對我國中重柴油機排放控制研究策略分析

谷 雨

（中國汽車工程研究院股份有限公司 重慶 404100）

柴油機憑借其熱效率較高且經濟性突出的特點，保障了巨大動力的輸出，因此被廣泛運用在大型汽車以及大型工程機械上。柴油機的CO、HC排放量較低，其燃燒后排放的主要廢氣中固體顆粒以及氮氧化合物含量較高，因此對于柴油機的排放控制成了本行業的一個社會性問題，眾多西方國家在意識到這一問題后出臺了政策規范限制柴油機的排放規格。本文通過研究柴油機的運行機理后，通過機體的前期設置以及運行后自凈功能的提升以生產企業的角度作出相應的研究策略。

1 廢氣生成的原因

柴油機排放廢氣中氮氣占據最主要位置，約占75.2%，其次為燃燒不充分的氧氣，二氧化碳，其有害物質的排放只占0.8%，有害物質主要由氮氧化物，一氧化碳，以及固體顆粒等組成。其中，氮氧化物主要指一氧化氮，其排放量受燃燒時氣缸中溫度空間以及燃燒時間的影響。而柴油機一氧化碳的產生也是由于燃燒不充分產生的，由于燃點溫度不均衡或缺氧導致[1]。另外，未燃燒充分的HC氣體也是廢氣組成的重要部分。受噴油器的霧化特性影響，縫隙效應也是發動機排氣管中HC的主要來源。

2 排放控制裝置的研究

現有的柴油機廢氣排放控制技術主要有氧化催化器加廢氣再循環技術（D OC＋E G R）、選擇性催化還原（S C R）、顆粒捕集器（D P F）等技術。現今，國內重型柴油機的運用表明選擇性催化（SCR）還原技術最適合國IV重型車用柴油機。2010的商務年會上中國重汽曾宣告在高壓共軌基礎上采用選擇性催化還原對尾氣進行后處理。除此之外，國內眾柴油機生產企業例如上柴也采用了高壓共軌+選擇性催化還原技術，相對于不同的環境工作情況，柴油機安裝設備相對構造的需要，個別時候采用的排放控制裝置可以靈活改變。

一般意義上講，柴油含硫量嚴重影響柴油機排放控制。而選擇性催化還原器，相對穩定，受硫的影響較小且二氧化氮排放量低，對機油性能也沒有過多要求。

3 柴油機排放控制措施

3.1 機前處理

3.1.1 所謂機前處理是指對于進入氣缸內燃燒做功的物質進行之前的改進，主要有兩方面，一是氧氣供應的充足，二是指燃料即柴油的改進。氧氣的供應充足是保證燃料的前提和客觀原因，需要設置合理的氣門規格，保證氧氣進氣和排氣的順暢。重點是對柴油本身質量的提高，主要的措施有：①根據柴油的餾程提高其十六烷值，從而減少化學反應中對于氮氧化合物及固體顆粒的產生。②減少柴油機的含硫量，盡量控制在0.005%以下，這樣能有效減少柴油機中PM氣體的排量。③降低餾出點，這就保證了PM構成物的減少。④對柴油進行乳化處理，通過適時降溫和適時觸發劇烈燃燒從而減少氮氧化合物的排量。⑤還有一種重要的措施是通過加入添加劑使未燃燒充分的固體顆粒再燃燒，從而保障資源的循環重復利用。這也是常見的方式[2]。

3.1.2 凈化裝置

凈化裝置是指利用化學原理，阻止燃料在燃燒過程中有害廢氣的的組成，從化學角度，抑制元素的組合或者使用添加劑使物質發生再反應，這就能保證元素不能按照既定的結果產生，這種措施，更具科技行，從側面使資源得到充分的利用，可以作為一項重要措施來研究。

3.2 機后處理技術

通過利用濾清凈化裝置及催化轉化器，對產生的廢氣，尤其顆粒進行過濾，現在通常運用的技術還有在過濾系統中裝置具有化學吸收和反應的物質。

3.3 電控高壓共軌

濰柴藍擎WP中的幾款柴油機中于2009年里用電控高壓共軌技術后，10L及12L國Ⅲ電控高壓共軌柴油機銷量超過了50萬臺，相比2008年，以每年30%以上的平均增長率上漲。電控高壓共軌技術的優點主要有：①為機體提供最高的噴油壓力，確保燃燒不充分不會因噴油問題而產生。這也保證了燃油量的靈活控制，實現了低排放和低油耗。②對于電控系統而言，其采用Bosch電控單元，此裝置具有穩定的系統處理能力，實現了多層次的系統保護，另外在發生錯誤時能實現更便捷的檢查和修理途徑。這也保證了柴油機的安全性和可靠性。

2009年，濰柴還提出了，對藍擎WP12系列的最前沿產品12L柴油機進行升級，其構造采用四氣門進，依然采用電控高壓共軌裝置，為了滿足國Ⅳ柴油機核心技術的要求，其以節能和低排放特性方向發展。

4 結語

在新的歷史時期，我國的中重型柴油機企業應以市場導向為原則對設備進行技術革命性的更新，相互競爭，同時在新的政策鼓勵下也應相互學習和交流，以東風汽車制造廠，中國一汽，中國重汽為例，通過技術交流和進步趕上西方發達國家水平。十八大上，五位一體的提出對于重工來說更是一個不小的挑戰，怎樣響應國家號召實現真正的低碳經濟，還需要各企業及政府的通力合作。

[1]王文山.柴油機的排放.機械工業出版社.2010(08).

[2]韓玉敏.排放控制系統.化學工業出版社.