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IDID 探究柴油機噴油嘴內(nèi)部積碳和解決方案

發(fā)布時間:2013-04-15

 

 The Lowdown on IDID Pursuing the Causes of,and Solutions for,Internal Diesel-injector Deposits.

 

先進的噴油嘴技術正面臨著巨大的挑戰(zhàn),它有可能抵消發(fā)動機設計優(yōu)化所帶來的益處。柴油噴嘴內(nèi)部積碳(IDID)在實際應用中被越來越多地觀察到—IDID會損壞噴嘴、降低燃油效率。找到IDID問題的解決方案異常重要。

為了滿足環(huán)保法規(guī)要求、追求效率和更低排放,發(fā)動機制造商在發(fā)動機設計上采用了大量技術。但是,先進的柴油噴嘴技術,正面臨著巨大的挑戰(zhàn),它有可能抵消發(fā)動機設計優(yōu)化所帶來的益處。噴油嘴內(nèi)部積碳(IDID)或描述為“噴嘴粘滯”,在實際應用中被越來越多的觀察到—IDID會對噴嘴造成損害。

積碳擾亂燃燒過程,會造成一系列潛在的負面結(jié)果。IDID能過抑制或完全阻止噴嘴內(nèi)部關鍵部件的運動,這就會擾亂噴油時間和噴到氣缸內(nèi)的柴油量,從而引起燃燒問題,降低燃油效率,使得動力下降和排放增加。在極端情況下,甚至造成發(fā)動機故障。

小部件—大問題

只要柴油噴嘴持續(xù)使用,IDID就不斷形成并積累,加之先進的共軌系統(tǒng)自身因素,這些積碳的生產(chǎn)已經(jīng)成為一個不小的問題。

其中一個因素是最新共軌系統(tǒng)的運行壓力更高,在2000030000磅每平方英寸之間。同時共軌系統(tǒng)還在超過200℃更高溫度下工作。當柴油在如此高溫、高壓下通過該系統(tǒng),柴油就會在噴嘴內(nèi)部發(fā)生化學反應,造成負面結(jié)果。當一些高壓柴油反向循環(huán)回柴油箱時,會再次循環(huán)回噴嘴,生成積碳,造成發(fā)動機性能降低。這種積碳不以往更牢固,以前的積碳控制添加劑技術對這種積碳并不起作用。

老式的噴嘴頂針像人的手指一樣,長達6英寸,重達1/4磅或更高,盡管也有IDID存在,但頂針自身重量和控制移動的機械力量可以確保他們能夠供應柴油,只能性能相對下降。

當今的“性能提升——排放降低”新發(fā)動機技術依賴于更小、更輕和更復雜的部件。噴嘴的頂針可能只有1.5英寸長,厚度不超過圓珠筆筆芯。在積碳存在的情況下,低的活動性就更容易造成噴嘴頂針粘滯。

問題規(guī)模

IDID的問題很普遍。在美國,主要針對重負荷柴油發(fā)動機,特別是非公路設施,原因是由于高壓共軌使用廣泛,而其對IDID更敏感。所以高負荷工作循環(huán)造成IDID在非公路設施上普遍存在的一個主要原因。

在歐洲,問題主要出現(xiàn)在柴油轎車上,這也是市場上主要的柴油動力車輛。

許多制造商已經(jīng)意識到這個問題,且正在尋找解決方案。在美國,重負荷發(fā)動機協(xié)會已經(jīng)同CRC合作;在歐洲,歐洲汽車制造商協(xié)會已經(jīng)將IDID單獨列出并予以重視。這個問題也已經(jīng)引起了主要噴嘴制造商的注意。

尋找解決方案

問題調(diào)查通常始于對積碳的分析和對損壞或失效噴嘴的物理分析。OEM提供返回的噴嘴給添加劑公司和油公司以及工行業(yè)協(xié)會,進行多方合作。對積碳的化學結(jié)構(gòu)分析為更進一步的研究提供有益的線索?;谶@些線索,再進行模擬實驗,用設備或臺架來驗證可能的原因。

掃描電鏡顯微鏡成像、能量分散X射線光譜分析和對積碳進行FTIR的結(jié)果分析和質(zhì)譜分析,提供了很多有價值的證據(jù)。

發(fā)動機臺架試驗室下一步。盡管現(xiàn)在尚沒有IDID的行業(yè)標準,但是仍有很多試驗方法涉及到噴嘴積碳問題。

在路博潤的試驗中主要觀察四個可變因素:

1、功率損失

2、排氣溫度變化

3、試驗結(jié)束后拆卸噴嘴的難度(粘滯)

4、視覺確認積碳量

這個試驗驗證了皂狀積碳和漆膜積碳的存在。當IDID組分被高劑量加入后,羧酸的皂狀積碳出現(xiàn)得非??欤ǖ陀?/span>8小時)。按照柴油中發(fā)現(xiàn)的一般劑量,添加IDID組分到柴油中,積碳也生成了,盡管要造成發(fā)動機功能變化需要的時間較長。

接近答案

由于不可能完全消除IDID生成,就必須采用積碳控制方案。現(xiàn)代先進的積碳控制必須能夠解決噴嘴外部積碳和IDID,也必須同最新的柴油發(fā)動機和已經(jīng)工作幾百萬英里的舊發(fā)動機相適應。當然,他們得在不損害使用低硫柴油帶來的優(yōu)異性能的前提下抑制積碳。

還有其他解決方案,包括:

1、改進煉油工藝和燃油分運,提高燃油品質(zhì);

2、設計更高性能的噴嘴,提供既能滿足當今高性能、低排放發(fā)動機的需要,同時具有較高的抗積碳能力。

結(jié)論

由于高壓共軌系統(tǒng)越來越廣泛地使用于公路和非公路,找到解決IDID問題方案就變得異常重要!

不斷發(fā)展的先進發(fā)動機技術無疑會不斷創(chuàng)造越來越強的動力和節(jié)油的柴油發(fā)動機,同時會對燃油提出更高的要求。燃油則必須通過升級來解決新的問題,比如IDID。添加劑,無論是在煉油廠、輸油線或直接添加到車的郵箱中,都會在油品差異化上持續(xù)起到關鍵作用。