对我国中重柴油机排放控制研究策略分析

谷 雨

（中国汽车工程研究院股份有限公司 重庆 404100）

柴油机凭借其热效率较高且经济性突出的特点，保障了巨大动力的输出，因此被广泛运用在大型汽车以及大型工程机械上。柴油机的CO、HC排放量较低，其燃烧后排放的主要废气中固体颗粒以及氮氧化合物含量较高，因此对于柴油机的排放控制成了本行业的一个社会性问题，众多西方国家在意识到这一问题后出台了政策规范限制柴油机的排放规格。本文通过研究柴油机的运行机理后，通过机体的前期设置以及运行后自净功能的提升以生产企业的角度作出相应的研究策略。

1 废气生成的原因

柴油机排放废气中氮气占据最主要位置，约占75.2%，其次为燃烧不充分的氧气，二氧化碳，其有害物质的排放只占0.8%，有害物质主要由氮氧化物，一氧化碳，以及固体颗粒等组成。其中，氮氧化物主要指一氧化氮，其排放量受燃烧时气缸中温度空间以及燃烧时间的影响。而柴油机一氧化碳的产生也是由于燃烧不充分产生的，由于燃点温度不均衡或缺氧导致[1]。另外，未燃烧充分的HC气体也是废气组成的重要部分。受喷油器的雾化特性影响，缝隙效应也是发动机排气管中HC的主要来源。

2 排放控制装置的研究

现有的柴油机废气排放控制技术主要有氧化催化器加废气再循环技术（D OC＋E G R）、选择性催化还原（S C R）、颗粒捕集器（D P F）等技术。现今，国内重型柴油机的运用表明选择性催化（SCR）还原技术最适合国IV重型车用柴油机。2010的商务年会上中国重汽曾宣告在高压共轨基础上采用选择性催化还原对尾气进行后处理。除此之外，国内众柴油机生产企业例如上柴也采用了高压共轨+选择性催化还原技术，相对于不同的环境工作情况，柴油机安装设备相对构造的需要，个别时候采用的排放控制装置可以灵活改变。

一般意义上讲，柴油含硫量严重影响柴油机排放控制。而选择性催化还原器，相对稳定，受硫的影响较小且二氧化氮排放量低，对机油性能也没有过多要求。

3 柴油机排放控制措施

3.1 机前处理

3.1.1 所谓机前处理是指对于进入气缸内燃烧做功的物质进行之前的改进，主要有两方面，一是氧气供应的充足，二是指燃料即柴油的改进。氧气的供应充足是保证燃料的前提和客观原因，需要设置合理的气门规格，保证氧气进气和排气的顺畅。重点是对柴油本身质量的提高，主要的措施有：①根据柴油的馏程提高其十六烷值，从而减少化学反应中对于氮氧化合物及固体颗粒的产生。②减少柴油机的含硫量，尽量控制在0.005%以下，这样能有效减少柴油机中PM气体的排量。③降低馏出点，这就保证了PM构成物的减少。④对柴油进行乳化处理，通过适时降温和适时触发剧烈燃烧从而减少氮氧化合物的排量。⑤还有一种重要的措施是通过加入添加剂使未燃烧充分的固体颗粒再燃烧，从而保障资源的循环重复利用。这也是常见的方式[2]。

3.1.2 净化装置

净化装置是指利用化学原理，阻止燃料在燃烧过程中有害废气的的组成，从化学角度，抑制元素的组合或者使用添加剂使物质发生再反应，这就能保证元素不能按照既定的结果产生，这种措施，更具科技行，从侧面使资源得到充分的利用，可以作为一项重要措施来研究。

3.2 机后处理技术

通过利用滤清净化装置及催化转化器，对产生的废气，尤其颗粒进行过滤，现在通常运用的技术还有在过滤系统中装置具有化学吸收和反应的物质。

3.3 电控高压共轨

潍柴蓝擎WP中的几款柴油机中于2009年里用电控高压共轨技术后，10L及12L国Ⅲ电控高压共轨柴油机销量超过了50万台，相比2008年，以每年30%以上的平均增长率上涨。电控高压共轨技术的优点主要有：①为机体提供最高的喷油压力，确保燃烧不充分不会因喷油问题而产生。这也保证了燃油量的灵活控制，实现了低排放和低油耗。②对于电控系统而言，其采用Bosch电控单元，此装置具有稳定的系统处理能力，实现了多层次的系统保护，另外在发生错误时能实现更便捷的检查和修理途径。这也保证了柴油机的安全性和可靠性。

2009年，潍柴还提出了，对蓝擎WP12系列的最前沿产品12L柴油机进行升级，其构造采用四气门进，依然采用电控高压共轨装置，为了满足国Ⅳ柴油机核心技术的要求，其以节能和低排放特性方向发展。

4 结语

在新的历史时期，我国的中重型柴油机企业应以市场导向为原则对设备进行技术革命性的更新，相互竞争，同时在新的政策鼓励下也应相互学习和交流，以东风汽车制造厂，中国一汽，中国重汽为例，通过技术交流和进步赶上西方发达国家水平。十八大上，五位一体的提出对于重工来说更是一个不小的挑战，怎样响应国家号召实现真正的低碳经济，还需要各企业及政府的通力合作。

[1]王文山.柴油机的排放.机械工业出版社.2010(08).

[2]韩玉敏.排放控制系统.化学工业出版社.