柴油发动机排放控制及其发展趋势

柴油机排放控制

柴油机技术集中体现在进气系统、燃烧系统、喷射系统以及后处理系统的发展上。与1990年以前发达国家开始实行排放法规时得情形相比，我国现在的优势是上述技术已经日渐成熟。因而可以自己吸收发达国家成功的经验和技术，而不必重复他们在探索阶段走过的弯路。柴油机排放物的生成主要和缸内燃油的分部情况，即和缸内空气和燃油的混合情况密切相关。控制和降低柴油机的排放主要从以下几个方面入手；

1. 通过提高燃油的品质，进气质量等手段，如采用增压中冷，多气门技术，EGR（废气在循环）等。这种方法通常称为机前措施。

2. 现代柴油机对喷射技术的要求为；准确的燃油计量，灵活的喷油定时，的喷油压力，优化的喷油规律。这一手段称为机内净化方法。

3. 采用柴油机排气尾部加装废气净化装置以进一步降低有害排放物直接排入大气，如采用De-NOx催化转换器和颗粒捕集器等可以有效地降低NOx和颗粒的排放。这种方法称为机外净化方法。

4. 还可以通过使用洁净能源来改善排放，如采用生物燃料，可再生燃料，CNG(压缩天然气)，LPG(液化石油气)等。目前国外采用天然气的已经比较普遍。

5. 合理的维护和管理。超负荷使用、保养维护不当和检修调整不良等使用中的问题，都会使柴油机的性能恶化，导致污染物排放增加。在使用与维护中，有必要采取严格的管理规范和技术措施。可有效地控制碳烟排放，定期维护和保养至关重要。

柴油机排放趋势的发展趋势

1．涡轮增压技术的发展，由于柴油机优良的动力性和经济性，国内外柴油发电机组全部采用涡轮增压技术或涡轮增压中冷技术。涡轮增压中冷技术能显著提高功率密度、降低和改善燃油消耗。燃油消耗率改善16%，NOx和颗粒物的排放分别降低了80%和90%。

为满足越来越严格的排放法规，必须提高燃油质量和采用先进的发动机技术。要达到各阶段排放限值需有相应的柴油机技术做保证。采用其他先进的技术；高压喷射、多气门技术、泵喷嘴、EGR、预喷射、电控喷射、De-NOx催化器等技术外，各阶段都对应一定的增压技术的改进和提高。

2．涡轮增压及中冷技术对排放的影响。柴油机增压时，空气被压缩，温度与压力同时提高，若不采用中冷时，进气密度受压气机绝热效率的限制；当柴油机高增压时，增压压比大，应同时采用中冷技术，以提高进气密度。柴油机的排放污染物主要有CO、HC、NOx、和颗粒物。

（1）氧化碳CO，柴油机中的co是燃料不完全燃烧的产物，主要是局部缺氧或低温下形成。柴油机的co排放较低，采用涡轮增压后，可供燃烧的空气增多，增压发动机大多数工况负荷较大，发动机缸内的温度能保证燃料更充分的燃烧，co排放可进一步降低。

（2）烃类化合物HC、柴油机排放中的HC是由原始燃料分子、分解的燃料分子以及再化合的中间化合物所组成。小部分的HC是由润滑油生成的。

（3）氮氧化物NOx、柴油机中的氮氧化物的主要成分取决于氧的浓度、温度、及反应时间。

（4）颗粒PM、影响柴油机颗粒生成的主要因素是过量的空气系数、燃油雾化质量、喷油速率、燃烧过程和燃油质量。

（5）燃油经济性及二氧化碳CO2、增压柴油机的燃油经济性改善得利于废气能量的利用和燃烧效率的提高。

（6）燃油消耗意味着更多的清洁空气。采用涡轮增压的柴油机的动力具有良好的燃油经济性。较小的燃油消耗量可消耗的新鲜空气量少，有害污染物排放的总量也下降。