占微粒中SOF的70～90%，改進潤滑油系統設計，減少機油轉化為SOF，可以大大降低柴油機的微粒排放。增加活塞環壓力、減小裙部間隙、最佳化活塞環形狀設計、提高氣缸套圓度和表面光潔度，以及改進進氣門導管孔的密封等措施，可以有效地降低機油消耗，從而有效地降低微粒排放。

新型燃燒理論

常規柴油機的燃燒受化學當量比下擴散燃燒過程控制，研究發現燃燒室內的局部高溫和濃混合氣是產生碳煙和NO_x排放的主要原因。套用EGR降低NO_x的機理是通過降低火焰溫度，這又對碳煙或微粒在燃燒後期的氧化不利，因此，用EGR降低NO_x是有限的。