柴油机有害排放物控制技术的新发展

韩四海

摘 要：随着技术的不断更新，发动机燃油供给系统进入了共轨时代，而燃油共轨喷射压力是影响发动机燃烧的关键因素。共轨压力越大，喷嘴喷射油束雾化效果越好，油气混合更加均匀，更有利于发动机燃烧，从而提高发动机性能和降低污染物排放量。发动机的燃烧与燃油、空气的混合密切相关，所以单纯提高轨压只能实现部分燃烧优化，若要实现最佳状态的缸内燃烧，还需选择最佳的燃烧室和气道与之匹配。如今突出的环境恶化问题越来越受到人们的重视，特别是新的社会观念：环保意识，不断深入人心，并且得到大家一直的认可。而对于柴油机的废气排放，有三大人所共知的特点：流动性强、扩散性大、持续时间长。因此，针对柴油机有害排放物的研究，有着非常重要的意义。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对柴油机有害排放物控制技术的新发展提出了一些建议。

关键词：柴油机;有害排放物;控制技术的新发展

0 引言

近些年以来，技术人员正在着眼于控制柴油机排放有害物质的技术手段研发，并且体现为明显的成效性。各地通过推行排放物净化以及排放物控制的新型技术措施，应当能做到在根源上消除柴油机排出的各类污染物质，对于民众健康提供更多的保障。

1 柴油机排放机内净化技术

1.1 采用多气门技术、可变气门正时及升程控制

采用上述措施对进气系统进行改进，以提高充量系数、便于紊流的形成及实现换气过程的优化控制来达到改善发动机动力性和排放性能的目的。

1.2 可变涡流技术

适当的湍流强度能够提高火焰的传播速度和燃烧效率，进而提高发动机的排放水平。該项技术目前已经得到了广泛的研究并被应用于实际产品当中，其主要根据发动机曲轴转速为气缸提供变化的涡流，技术核心是可变涡流控制装置。

1.3 采用低污染燃烧系统

柴油机燃烧技术是改善柴油机动力经济性和排放性的本质和关键，而由于传统柴油机的扩散燃烧所共有的局限性，柴油机排放的NOx和PM很难同时得到改善。

2 柴油机废弃排放的有害物质

柴油机主要的排放物为：一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOX）、碳氢（THC）和颗粒物（PM），其中NOX及PM在排气中占比较高。PM的直径在10到100纳米之间，以固态形式存在;其余排放物主要以气态形式存在于空气中。

3 柴油机有害排放物控制技术的新发展

3.1 运用颗粒过滤的处理技术手段

颗粒再生与颗粒过滤的处理技术手段主要着眼于净化有害颗粒，此项技术手段需要借助再生装置才能得以完成。通常来讲，运用颗粒过滤装置可以达到80%左右的烟尘颗粒过滤比例。在整个过滤器的结构内部，滤芯构成了最关键的过滤部件，因此滤芯的性能将会直接决定整个过滤器装置的运行年限以及运行可靠性。

3.2 运用氧化催化器进行处理

在柴油机系统的内部，氧化催化器对于有机质的可溶性成分以及燃气都能做到全面进行滤除，因此体现了重要的作用。具体对于氧化催化器而言，其主要运用了稀有贵金属的催化剂成分，并且在表面载体的特定部位附着二氧化硅与氧化铝浸泡后的稀有金属物质。在此基础上，催化剂就可以促进有害物质实现全面的转化，最终将其转变成无毒害的物质。

3.3 净化后的有害排放物处理技术

技术人员对于柴油系统喷射油液的速度与效率也要进行全面的改进，确保体现最大化的油液喷射效应。在目前的现状下，对于柴油机系统已经能够运用双弹簧的新型喷油器来进行控制，该技术手段对于排放氮氧化物以及碳颗粒可以体现明显的抑制效果。并且，对于系统内部的中央燃烧室也要运用科学方式来进行合理布置，对于室内的气流分布以及燃油分布状态予以显著改善，确保能做到充分混合空气与燃油物质，同时达到颗粒排放比例明显减少的效果。

3.4 旋风分离技术

该技术可用于柴油机微粒排放控制方面，由于现代柴油机排放的微粒粒径小（大多在数微米以下）、质量轻。因此其分离效果相对较差，而目前需对细小微粒的凝聚机理与特性及其分离机理与流场特性、旋风分离器的结构设计与优化等。结构尺寸设计：增加柱锥段的长度可以一定程度上提高颗粒物的分离效率，但同时由于气体与旋风分离器器壁发生摩擦的面积也随之增加，因而压降也会有所增大。另外为了减小分离出的颗粒物被重新卷入流场的可能性，旋风分离器的锥角不宜大于20°。将旋风分离器圆柱段直径设计为72mm，圆锥段长度定为225mm，锥角取为10°，分离效率确实得到了有效的提高，但其入口处设置的颗粒排列器也对增强分离效果有很大的作用。因此，要想在不安装颗粒物排列器的情况下，增强带引流功能的新型旋风分离器对颗粒物的分离效率，需要进一步增加柱锥段的长度，减小圆锥段的锥角，同时减小圆柱段的直径及进气管的管径。

4 结束语

总而言之，柴油机作为一类常见的热力发动机，在未来较长的一段时间内依然会作为主流的车用动力装置并得以使用。为此针对柴油机的有害排放问题，总结了柴油机有害排放控制技术的研究新发展，就目前公认的最有效的颗粒过滤、氮氧化物的催化转化、旋风分离技术排放控制方式进行了简单的阐述与分析。在众多的排放技术中，能够解决柴油机在害物的排放、满足越来越严格的排放标准开辟了一条新途径。对该技术研究热度的不断升温，并结合当今我国国情特点，排放控制新技术具有良好的应用前景，将成为今后主要的发展趋势之一。

参考文献：

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