汽车柴油机排放控制系统

调速弹簧
调速套筒
高速限位螺钉 张力杠杆
起动弹簧
起动杠杆 N
调节套筒
起动前，将调速手柄推靠 在最高速限止螺钉上。这 时调速弹簧被拉伸，弹簧 的张力拉动张力杠杆绕销 轴N点向左摆动，并通过起 动弹簧使起动杠杆压向调 速套筒，从而使静止的飞 锤处于完全闭合的状态。 与此同时，起动杠杆下端 的球头销将供油量调节套 筒向右拨到起动加浓供油 位臵C，供油量最大。
最新的柴油发动机由于经过了长期的研究开发、以及以共 轨式高压燃料喷射系统、EGR、DPF(柴油机颗粒捕捉器)系统为 代表的，各种各样最尖端的净化技术的采用，与以前相比，排 放量大大地减少了。
§1
柴油机燃油系统
燃
油
供
给
装
臵
油箱 油水分离器 低压油路 低压油管 （0.15—0.3MPa） 输油泵 柴油滤清器 高压油路 喷油泵 调速器 （10－20MPa以上） 柱塞式 高压油管 分配式 喷油器
液压式喷油提前器
当柴油机在某一转速下稳定运转时，作用在活塞 左、右端的力相等，活塞处于某一平衡位臵。若柴 油机转速升高，二级滑片式输油泵的出口压力增大， 作用于活塞右端的力随之增加，推动活塞向左移动，
并通过连接销和传力销带动滚轮架绕其轴线转动一
定的角度，直至活塞两端的力重新达到平衡为止。 滚轮架的转动方向与平面凸轮盘的旋转方向正好相 反，使平面凸轮提前一定角度与滚轮接触，供油相 应提前，即供油提前角增大。
CO（一氧化碳）、排放限制的对象
一般认为，来自汽车的排放量约占到90%，是所 有排气中最早受到限制的对象。CO会引起中毒。但 是，因为柴油发动机与汽油发动机相比，在空气十 分充足的状态下燃烧，所以CO的发生量也就非常少。
HC（碳氢化合物）、排放限制的对象
氢元素和碳元素构成的化合物总称。这也是形成 光化学烟雾的因素，有些种类会对呼吸系统造成影 响。
高速限位螺钉 张力杠杆
起动弹簧
起动杠杆 N
起动后，飞锤的离 心力克服作用在起 动杠杆上的起动弹 簧的弹力，使起动 杠杆绕销轴N点向右 摆动，直到抵靠在 张力杠杆的挡销上。 此时，起动杠杆下 端的球头销向左拨 动供油量调节套筒， 供油量自动减少 。
调节套筒
怠速调整螺钉
怠速弹簧
柴油机起动后，将调速手 柄移至怠速调节螺钉上。 在这个位臵，调速弹簧的 张力几乎为零，即使调速 器传动轴的转速很低，飞 锤也会向外张开，推动调 速套筒，使起动杠杆和张 力杠杆绕销轴N点向右摆 动，并使怠速弹簧受到压 缩。这时，飞锤离心力对 调速套筒的作用力与怠速 弹簧及起动弹簧对调速套 筒的作用力平衡，供油量 调节套筒处于怠速供油位 臵D，柴油机在怠速下运 转。
在飞锤支架上装有4个飞锤，飞锤通过止推片推动调速套筒移动。
转 速 感 应 元 件 飞 锤
传
动
齿
轮
张力 杠杆
调 速 器 杠 杆 系 统
M
起wenku.baidu.com 杠杆
导 杆
N
球头销
全程式调速器的基本调速原理是，由于调速器传动轴旋转所产生的 飞锤离心力与调速弹簧力相互作用，如果两者不平衡，调速套筒便 会移动。调速套筒的移动通过调速器的杠杆系统使供油量调节套筒 的位臵发生变化，从而增减供油量，以适应柴油机运行工况变化的 需要。
孔式喷油器
轴针式喷油器
喷 油 器 工 作 原 理
1.孔式喷油器
孔式喷油器用于直喷 式燃烧室柴油机上。孔 式喷油器的喷油嘴头部 加工有 1 个或多个喷孔， 有 1 个喷孔的称单孔喷油 器，有两个喷孔的称双 孔喷油器，有 3 个以上喷 孔的称多孔喷油器。一 般喷孔数目为1～7个。
2.轴针式喷油器
在轴针式喷油器中， 针阀密封锥面以下有一 段轴针，它穿过针阀体 上的喷孔且稍突出于针 阀体之外，使喷孔呈圆 环形。因此，轴针式喷 油器的喷注是空心的 。 轴针可以制成圆柱形或 截锥形。圆柱形轴针其 喷注的喷雾锥角较小 ， 而截锥形轴针其喷注的 喷雾锥角较大。
柴 油 发 动 机
排 放 控 制 技 术
在排气的成分里，包含有CO2（二氧化碳）、CO （一氧化碳）、HC（碳氢化合物）、NOx（氮氧化合 物）、PM（Particulate Matter=微粒子状物质）/ 黑烟等等。
CO2（二氧化碳）
进入本世纪后，由于以石油为代表的化石燃料的 大量消费，以及作为吸收源的热带雨林的采伐，二 氧化碳的产生量有了急剧的增加。同时，CO2带来了 地球的温室效应，作为“温室效应气体”为世人所 共知。燃料消费量少、比汽油发动机的CO2排放量少 是柴油发动机的特点。
二、电控柴油机的主要特点
1.改善柴油机的经济性和降低排放
（1）节能优势
柴油机的高能量获得率，使得柴油机轿车油耗比汽油车 低，与同等排量的汽油车相比，能够节油30％。
（2）经济优势
柴油机轿车具有优异的节油特性，行驶成本远远低于汽 油轿车。
（3）环保优势
柴油机轿车的二氧化碳的排放量比汽油机轿车低30％ —45％，环境效益十分显著。柴油轿车的一氧化碳和碳 氢化合物的排放也大大低于汽油机。而达到欧Ⅳ标准的 柴油轿车，其排放的微粒和氮氧化合物已经与汽油车相 差无几。
的
位
臵
泵
油
机
构
泵
油
机
构
压力平衡槽
电磁式断油阀
起动时，将起动开关旋至ST位臵，这时来自蓄电池的电流直接流过电磁线 圈，产生的电磁力压缩回位弹簧，将阀门吸起，进油孔开启。柴油机起动之后， 将起动开关旋至ON位臵，这时电流经电阻流过电磁线圈，电流减小，但由于有 油压的作用，阀门仍然保持开启。当柴油机停机时，将起动开关旋至OFF位臵， 这时电路断开，阀门在复位弹簧的作用下关闭，从而切断油路，停止供油。
柴油机在高于怠速而又低于最高转速的任何中间转速工作时， 则需将调速手柄臵于怠速调节螺钉与最高速限止螺钉之间某一 位臵。这时，调速弹簧被拉伸，同时拉动张力杠杆和起动杠杆 绕销轴N向左摆动，而起动杠杆下端的球头销则向右拨动供油量 调节套筒，使供油量增加，柴油机由怠速转入中速状态。
转速升高，飞锤离心力增大。当其向右作用于调速套筒上的推 力与调速弹簧向左作用于张力杠杆和起动杠杆上的拉力平衡时， 供油量调节套筒便稳定在某一中等供油量位臵，柴油机也就在 某一中间转速稳定运转。当把调速手柄臵于最高速限止螺钉上 时，调速弹簧的张力达到最大，供油量调节套筒也相应地移至 最大供油量位臵，柴油机将在最高转速或标定转速下工作。
喷油泵种类很多，在汽车柴油机上得到广泛应用的有 直列柱塞式喷油泵和转子分配式喷油泵。此外，还有 单体泵喷油器等。
1.柱塞式喷油泵的结构 泵油机构 供油量调节机构
驱动机构
喷油提前器
柱 塞 式 喷 油 泵 结 构
喷 油 泵 的 泵 油 机 构
柱
塞
偶
件
出
油
阀
偶
件
喷油泵的泵油机构工作原理
喷油泵的驱动机构
NOx（氮氧化合物）、排放限制的对象
NO、NO2、N2O、N2O2等等化合物的总称。在高温下 氮和氧结合后产生。越接近完全燃烧产生的量越多， 所以必须降低燃烧温度。
PM（Particulate Matter=微粒子状物质）/黑烟、排放限制的对象
PM是柴油发动机排放的微粒子状物质 的总称。主要由黑烟、被称为SOF （可溶有机成分）的燃烧残留下来的 燃料及润滑油的成分、被称为氧化硫 的由柴油中的硫生成的成分等构成。
喷 油 提 前 器
柱 塞 式 喷 油 泵 零 件 图
柱 塞 式 喷 油 泵 实 物
调速手柄
回油口
驱动轴 调速器杠杆 断油阀
输油泵 驱动齿轮 凸轮盘 喷油提前器 柱塞 出油阀
2.VE泵结构和工作原理 泵体和泵盖 滑片式输油泵
泵油机构
断油电磁阀
喷油提前器
分 配 式 喷 油 泵
泵
油
机
构
调速器
调速器是一种自动调节装臵，它根据柴油机负荷的变 化，自动增减喷油泵的供油量，使柴油机能够以稳定的 转速运行。
由于柴油机的负荷经常变化，当负荷突然减小时若不 及时减少喷油泵的供油量，则柴油机的转速将迅速增高 甚至超出柴油机设计所允许的最高转速，这种现象称 “超速”或“飞车”。当负荷骤然增大时，若不及时增 加喷油泵的供油量，则柴油机的转速将急速下降直至熄 火。
2.发动机的工作可靠性好
柴油机发动机的燃料是直接喷入燃烧室内压燃着火的， 不会产生早燃、爆燃等不正常的燃烧。独特的燃烧室设计 使得十分容易实现分层燃烧和稀薄燃烧。
3.控制快
控制系统从接受到一个信息开始，到处理完毕并输出控 制信号所需的时间一般为毫秒级。
4.控制精度高 计算机控制系统的控制精度，远高于机械控制的原因
是对输入、输出信号实现了数字化传输。
（1）输入信号的高保真 （2）控制器内部的数据处理或传输 （3）高分辨率的输出信号
5.控制策略灵活
计算机电子控制系统能方便的与各种不同用途的柴油机 匹配，需要改变的仅仅是EPROM中的软件程序，基本上不 涉及硬件系统。
6.电子控制
柴油机电子控制技术与汽油机电子控制技术有许多相似 之处，整个系统都是由传感器、电控单元及执行器组成。 （1）关键技术和技术难点主要集中在执行器上。 （2）柴油电控喷射系统的多样化。 （3）柴油机燃油喷射具有高压、高频、脉动等特点。 喷射压力60－150Mpa，甚至200Mpa。
叶片式
活 塞 式 输
油
泵
输 油 泵 实 物
活塞式输油泵结构原理
叶片式输油泵
叶片式输油泵结构原理
偏心环
柴油滤清器
油水分离器
三、喷油器
汽车柴油机广泛采用闭式喷油器。闭式喷油器的喷油嘴是 由针阀和针阀体组成的一对精密偶件，其配合间隙仅为 0.002 ～ 0.004mm 。为此，在精加工之后，尚需配对研磨，故 在使用中不能互换。 根据喷油嘴结构形式的不同
§2
电控柴油机的概述
一、电控柴油车的发展的必要性
现代先进的柴油机一般采用电控喷射、共轨、涡轮增压 中冷等技术，在重量降低、噪音与烟度控制等方面已经取 得了重大突破，达到了汽油机的水平，而且尾气中HC、CO 和 CO2含量低于汽油机和天然气发动机。新型柴油机的微 粒排放减少了90％，一般为16至21，而汽油机只有7至10。 柴油机的热效率远远大于汽油机，同时油耗要比汽油机低 20％左右，CO2排放与汽油机相比也低得多。近10年来，柴 油发动机已经在机动车排放法规实施最严格的欧洲、美国 取得了很大成功。不仅如此，国外轿车用柴油机也日益普 遍，奔驰、宝马、大众、雷诺、沃尔沃等欧洲名牌车都有 柴油发动机的车型。
在历史建筑、森林、湖泊等遭受酸雨侵害日益严重的欧洲，对 于整个地球的环境污染问题的关心度越来越高，环境保护的意识 也广泛地深入人心。另外，对于地球的温室效应，以由此引起的 海平面上升给国土带来极大影响的荷兰为代表，欧洲各国都有着 很强的危机感。因此，对于地球温室化效应的主因CO2的关心程度， 比日本还要高。这样，柴油车以CO2的排放量少，以及综合的优良 环境性受到重新认识，引起了关注。
燃油滤清器
喷油器
输油泵
油箱
油水分离器
燃油滤清器
喷油器
输油泵
油箱
柴油滤清器
喷油器
二级输油泵 一级输油泵 油箱 油水分离器
一、柴油机燃烧室的形状
ω型 直喷式燃烧室 U型 球型
预燃式
分隔式燃烧室
涡流式
二、输油泵
输油泵的作用是保证足够数量的柴油自燃油箱压送到
喷油泵，它不仅要克服管道及滤清器的阻力，同时还 要保持一定的供油压力，其输油量应为全负荷最大喷 油量的3－4倍。 活塞式
柴油发动机是向汽缸内喷射燃料使燃料和空气混合的，容易产 生混和状态的不均匀；同时，在扩散燃烧期和后燃烧期汽缸内 的温度和压力很低。燃烧状态恶化后，就会产生燃料的不完全 燃烧。这时，就会产生PM和黑烟。另一方面，由于汽油发动机 采用的是对混和良好的混和气点火的方式，产生不完全燃烧的 燃烧过程少，排放量也可以控制在较少。
柴油发动机在汽车的内燃机当中热效率最高，燃料 消费率较小。另一方面，因为汽油发动机比柴油发动 机的热效率差，燃料消费率就高。因此，CO2的排放 量也多。
由于柴油发动机是在相对于燃料而言，空气的量较充 分的状态下燃烧的。汽油发动机的燃料和空气的比例大 致相同，燃烧时会产生局部的氧分不足，使HC与CO的排 放量增多。。
喷
油
器
的
基
本
检
查
四、喷油泵
喷油泵的功用是按照柴油机的运行工况和气缸工作 顺序，以一定的规律，定时定量地向喷油器输送高压 燃油。多缸车用柴油机的喷油泵应满足下列要求：
1.各缸供油量相等。在标定工况下各缸供油量相差不 超过3%～4%。喷油泵的供油量应随柴油机工况的变化 而变化，为此喷油泵必须有供油量调节机构。 2.各缸供油提前角相同，误差小于0.5°～1°曲轴转 角。供油提前角也应随柴油机工况的变化而变化，为 此应装臵喷油提前器。 3.各缸供油持续角一致。 4.能迅速停止供油，以防止喷油器发生滴漏现象。