【摘要】：機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放威脅環(huán)境安全,為保護(hù)空氣環(huán)境,國(guó)家陸續(xù)推行越來(lái)越嚴(yán)格的排放法規(guī)。各大柴油機(jī)廠(chǎng)商和汽車(chē)零部件廠(chǎng)商分別推出自己的尾氣后處理系統(tǒng),以滿(mǎn)足排放法規(guī)的要求。SCR技術(shù)通過(guò)將尿素噴射到尾氣中使氮氧化物還原成水和氮?dú)獾姆绞綔p少污染物的排放,是目前柴油機(jī)尾氣處理采用的主要方式之一。尿素噴嘴是SCR系統(tǒng)的關(guān)鍵部件,有氣助式和非氣助式兩種型式。非氣助式尿素噴嘴系統(tǒng)簡(jiǎn)單,適用車(chē)型廣而獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。這種噴嘴一般由霧化機(jī)構(gòu)和快速啟閉控制部件組成,工作環(huán)境溫度高、低壓霧化性能及噴射精度要求嚴(yán)格,目前市場(chǎng)主要被國(guó)外產(chǎn)品所占領(lǐng)。本論文針對(duì)國(guó)內(nèi)某型柴油機(jī)需求,自主研制了一種非氣助式尿素噴嘴,論文的具體工作如下。提出了一種新型尿素噴嘴結(jié)構(gòu);應(yīng)用修正最大流量系數(shù)法進(jìn)行霧化機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),并對(duì)低壓下霧化效果進(jìn)行優(yōu)化;對(duì)噴嘴流道基本參數(shù)和縫隙流對(duì)霧化效果的影響進(jìn)行了分析,計(jì)算了環(huán)形縫隙流對(duì)閥芯的粘性阻力。根據(jù)密封比壓的要求,對(duì)錐閥進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算,并通過(guò)APDL仿真對(duì)錐閥密封副的接觸比壓進(jìn)行了校核。根據(jù)吸力需求進(jìn)行電磁鐵設(shè)計(jì),并應(yīng)用Maxwell和Simulink進(jìn)行閥芯運(yùn)動(dòng)仿真,計(jì)算閥芯響應(yīng)速度;應(yīng)用Fluent對(duì)噴嘴工作時(shí)溫度分布進(jìn)行分析,校核工作溫度下電磁鐵性能。為尿素噴嘴搭建性能試驗(yàn)臺(tái),測(cè)定了天納克、博世尿素噴嘴的霧化性能及自研尿素噴嘴的霧化和控制性能。試驗(yàn)結(jié)果表明自研尿素噴嘴的流量和霧化角滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,平均霧粒直徑達(dá)到博世和天納克尿素噴嘴的同等水平。額定壓力下,隨著通電時(shí)間比的增加尿素噴嘴流量線(xiàn)性增加,控制性能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
【圖文】：

和汽油機(jī)的尾氣污染物主要有 CO、HC、NOX和碳煙微粒（P比高，熱效率高，燃料不易揮發(fā)，尾氣中的 CO 和 HC 的含NOX排放量主要和氣缸中的最高溫度相關(guān)，柴油機(jī)氣缸中最NOX排放量與汽油機(jī)相當(dāng)。柴油燃料碳鏈長(zhǎng)、餾分重，燃料柴油機(jī)尾氣中 PM 含量遠(yuǎn)高于汽油機(jī)，因此，柴油機(jī)的尾氣氣中的 NOX和 PM 進(jìn)行處理，以滿(mǎn)足排放法規(guī)要求[12]。國(guó)放氮氧化物（NOX）和碳煙顆粒（PM）含量要求越來(lái)越嚴(yán)格開(kāi)發(fā)尾氣后處理系統(tǒng)。不同廠(chǎng)家的尾氣后處理產(chǎn)品各有不同后處理系統(tǒng)的原理主要有兩種：第一種是 EGR+DPF 路線(xiàn)，R 路線(xiàn)。技術(shù)全稱(chēng)廢氣再循環(huán)技術(shù)（Exhaust Gas Recirculation）是指工況（功率、轉(zhuǎn)速）適時(shí)開(kāi)啟 EGR 閥，使發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管廢進(jìn)入進(jìn)氣管與新鮮空氣混合再次進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸參與燃料 為典型 EGR 系統(tǒng)原理圖，EGR 系統(tǒng)主要包含排氣管、EGR 冷氣回流環(huán)路和 EGR 閥的控制機(jī)構(gòu)組成。

使氣缸中的最高溫度低于 NOx 生成的臨界溫度，從而在源頭上減生成[14]。雖然通過(guò)減小供油提前角和增大 EGR 率都能有效降低發(fā)動(dòng)爆壓和最高溫度從而有效減少 NOx 的產(chǎn)生，，但是增大 EGR 率所造成上升更小，因此內(nèi)燃機(jī)廠(chǎng)商在選擇降低 NOx 的手段時(shí)傾向于使用 EGGR 技術(shù)雖然從源頭上防止了氮氧化物的生成，但是也帶來(lái)一系列其他氣供應(yīng)不充足，燃料燃燒不充分，造成發(fā)動(dòng)機(jī)效率降低，尾氣中顆粒并使尾氣煙度提高，因此，為達(dá)到國(guó) W 排放標(biāo)準(zhǔn)，使用 EGR 技術(shù)作手段的車(chē)輛需要加裝顆粒捕集器（DPF）對(duì)尾氣中的顆粒物進(jìn)行處理（DPF）在工作時(shí)會(huì)捕集發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)尾氣中排放的顆粒，然后通過(guò)集到一起的顆粒氧化燃燒消耗掉，從而降低尾氣中顆粒物的含量。然器本身對(duì)燃料中的硫含量比較敏感，當(dāng)燃油中硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò) 0.005%器就會(huì)發(fā)生硫中毒，不能正常工作，此外，顆粒捕集器需要定期再生集器的再生技術(shù)本身抗硫中毒能力更差[15]。EGR 技術(shù)油耗高、抗硫中粒捕集器再生困難等問(wèn)題限制了 EGR 技術(shù)的推廣[16-18]。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：U464.172

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2601518