摘 要：空氣質量問題是目前各大城市需要重點解決的環境問題之一，因為其對打造宜居城市環境有非常重要的意義。對現階段的城市空氣環境做分析研究可知汽車尾氣的大量排放對空氣質量造成了顯著的影響，因此在實踐中為了改善大氣質量，控制排放等措施的采取非常關鍵。對汽車尾氣排放問題做綜合討論可知，要有效的控制排放，需要對柴油機尾氣排放當中的碳煙和氮氧化物進行控制，電控高壓共軌燃油系統在具體利用中可以有效的改善燃油的噴霧特性以及燃燒進程，在柴油器尾氣控制方面發揮著重要的作用，所以文章就相關的內容進行分析，旨在為實踐提供幫助與指導。
關鍵詞：柴油機 高壓共軌電控燃油系統 優化 排放控制
柴油機在社會應用實踐中有諸多優勢，比如功率密度大、熱效率較高、耐久可靠、經濟性好等，這些優勢使得柴油機在轎車、機車、船舶等領域得到了廣泛的應用。對柴油機的現實應用做分析可知在重型貨車中，柴油機占據著主導地位，且在輕型車領域，其應用范圍也在不斷的擴大[1]。我國柴油機市場發展迅速，目前已經具有了非常大的規模。總結當前柴油機的具體應用發現其存在著非常顯著的環境問題，比如與汽油機相比，柴油機排放的氮氧化物和顆粒物比較高。基于統計數據進行對比，大氣中存在的氮氧化物和顆粒物，柴油機車的排放占比為70%和90%，所以在實踐中，為了充分的發揮柴油機的優勢，且要實現柴油機污染物排放控制，需要對柴油機的具體應用做分析，并針對實踐采用合理的控制手段。
1 柴油機污染物排放機理分析
要在車輛尾氣排放實踐中實現污染物的控制，首先需要明確污染物的生成機理。就柴油機污染物排放分析來看，主要的污染物有一氧化碳、氮氧化物、碳氫產物以及顆粒物。不同的污染物產生機理不同，以下是具體的分析。
1)一氧化碳的生成[2]。在柴油機的應用實踐中產生的一氧化碳實際是柴油在燃燒的過程中所生成的中間產物。柴油機的燃燒方式為擴散，所以會存在部分燃油和空氣混合不充分的情況，這種情況下會出現局部過量空氣系數小于1，這些過濃的混合氣體因為缺氧，所以只能部分氧化，由此產生了中間產物一氧化碳。2)碳氫產物。柴油機所排放的碳氫產物主要由燃燒過程產生。對比分析汽油機運行過程排放的碳氫會發現柴油機運行過程中所排放的碳氫具有兩個顯著的特點，分別是分子量大和沸點高。對柴油機碳氫的具體排放做分析，其生成與噴油器的結構有很大的關系，與工況也有顯著的聯系。3)氮氧化物的生成。對柴油機排出的氮氧化物做總結可知其主要有一氧化氮和二氧化氮兩種，其中占絕大多數的是一氧化氮。分析一氧化氮的具體來源可知空氣當中的氮氣與含氮有機物是主要來源。基于目前的研究資料可知，一氧化氮的具體生成主要有4種，分別是熱力一氧化氮、順發一氧化氮、燃油一氧化氮和二氧化氮生成的一氧化氮。4)顆粒物的生成[3]。對柴油機的燃燒過程進行分析可知顆粒物的生成主要是因為在燃燒的過程中存在著燃油和空氣混合不均、局部過濃且高溫缺氧的情況。對顆粒物的具體構成進行分析可知其有不可溶性有機物與可溶性有機物。
2 高壓共軌電控燃油系統優化和排放控制
柴油機在應用的過程中產生的尾氣會造成比較嚴重的大氣污染，所以出于環境保護的目的，國家規定了柴油機污染排放的具體標準。基于具體標準，國內相關機構積極的展開了污染控制技術的研究，其中應用價值顯著的便是高壓共軌燃油噴射技術[4]。為了充分的發揮該技術優勢，同時解決技術應用過程中可能潛在的問題，基于試驗分析的方式對高壓共軌電控燃油系統進行建設與優化，同時基于該系統強調污染排放控制，這于實踐工作開展幫助巨大。
2.1 高壓共軌電控燃油系統優化
柴油機的主要性能參數如表1所示，在高壓共軌燃油控制系統的優化實踐中，為了獲取更好的優化結果，采用模擬計算和試驗分析的方式做綜合討論。就模擬計算工作的具體開展來看，其主要的工作為：基于FIRE軟件進行柴油機燃燒室模型的建設，在建設的過程中對其進行動網格的劃分，然后在對比實驗圖的基礎上對模型的準確性做驗證。在試驗中柴油機缸內的燃燒過程由燃空當量比、缸內壓力以及缸內溫度場的具體變化所反映，基于具體的變化反映對孔直噴和噴油正時對缸內混合氣的形成、燃燒過程以及對柴油機的排放影響做具體分析。
基于試驗獲取數據進行分析可知：噴孔直徑噴對缸內溫度和壓力有顯著的影響。圖1是噴孔直徑對缸內溫度和壓力的影響曲線圖。基于變化曲線做分析可知噴孔直徑越小的時候，缸內燃燒的壓力和溫度的峰值會越高。基于這種情況做原因分析可知，當噴油量保持固定的時候，噴油孔徑越小，燃油噴霧會越細，此時所射出的油粒越小[5]。在試驗中對噴油進行提前，發現噴油提前延長滯燃期后缸內的壓力和溫度會逐漸的增大，這樣一來，壓力的溫度的峰值會提前出現。延遲噴油會降低缸內的溫度，這對于氮氧化物的排放減少有積極的意義。基于上述的分析可知在總噴油量一定的情況下增大后噴油量，缸內的壓力峰值會出現下降情況，缸內的溫度值也會出現下降。但是最終的排溫升高，主燃放熱率峰值略微下降，然后燃放熱率峰值也會下降。在增大主——后噴油間隔角的時候缸內的壓力峰值會出現稍稍下降的局面，此時后燃階段的溫度會減小，所以后燃達到放熱率峰值的時刻會推遲，其峰值會出現明顯的下降情況。
2.2 排放控制
基于試驗對噴油器的匹配試驗和燃油噴射系統的部分參數進行優化，通過試驗對比可知，燃油器噴孔直徑、油嘴的伸出量、軌壓、主噴正時、后噴量以及主-后噴間隔角等參數對試驗柴油機的排放和燃油經濟性有顯著的影響，且試驗結果為實踐中的柴油機性能優化提供了多方面的參考內容。基于具體的試驗結果來看，在噴孔的直徑增大到特定值的時候柴油機的氮氧化物排放量會有顯著的減少，但是其余的污染物，比如顆粒物、一氧化碳等會有顯著的增加。基于此，為了讓各種污染物的排放均達到理想的狀態，需要對噴孔的直徑做折中分析。對不同油嘴伸出量下柴油機外特性煙度和燃油消耗率做分析可知噴油嘴的伸出量為3.03mm時最為合適[6]。試驗表明，軌壓較大的時候能夠降低煙度以及燃油消耗率，而且在主噴正時推遲的情況下，氮氧化物的排放會顯著降低。需要注意的是在后噴油量明顯增加的情況下氮氧化物的排放量有所降低，不過燃油的消耗率會顯著的增大，此時的一氧化碳、碳氫和煙度排放會呈現先降低后上升的趨勢。基于單次噴射對比結果可知，采用后噴射方式，氮氧化物和煙度的排放會明顯降低，不過后噴射方式會導致燃油消耗增加。基于此，采用合理的后噴射參數實現柴油機燃油消耗率的折中優化。
3 結束語
綜上所述，柴油機在應用的過程中會產生大量的污染物，這些污染物對空氣質量的影響是顯著的，所以基于污染控制目標對污染排放進行控制意義顯著。通過模擬仿真和實驗分析的方式對柴油機高壓共軌電控燃油系統優化以及排放問題做具體分析，明確系統優化的方向和排放控制的具體措施，這于實踐工作開展指導意義顯著。
參考文獻：
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[6]馬勇，解亮，南出勇.高軌壓燃燒系統對車用柴油機性能及排放的影響研究[J].汽車技術.2020，000(001)：44-47.
