柴油機(jī)有害排放物控制技術(shù)的新發(fā)展

韓四海

摘 要：隨著技術(shù)的不斷更新，發(fā)動(dòng)機(jī)燃油供給系統(tǒng)進(jìn)入了共軌時(shí)代，而燃油共軌噴射壓力是影響發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒的關(guān)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(fā)動(dòng)機(jī)燃燒，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能和降低污染物排放量。發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒與燃油、空氣的混合密切相關(guān)，所以單純提高軌壓只能實(shí)現(xiàn)部分燃燒優(yōu)化，若要實(shí)現(xiàn)最佳狀態(tài)的缸內(nèi)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(huán)境惡化問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視，特別是新的社會(huì)觀念：環(huán)保意識(shí)，不斷深入人心，并且得到大家一直的認(rèn)可。而對(duì)于柴油機(jī)的廢氣排放，有三大人所共知的特點(diǎn)：流動(dòng)性強(qiáng)、擴(kuò)散性大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。因此，針對(duì)柴油機(jī)有害排放物的研究，有著非常重要的意義。鑒于此，文章結(jié)合筆者多年工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)柴油機(jī)有害排放物控制技術(shù)的新發(fā)展提出了一些建議。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī);有害排放物;控制技術(shù)的新發(fā)展

0 引言

近些年以來(lái)，技術(shù)人員正在著眼于控制柴油機(jī)排放有害物質(zhì)的技術(shù)手段研發(fā)，并且體現(xiàn)為明顯的成效性。各地通過(guò)推行排放物凈化以及排放物控制的新型技術(shù)措施，應(yīng)當(dāng)能做到在根源上消除柴油機(jī)排出的各類污染物質(zhì)，對(duì)于民眾健康提供更多的保障。

1 柴油機(jī)排放機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)

1.1 采用多氣門技術(shù)、可變氣門正時(shí)及升程控制

采用上述措施對(duì)進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，以提高充量系數(shù)、便于紊流的形成及實(shí)現(xiàn)換氣過(guò)程的優(yōu)化控制來(lái)達(dá)到改善發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性和排放性能的目的。

1.2 可變渦流技術(shù)

適當(dāng)?shù)耐牧鲝?qiáng)度能夠提高火焰的傳播速度和燃燒效率，進(jìn)而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的排放水平。該項(xiàng)技術(shù)目前已經(jīng)得到了廣泛的研究并被應(yīng)用于實(shí)際產(chǎn)品當(dāng)中，其主要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速為氣缸提供變化的渦流，技術(shù)核心是可變渦流控制裝置。

1.3 采用低污染燃燒系統(tǒng)

柴油機(jī)燃燒技術(shù)是改善柴油機(jī)動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性和排放性的本質(zhì)和關(guān)鍵，而由于傳統(tǒng)柴油機(jī)的擴(kuò)散燃燒所共有的局限性，柴油機(jī)排放的NOx和PM很難同時(shí)得到改善。

2 柴油機(jī)廢棄排放的有害物質(zhì)

柴油機(jī)主要的排放物為：一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOX）、碳?xì)洌═HC）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(tài)形式存在;其余排放物主要以氣態(tài)形式存在于空氣中。

3 柴油機(jī)有害排放物控制技術(shù)的新發(fā)展

3.1 運(yùn)用顆粒過(guò)濾的處理技術(shù)手段

顆粒再生與顆粒過(guò)濾的處理技術(shù)手段主要著眼于凈化有害顆粒，此項(xiàng)技術(shù)手段需要借助再生裝置才能得以完成。通常來(lái)講，運(yùn)用顆粒過(guò)濾裝置可以達(dá)到80%左右的煙塵顆粒過(guò)濾比例。在整個(gè)過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)內(nèi)部，濾芯構(gòu)成了最關(guān)鍵的過(guò)濾部件，因此濾芯的性能將會(huì)直接決定整個(gè)過(guò)濾器裝置的運(yùn)行年限以及運(yùn)行可靠性。

3.2 運(yùn)用氧化催化器進(jìn)行處理

在柴油機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)部，氧化催化器對(duì)于有機(jī)質(zhì)的可溶性成分以及燃?xì)舛寄茏龅饺孢M(jìn)行濾除，因此體現(xiàn)了重要的作用。具體對(duì)于氧化催化器而言，其主要運(yùn)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(zhì)。在此基礎(chǔ)上，催化劑就可以促進(jìn)有害物質(zhì)實(shí)現(xiàn)全面的轉(zhuǎn)化，最終將其轉(zhuǎn)變成無(wú)毒害的物質(zhì)。

3.3 凈化后的有害排放物處理技術(shù)

技術(shù)人員對(duì)于柴油系統(tǒng)噴射油液的速度與效率也要進(jìn)行全面的改進(jìn)，確保體現(xiàn)最大化的油液噴射效應(yīng)。在目前的現(xiàn)狀下，對(duì)于柴油機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)能夠運(yùn)用雙彈簧的新型噴油器來(lái)進(jìn)行控制，該技術(shù)手段對(duì)于排放氮氧化物以及碳顆?？梢泽w現(xiàn)明顯的抑制效果。并且，對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)部的中央燃燒室也要運(yùn)用科學(xué)方式來(lái)進(jìn)行合理布置，對(duì)于室內(nèi)的氣流分布以及燃油分布狀態(tài)予以顯著改善，確保能做到充分混合空氣與燃油物質(zhì)，同時(shí)達(dá)到顆粒排放比例明顯減少的效果。

3.4 旋風(fēng)分離技術(shù)

該技術(shù)可用于柴油機(jī)微粒排放控制方面，由于現(xiàn)代柴油機(jī)排放的微粒粒徑?。ù蠖嘣跀?shù)微米以下）、質(zhì)量輕。因此其分離效果相對(duì)較差，而目前需對(duì)細(xì)小微粒的凝聚機(jī)理與特性及其分離機(jī)理與流場(chǎng)特性、旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化等。結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)：增加柱錐段的長(zhǎng)度可以一定程度上提高顆粒物的分離效率，但同時(shí)由于氣體與旋風(fēng)分離器器壁發(fā)生摩擦的面積也隨之增加，因而壓降也會(huì)有所增大。另外為了減小分離出的顆粒物被重新卷入流場(chǎng)的可能性，旋風(fēng)分離器的錐角不宜大于20°。將旋風(fēng)分離器圓柱段直徑設(shè)計(jì)為72mm，圓錐段長(zhǎng)度定為225mm，錐角取為10°，分離效率確實(shí)得到了有效的提高，但其入口處設(shè)置的顆粒排列器也對(duì)增強(qiáng)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(qiáng)帶引流功能的新型旋風(fēng)分離器對(duì)顆粒物的分離效率，需要進(jìn)一步增加柱錐段的長(zhǎng)度，減小圓錐段的錐角，同時(shí)減小圓柱段的直徑及進(jìn)氣管的管徑。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，柴油機(jī)作為一類常見的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)，在未來(lái)較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)依然會(huì)作為主流的車用動(dòng)力裝置并得以使用。為此針對(duì)柴油機(jī)的有害排放問(wèn)題，總結(jié)了柴油機(jī)有害排放控制技術(shù)的研究新發(fā)展，就目前公認(rèn)的最有效的顆粒過(guò)濾、氮氧化物的催化轉(zhuǎn)化、旋風(fēng)分離技術(shù)排放控制方式進(jìn)行了簡(jiǎn)單的闡述與分析。在眾多的排放技術(shù)中，能夠解決柴油機(jī)在害物的排放、滿足越來(lái)越嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)開辟了一條新途徑。對(duì)該技術(shù)研究熱度的不斷升溫，并結(jié)合當(dāng)今我國(guó)國(guó)情特點(diǎn)，排放控制新技術(shù)具有良好的應(yīng)用前景，將成為今后主要的發(fā)展趨勢(shì)之一。

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