柴油機(jī)微粒排放凈化技術(shù)研究

苑風(fēng)云，陳肖媛

（青島黃海學(xué)院，山東 青島 266427）

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柴油機(jī)微粒排放凈化技術(shù)研究

苑風(fēng)云，陳肖媛

（青島黃海學(xué)院，山東 青島 266427）

對(duì)柴油機(jī)微粒排放物的危害進(jìn)行了介紹，得出研究微粒排放凈化技術(shù)的重要性，然后針對(duì)微粒排放闡述了凈化技術(shù)的研究現(xiàn)狀及未來發(fā)展動(dòng)向。

微粒；凈化技術(shù)；柴油機(jī)

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.06.028

CLC NO.: TK421+.5 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)06-81-02

1、柴油機(jī)微粒排放物的危害

柴油機(jī)因?yàn)榫哂休^高的壓縮比，燃油消耗量要比汽油機(jī)汽車減少將近30%。另外，其還具有較長的壽命。這兩大優(yōu)點(diǎn)使得柴油機(jī)相較于汽油機(jī)具有較大優(yōu)勢(shì)。但柴油機(jī)的微粒排放物較多，從而使其優(yōu)勢(shì)大打折扣[1-2]。

圖1　柴油機(jī)微粒排放物

柴油機(jī)微粒排放物（見圖 1）將對(duì)人體健康造成很大傷害。研究顯示：直徑越小的微粒，其在空氣中漂浮的時(shí)間越久，這時(shí)被人體吸入就會(huì)造成各種疾病，如慢性肺炎、哮喘等。另外，微粒也可利用空氣的流動(dòng)進(jìn)行輸送，從而擴(kuò)大污染范圍。微粒越小，其污染范圍也將越大。由此可以看出，研究高效的柴油機(jī)微粒排放凈化技術(shù)是當(dāng)前刻不容緩的一項(xiàng)任務(wù)。

2、柴油機(jī)微粒排放物凈化技術(shù)

微粒排放物產(chǎn)生的最主要原因是燃料燃燒不完全，因此可針對(duì)此原因采取相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部及外部的凈化措施。

2.1柴油品質(zhì)

柴油品質(zhì)可用十六烷值、黏度和凝固點(diǎn)來評(píng)定。十六烷值越高，則柴油的燃燒性越好。目前，中石油和中石化的柴油品質(zhì)相對(duì)較好。另外，采用含氧添加劑柴油、低硫柴油[3]及揮發(fā)性較好的柴油均可有效降低微粒排放物的產(chǎn)生。

2.2柴油機(jī)結(jié)構(gòu)

通過柴油品質(zhì)的提高，可在源頭上降低微粒排放物的產(chǎn)生，但柴油燃燒的環(huán)境-柴油機(jī)內(nèi)部的改進(jìn)同樣可對(duì)微粒排放物的產(chǎn)生起到一定抑制作用。

通過改變?nèi)紵倚螤?，尤其是燃燒室入口及出口的大小，可使進(jìn)入燃燒室內(nèi)部的柴油及空氣迅速混合均勻，提高燃燒質(zhì)量，減少微粒排放物的產(chǎn)生。期間也可利用高性能噴油泵將柴油噴入燃燒室，從而提高柴油的霧化效果，同樣可降低微粒排放物的數(shù)量。

除了從柴油方面入手外，我們也可通過改變進(jìn)氣量來提高柴油的燃燒質(zhì)量。如增加進(jìn)氣門數(shù)量、對(duì)充進(jìn)的空氣進(jìn)行增壓等均可減小進(jìn)氣阻力，增加進(jìn)氣量，從而使柴油得到充分燃燒，減少微粒排放物。

以上措施均可從發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部開始遏制微粒排放物的產(chǎn)生，但其效果還是無法完全滿足排放法規(guī)，仍需通過采取適當(dāng)?shù)牟裼蜋C(jī)機(jī)外凈化措施。

2.3微粒捕集器

圖2　微粒捕集器

對(duì)于微粒捕集器（如圖2），其最主要的部分就是濾芯。濾芯的好壞決定了微粒捕集器的工作能力、使用壽命的大小。其制作材料一般為陶瓷纖維、泡沫陶瓷、金屬纖維等[4]，但我國目前廣泛應(yīng)用的還是泡沫陶瓷。不管是何種材料制成的，其過濾效果也是有一定限度的，如果超過了該限度，則使微粒捕集器背部受到的壓力增大，從而導(dǎo)致過濾效果的下降，整車的經(jīng)濟(jì)性同樣也會(huì)降低。

針對(duì)上述問題，國內(nèi)外提出了多種解決辦法：（1）供給燃油到入口處加設(shè)的燃燒器，然后點(diǎn)燃微粒；（2）對(duì)微粒捕集器進(jìn)行電加熱，使超量的微粒燃燒掉；（3）采用一定機(jī)械方法使微粒捕集器振動(dòng)，從而減少積存微粒；（4）在微粒捕集器后面安裝空壓機(jī)，利用壓縮空氣吹掉微粒。

2.4靜電捕集器

靜電捕集器顧名思義就是利用靜電從排氣中分離出微粒排放物，它是利用兩個(gè)電極（放電極和集粒極）來連接高壓電的兩個(gè)極端。然后利用電極附近電場(chǎng)力的作用將排出的廢氣進(jìn)行電離，得到氣態(tài)離子，當(dāng)廢氣中的微粒排放物遇到氣態(tài)離子時(shí)也就帶上了電，從而在集粒極周圍電場(chǎng)力處聚集，最終達(dá)到凈化廢氣的目的。該捕集器所能捕集微粒的直徑范圍比較寬，因此應(yīng)用比較廣泛。但其使用還是有一定問題的，那就是高壓電的供應(yīng)，相信這一問題解決后，其應(yīng)用也會(huì)越廣泛。

2.5氧化催化器

產(chǎn)生微粒排放物的最主要原因就是柴油燃燒不完全，因此，可在排氣管處接氧化催化器[5]，使微粒排放物中的 SOF得以抑制?？梢?，氧化催化器的工作原理對(duì)于柴油機(jī)與汽油機(jī)是比較相似的，均是蜂窩構(gòu)造的，當(dāng)廢氣通過蜂窩式的氧化催化器時(shí)即可與其中的催化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

2.6旋流凈化器

除了上述凈化技術(shù)外，對(duì)于直徑較大的微粒排放物也可利用離心力的作用對(duì)微粒進(jìn)行分離，目前在柴油機(jī)的微粒排放物凈化方面就采用了旋流凈化器，利用其使排出的廢氣做高速旋轉(zhuǎn)，然后利用微粒的離心力達(dá)到分離的目的。此時(shí)為了捕集較多微粒，所用凈化器的內(nèi)壁應(yīng)具有較強(qiáng)的吸附能力。

3、結(jié)論

減少微粒排放物是提高柴油機(jī)應(yīng)用廣泛性的關(guān)鍵，本文從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了闡述：（1）柴油品質(zhì)；（2）柴油機(jī)結(jié)構(gòu)；（3）機(jī)外凈化措施。目前，對(duì)于柴油機(jī)汽車的微粒排放物的排放標(biāo)準(zhǔn)越來越高，僅從其中的一個(gè)方面考慮顯然是不夠的，而三方面結(jié)合考慮將成為必然趨勢(shì)。由此可見，今后微粒排放物凈化技術(shù)的研究重點(diǎn)將是柴油品質(zhì)、柴油機(jī)結(jié)構(gòu)及機(jī)外凈化措施三者的最佳結(jié)合。

[1] 張屹峰,宋毓.柴油車排放污染危害與防治對(duì)策[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì),2015,3(325):85-86.

[2] 王秀葉,劉志霞.柴油機(jī)微粒排放控制技術(shù)研究進(jìn)展[J].山東建筑大學(xué)學(xué)報(bào),2014,29(6):551-557.

[3] 王曉丹,孫萬臣等.燃料含硫量及運(yùn)轉(zhuǎn)條件對(duì)高壓共軌柴油機(jī)微粒排放粒度分布的影響[J].汽車工程,2013,35(11):966-971.

[4] 資新運(yùn),張衛(wèi)鋒,徐正飛等.柴油機(jī)微粒捕集器技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2011,34(12):143-147.

[5] 楊輝,張兆明.EGR+DPF系統(tǒng)降低柴油機(jī)的排放[J].柴油機(jī)設(shè)計(jì)與制造,2013,(2):5-9.

Diesel particulate emission purification technology research

Yuan Fengyun, Chen Xiaoyuan
( The Yellow Sea Qingdao College, Shandong Qingdao 266427 )

The harm of diesel particulate emissions are introduced, it is concluded that the importance of the study of particulate emissions purification technology, based on the study of particle emission purification technology is expounded current situation and development trend in the future.

Particles; purification technology; the diesel engine

苑風(fēng)云，就職于青島黃海學(xué)院，主要研究方向：車輛智能化檢測(cè)與診斷。

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1671-7988 （2016）06-81-02