關于自制柴油發動機尾氣凈化處理裝置理論的探討

陳豆

摘要：柴油發動機是當前我國非公路機械的主要動力設備，在國家綠色發展理念下，加強柴油發動機尾氣凈化處理裝置的研究有著重要意義，是降低柴油發動機運行過程中所產生環境污染的關鍵舉措。本文對柴油發動機污染產生的主要類型加以分析，探究柴油發動機尾氣凈化處理裝置的基本原理，并提出一種自制柴油發動機尾氣凈化處理裝置的設計理論，以降低柴油發動機的尾氣污染。

關鍵詞：柴油發動機;尾氣污染;凈化處理裝置;基本原理

柴油發動機是當前我國社會發展中兩大非公路用機動設備發動機類型之一，對于我國機械工程產業發展有著重要意義。而在柴油發動機的實際使用中，其運行產生的尾氣也會對生態環境產生嚴重污染，尤其是近年國家發展中機械化程度的不斷提升，柴油發動機的使用量也逐漸增高。這就更需要注重對柴油發動機尾氣凈化處理裝置的研究，以降低柴油發動機使用的環境污染影響。

一、柴油發動機尾氣污染的主要類型

柴油發動機主要應用于非公路用機動設備，尤其是在我國農業產業發展中，大量農業機械設備都以柴油發動機作為動力設備，包括了拖拉機、裝載機、挖掘機、推土機、抽水機等等，甚至在發電廠中，也主要使用柴油發點機組。而在柴油發電機的實際運行中，其排放的尾氣也會帶來嚴重的污染問題，而其造成環境污染的主要類型就包含以下方面：

第一，氮氧化合物污染。在柴油發動機運行的過程中，會釋放大量的氮氧化合物，主要就包含了NO和NO2，高濃度的NO可引起中樞神經的癱瘓及痙孿;NO2有特殊刺激性臭味，引起肺水腫的同時，引起獨具特點的閉塞性纖維性支氣管炎。同時，NO和NO2不僅會對人體產生嚴重危害，也會導致自然環境的嚴重污染，破壞臭氧層，導致溫室效應的產生。因此，在柴油發動機尾氣凈化處理裝置的研究過程中，就需要注重對尾氣中NO和NO2物質的凈化處理，以降低尾氣對自然環境的影響。

第二，顆粒污染。顆粒污染也是柴油發動機造成環境污染的關鍵因素，同時也會對人體產生嚴重的污染危害。根據柴油發動機尾氣中顆粒物的不同直徑，對人體產生的危害也存在差異，具體如下： 2nm以下的碳煙吸入肺部后會沉積起來，而0.1-0.5nm的碳煙對人體危害最大除了致癌作用外，這種碳煙吸入肺部，還會導致慢性病、肺氣腫、皮膚病及變態性疾病。同時，柴油發動機尾氣中顆粒物的大量排放，也會大致霧霾天氣的產生，嚴重威脅大氣環境，給環境保護工作的發展帶來巨大沖擊。當前環境保護工作開展中，對于大氣環境中顆粒污染物的治理高度重視，而加強對柴油發動機尾氣中顆粒污染物的凈化與處理，就是踐行我國綠色發展理念要求的關鍵。

第三，一氧化碳污染。一氧化碳也是柴油發動機尾氣排放中主要的污染性氣體，一氧化碳的大量排放不僅會對自然生態環境產生影響，對于人體的危害更加嚴重，近年來我國一氧化碳中毒事件屢有發生。一氧化碳物質在發展過程中，極易通過人類的呼吸進入肺部，并且被人體內部血液被吸收之后則可以與人體內部血紅蛋白相互結合，最終造成人體內部組織缺氧，嚴重甚至會造成人體中毒死亡。第四，碳氫化合物污染。根據相關研究發現，在柴油發動機的尾氣中，所含有的污染物質大概占尾氣總排放量的0.3%，其中包含有0.2%的一氧化氮（NO）、0.01%的二氧化氮（NO2）、0.01%的二氧化硫（SO2）、0.03%的碳氫化合物（HC）、和小于0.01%的PM[1]。所以，碳氫化合物質同樣是柴油發動設備所產生尾氣的主要污染物質和成分，并且內燃發動設備所排出廢氣物質大多數包含烴類物質，所以該物質基礎成分高達200多種，比如：苯并芘物質、硝荃稀物質、甲醛物質、乙烯物質以及丙烯醛物質等，所以該物質的重要成分對于人體產生了何種影響，現階段還比較混亂。但是經過詳細探索和研究最終得出相關結論：苯并芘物質以及硝荃烯物質普遍具有一定致癌性。加上現階段甲醛物質、丙烯醛物質則對于人體的眼睛以及呼吸器官具有強烈的刺激性，而乙稀物質在常見濃度環境下，還會傷害農作物以及植物等 [2]。

二、自制柴油發動機尾氣凈化處理裝置理論的基本原則

隨著我國農業和工業發展中柴油發動機使用量的逐漸增多，在綠色發展理念下對于其尾氣凈化處理的關注程度也不斷提升。但是自制柴油發動機尾氣凈化處理裝置的實際過程中，也必須遵循其基本原則，避免因為尾氣凈化處理裝置的使用而對柴油發動機的運行產生影響，甚至增加柴油發動機運行的安全隱患。資質柴油發動機尾氣凈化處理裝置理論的基本原則主要包含以下幾個方面：

第一，經濟性原則。尾氣凈化裝置作為柴油發動機的附屬系統，在裝置的設計與制作過程中，必須注重對其經濟性的把控，避免其裝置的設計與制作成本過高而影響裝置的使用及推廣。因此，在自制柴油發動機尾氣凈化處理裝置的實際過程中，就需要根據尾氣中所含有的污染物質，針對性選擇凈化方式，遵循尾氣凈化處理的基本原則，全面保障裝置的制作成本能夠滿足實際使用需求[3]。

第二，不影響發動機的基本性能。柴油發動機作為農業機械設備或者工業機械設備的動力源，其動力會直接影響農業生產發展以及工業生產活動，一旦柴油發動機的動力受到影響，就會對生產工作發展產生不利影響。因此，在自制柴油發動機尾氣凈化處理裝置的實際過程中，也需要注重發動機動力問題的思考，避免因為尾氣凈化處理裝置的使用而造成發動機本身的動力受到影響。

第三，保證裝置的適用性。在柴油發動機尾氣凈化處理裝置的制作中，也需要充分考慮柴油發動機型號的差異，盡可能兼顧凈化裝置的適用性，達到一裝置通用的地步，以此實現對柴油發動機尾氣問題的全面處理，降低尾氣對人體以及環境的污染危害，在柴油發動機廣泛使用的情況下，保證生態環境安全。

三、自制柴油發動機尾氣凈化處理裝置理論的要點總結

柴油發動機尾氣的主要污染物質包含了NOx、PM、CO以及HC等，在自制柴油發動機尾氣凈化處理裝置的過程中，就需要針對上述幾種污染物質進行凈化裝置的設計與制作，保證柴油發動機尾氣凈化處理的高效進行。因此，自制柴油發動機尾氣凈化處理裝置的基本內容就包含以下方面：

第一，尾氣顆粒凈化處理裝置設計。顆粒污染作為柴油發動機尾氣污染的主要原因，在本次凈化處理裝置的設計與制作中，其基本原理就是高速旋轉機構，通過機構旋轉產生的離心力，實現對尾氣中顆粒污染物的沉降處理，將之沉降到過濾器之中，以此實現顆粒污染物與氣體污染物的分離。本次設計中，柴油發動機凈化裝置主要由離心力分離機構以及二次過濾機構兩部分組成，將凈化裝置的進氣口和出氣口連接在柴油發動機的尾氣排氣管路上，然后根據其凈化原理，實現對尾氣中顆粒污染物的沉降凈化處理。該裝置的實際運行過程中，未經過凈化的尾氣通過進氣口接入到分離葉輪，在分離葉輪高速旋轉的帶動作用下，實現柴油發動機尾氣中固體顆粒與氣體污染物的分離。經過初次分離后的尾氣經過石棉網進行二次過濾，然后經由出氣口排出，其具體過程如圖一所示。

該尾氣凈化裝置具有著拆裝方便的基本特點，并且其內部過濾凈化裝置能夠進行多次拆洗并循環使用，這就全面保障了凈化裝置的適用性和經濟性，能夠滿足柴油發動機尾氣中顆粒污染物凈化的實際需求。

第二，尾氣污染氣體凈化處理裝置。除了顆粒污染物外，柴油發動機尾氣中所含有的NOx、CO以及HC等也是導致環境污染的主要原因，因此也需要注重對氣體污染物的處理。因此，該凈化裝置有關氣體污染物的凈化處理裝置主要就是讓發動機的尾氣排入水中，使得尾氣中的污染性氣體與水進行中和后不再排入空氣中，同時尾氣中部分顆粒也會因溶于水而進行二次凈化，如圖二所示。經過試驗發現，通過凈化水箱的設計與使用，能夠實現對柴油發動機尾氣中各種污染性氣體的有效中和，降低尾氣對環境及人體的污染危害，并且其適用性較高，能夠

滿足柴油發動機尾氣中污染性氣體凈化處理的實際需求。

結束語：

綜上所述，柴油發動機尾氣凈化處理裝置的應用有著重要意義，能夠全面降低柴油發動機的環境污染問題。在自制柴油發動機尾氣凈化處理裝置的實際過程中，也需要注重對其基本原則要求的思考，根據其尾氣中所存在的污染性問題，采用針對性的解決對策，實現凈化處理裝置的設計制作。

參考文獻

[1]劉文強， 王巍， 邵慶然. 自制柴油發動機尾氣凈化處理裝置理論思考[J]. 內燃機與配件， 2020（11）：2-2.

[2]王迎輝， 張昊男， 郭秀榮，等. NTP凈化柴油車尾氣的發展現狀及前景分析[J]. 節能技術， 2019， 37（4）：5-5.