柴油機有害排放物控制技術的新發展

韓四海

摘 要：隨著技術的不斷更新，發動機燃油供給系統進入了共軌時代，而燃油共軌噴射壓力是影響發動機燃燒的關鍵因素。共軌壓力越大，噴嘴噴射油束霧化效果越好，油氣混合更加均勻，更有利于發動機燃燒，從而提高發動機性能和降低污染物排放量。發動機的燃燒與燃油、空氣的混合密切相關，所以單純提高軌壓只能實現部分燃燒優化，若要實現最佳狀態的缸內燃燒，還需選擇最佳的燃燒室和氣道與之匹配。如今突出的環境惡化問題越來越受到人們的重視，特別是新的社會觀念：環保意識，不斷深入人心，并且得到大家一直的認可。而對于柴油機的廢氣排放，有三大人所共知的特點：流動性強、擴散性大、持續時間長。因此，針對柴油機有害排放物的研究，有著非常重要的意義。鑒于此，文章結合筆者多年工作經驗，對柴油機有害排放物控制技術的新發展提出了一些建議。

關鍵詞：柴油機;有害排放物;控制技術的新發展

0 引言

近些年以來，技術人員正在著眼于控制柴油機排放有害物質的技術手段研發，并且體現為明顯的成效性。各地通過推行排放物凈化以及排放物控制的新型技術措施，應當能做到在根源上消除柴油機排出的各類污染物質，對于民眾健康提供更多的保障。

1 柴油機排放機內凈化技術

1.1 采用多氣門技術、可變氣門正時及升程控制

采用上述措施對進氣系統進行改進，以提高充量系數、便于紊流的形成及實現換氣過程的優化控制來達到改善發動機動力性和排放性能的目的。

1.2 可變渦流技術

適當的湍流強度能夠提高火焰的傳播速度和燃燒效率，進而提高發動機的排放水平。該項技術目前已經得到了廣泛的研究并被應用于實際產品當中，其主要根據發動機曲軸轉速為氣缸提供變化的渦流，技術核心是可變渦流控制裝置。

1.3 采用低污染燃燒系統

柴油機燃燒技術是改善柴油機動力經濟性和排放性的本質和關鍵，而由于傳統柴油機的擴散燃燒所共有的局限性，柴油機排放的NOx和PM很難同時得到改善。

2 柴油機廢棄排放的有害物質

柴油機主要的排放物為：一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOX）、碳氫（THC）和顆粒物（PM），其中NOX及PM在排氣中占比較高。PM的直徑在10到100納米之間，以固態形式存在;其余排放物主要以氣態形式存在于空氣中。

3 柴油機有害排放物控制技術的新發展

3.1 運用顆粒過濾的處理技術手段

顆粒再生與顆粒過濾的處理技術手段主要著眼于凈化有害顆粒，此項技術手段需要借助再生裝置才能得以完成。通常來講，運用顆粒過濾裝置可以達到80%左右的煙塵顆粒過濾比例。在整個過濾器的結構內部，濾芯構成了最關鍵的過濾部件，因此濾芯的性能將會直接決定整個過濾器裝置的運行年限以及運行可靠性。

3.2 運用氧化催化器進行處理

在柴油機系統的內部，氧化催化器對于有機質的可溶性成分以及燃氣都能做到全面進行濾除，因此體現了重要的作用。具體對于氧化催化器而言，其主要運用了稀有貴金屬的催化劑成分，并且在表面載體的特定部位附著二氧化硅與氧化鋁浸泡后的稀有金屬物質。在此基礎上，催化劑就可以促進有害物質實現全面的轉化，最終將其轉變成無毒害的物質。

3.3 凈化后的有害排放物處理技術

技術人員對于柴油系統噴射油液的速度與效率也要進行全面的改進，確保體現最大化的油液噴射效應。在目前的現狀下，對于柴油機系統已經能夠運用雙彈簧的新型噴油器來進行控制，該技術手段對于排放氮氧化物以及碳顆粒可以體現明顯的抑制效果。并且，對于系統內部的中央燃燒室也要運用科學方式來進行合理布置，對于室內的氣流分布以及燃油分布狀態予以顯著改善，確保能做到充分混合空氣與燃油物質，同時達到顆粒排放比例明顯減少的效果。

3.4 旋風分離技術

該技術可用于柴油機微粒排放控制方面，由于現代柴油機排放的微粒粒徑小（大多在數微米以下）、質量輕。因此其分離效果相對較差，而目前需對細小微粒的凝聚機理與特性及其分離機理與流場特性、旋風分離器的結構設計與優化等。結構尺寸設計：增加柱錐段的長度可以一定程度上提高顆粒物的分離效率，但同時由于氣體與旋風分離器器壁發生摩擦的面積也隨之增加，因而壓降也會有所增大。另外為了減小分離出的顆粒物被重新卷入流場的可能性，旋風分離器的錐角不宜大于20°。將旋風分離器圓柱段直徑設計為72mm，圓錐段長度定為225mm，錐角取為10°，分離效率確實得到了有效的提高，但其入口處設置的顆粒排列器也對增強分離效果有很大的作用。因此，要想在不安裝顆粒物排列器的情況下，增強帶引流功能的新型旋風分離器對顆粒物的分離效率，需要進一步增加柱錐段的長度，減小圓錐段的錐角，同時減小圓柱段的直徑及進氣管的管徑。

4 結束語

總而言之，柴油機作為一類常見的熱力發動機，在未來較長的一段時間內依然會作為主流的車用動力裝置并得以使用。為此針對柴油機的有害排放問題，總結了柴油機有害排放控制技術的研究新發展，就目前公認的最有效的顆粒過濾、氮氧化物的催化轉化、旋風分離技術排放控制方式進行了簡單的闡述與分析。在眾多的排放技術中，能夠解決柴油機在害物的排放、滿足越來越嚴格的排放標準開辟了一條新途徑。對該技術研究熱度的不斷升溫，并結合當今我國國情特點，排放控制新技術具有良好的應用前景，將成為今后主要的發展趨勢之一。

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