柴油机排放控制技术(sjtuICE)
浅谈柴油机排放控制技术
浅谈柴油机排放控制技术摘要：本文针对车用柴油机PM的组成及对人类生活的危害所面临的若干问题，通过对柴油机污染物的生成机理、影响因素等方面的知识，进一步地阐述对柴油机污染物的净化措施等较高问题的本质，优化排放质量，以便使车用柴油机符合环保要求，更进一步的保护我们懒以生存的家园。
关键词：车用柴油机；有害排放物；净化措施1 车用柴油机的排放物1.1 柴油机的排放物及危害柴油机排放的废气中，氮气（N）占75.2%，二氧化碳（CO2）占7.1%，氧气及其他成分占16.88%，有害排放占0.82%。
其中有害排放的主要成分包括：氮氧化合物占35.4%，一氧化碳占35.4%，硫化物及微粒主要是炭烟，还包括油雾、金属颗粒等占20.66%。
与汽油机相比，柴油机排放的CO和HC要少得多，NOx与汽油机在同一数量级，而微粒及炭烟的排放要比汽油机多十几倍甚至更多。
因此柴油机的排放控制，重点是NOx和微粒及炭烟，其次是HC。
柴油机的燃烧过程比较复杂，影响因素较多，由于诸多原因的影响使柴油与空气难以达到完全燃烧的程度，可能会造成局部或整个燃烧空间内出现不完全燃烧，所以产生出不完全燃烧产物和燃烧中间产物，这些燃烧产物大部分是有毒的，或者具有强烈的刺激性和致癌作用，造成了对大气环境的污染和对人体的危害，必须加以控制。
（1）一氧化碳，一氧化碳是柴油在空气不足的情况下燃烧的中间产物，在柴油机排气中一般含量较低，当柴油机燃烧局部缺氧时容易产生。
一氧化碳生成量的多少取决于空燃比，由于柴油机空燃比较大，因此一氧化碳排放量不大。
一氧化碳浓度达到一定程度就能引起人体慢性中毒，导致人体组织缺氧，危害中枢神经，引起头痛、头晕、四肢无力等中毒症状，严重时会导致生命危险。
（2）氮氧化物，氮氧化物是在柴油机燃烧高温条件下产生的，其生成取决于燃烧过程中的温度和反应时间的长短。
在直接喷射柴油机中，由于空燃比较大，氧气较为丰富，燃烧温度也高，使氮氧化物的生成量较大。
国Ⅳ标准下的柴油机排放控制技术
２ ０ｌ ３
国 Ⅳ 标 准 下 的 柴 油 机 排 放 控 制 技 术
伍 小敏 ， 杨 超
（ 长 安 大 学 汽车 学 院 ， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ ６ ４ ）
摘
要： 根据 国家汽车污染物排放标准实施计划， ２ ０ １ １ 年 ７月 １日起 ， 轻型汽油车、 气体燃料点燃式汽车开始
第１ 期
２ ０ １ ３矩
陕 西 交 通 职 业 技 术 学 院 学 报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｈ ａ ａ ｎ ｘ ｉ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ Ｏ ｆ Ｃ ｏ ｍｍ ｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ＆Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｎ ０． １
执行国Ⅳ标准。但柴 油车却 因为技术升级 问题 ， 不得不推迟 实施国Ⅳ标准。本文将 重点探讨 国Ⅳ标准 下柴油车
的排放控制技术 ， 以适应即将到来的更严格的柴油车排放法规。 关键词 ： 柴油车； 排放污染物 ； 控制技术 ； 国Ⅳ标准 中图分类号 ： Ｕ ４ ６ ４ ． １ ７ ２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ － ０ ０ ２ ８ － ０ ４
ｏ ｌ ｉ ｎ ｅ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ，ｇ ａ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ｂ ｅ ｇ ｉ ｎ ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ａ ｇ ｅ １ Ｖ ｏ ｆ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｄ ｏ ｎ Ｊ ｕ ｌ ｙ １ ｓ ｔ ． ２ ０ １ １ ，ｗｈ ｉ ｌ ｅ
质、 成 本 及 柴油 车污 染 物 控 制 技 术 升 级 问 题 ， 不 得 不推迟 实施 。原 定 于 ２ ０ １ ０年 １月 １ Ｅ ｔ 实施的 ３ ． ５ 吨 以上 柴油车 国 Ⅳ标 准 ， 推 迟 两年 实施 ； ３ ． ５吨 以下 柴油车则 推迟 了 ３年 ， 在２ ０ １ ３年 ７月 １日实施 国Ⅳ
柴油车尾气排放控制技术研究
柴油车尾气排放控制技术研究
近年来，柴油车尾气排放越来越受到人们的关注。
不仅是因为这些尾气对环境
造成的影响严重，也因为它们对人体健康的影响越来越明显。
因此，研究柴油车尾气排放控制技术也变得尤为重要。
首先，我们来看一下柴油车尾气的成分。
柴油车尾气主要由氮氧化物（NOx）、颗粒物（PM）、一氧化碳（CO）和烃组成。
其中，NOx和PM是目前主要的排放物，它们对环境和人体健康的危害尤为严重。
因此，控制NOx和PM的排放已成
为柴油车制造商和政府的共同目标。
目前，控制柴油车尾气排放的技术主要有以下几种：选择性催化还原技术（SCR）、再生式颗粒捕集器技术（DPF）等。
其中，SCR是目前最为常见的控制NOx排放的技术，其原理是将尾气中的NOx与尿素溶液反应，生成氨气和水，这
种化合物会在催化剂的作用下被还原为无害的氮气和水蒸气。
而DPF则是控制PM 排放的技术，其原理是通过捕获尾气中的颗粒物，将其沉积在墙壁上，再通过高温氧化将其燃烧掉。
除了SCR和DPF技术外，还有一些新的技术正在不断涌现。
例如，低温增强
催化系统技术（LTACS）和超临界燃烧技术（SCC）等，它们相对于传统技术来
说更加高效、节能和环保。
当然，目前缺乏有效的法律和监管机制也是影响柴油车尾气排放控制的因素之一。
柴油车制造商应该加强对自身产品的研发和控制，同时也要尽早进行技术升级，承担更多的社会责任。
总之，柴油车尾气排放控制技术的研究和应用已经成为全球范围内的热门话题。
在回应环保呼声的同时，我们也要注意到技术的优化和升级，以此实现可持续发展的目标。
柴油机排放控制技术的应用
柴油机排放控制技术的应用1. 前言柴油机以其低油耗、高效率、长寿命等优点在各种机械设备、车辆和船舶中应用广泛，但其排放物质对环境和人类健康造成的危害也倍受关注。
因此，对柴油机的排放控制技术进行研究和应用具有重要的现实意义。
2. 柴油机排放的主要物质柴油机的排放物主要包括氮氧化物、颗粒物、碳氢化合物和一氧化碳等。
其中，氮氧化物是大气污染的主要成分，颗粒物对人的呼吸系统造成危害，碳氢化合物和一氧化碳有毒性和易爆性。
3. 排放控制技术为了控制柴油机的排放，研究和应用了一系列的排放控制技术。
主要包括以下几种：(1) 喷油系统优化技术，通过优化喷油系统中的雾化器、燃油泵和喷嘴等部件，实现燃烧效率的提高，从而降低颗粒物和一氧化碳的排放。
(2) 进气系统控制技术，如采用中冷器、增压器和涡轮增压器等措施，提高柴油机的空气进气量，改善燃烧条件，降低氮氧化物和颗粒物排放。
(3) 排气后处理技术，如采用氧化催化剂、还原催化剂、颗粒捕集器等设备，对废气进行处理，降低大气污染物排放。
(4) 其他技术，如电喷、气体混合等。
4. 柴油机排放控制技术的应用柴油机排放控制技术的应用，既有政策的需求，也有市场需求。
近年来，国内外对柴油机排放的限制越来越严格，不断推进技术更新换代，柴油机的排放标准越来越高。
同时，随着环保意识的增强，消费者对柴油机的环保性能和经济性能要求也越来越高，对柴油机排放控制技术的应用提出了更高的要求。
5. 发展方向柴油机排放控制技术的发展方向主要包括以下几个方面：(1) 排放控制技术的集成化，实现不同技术的协同作用，提高排放降低效果和效率。
(2) 低温燃烧技术的应用，降低氮氧化物排放。
(3) 排气后处理技术的优化和升级，进一步降低颗粒物和氮氧化物的排放。
(4) 同时提高柴油机的燃油经济性能，减少二氧化碳排放，实现环保和经济的双赢。
6. 结束语柴油机排放控制技术的应用既是对环境保护的贡献，也是对节能降耗的贡献。
柴油机排放控制技术
现代轿车技术－柴油机排放控制> NOx的机外净化技术> 微粒机外净化技术> NOx和微粒同时净化后处理技术NOx机外净化技术选择性催化还原技术选择性催化还原技术（Selective Catalytic Reduction, SCR）是指利用尾气中有机物为还原剂或添加还原剂，在氧浓度高出NOx浓度两个数量级以上条件下，高选择性地优先把NOx还原为N2。
其催化过程通常采用NH3和HC作为还原剂。
该技术得到了广泛的研究。
选择性催化还原技术该系统已广泛应用于固定源发动机，如船舶等大型柴油机上，主要是因为NH3-SCR 催化剂在潮湿、富氧和含硫条件下具有较高的活性和较长的使用寿命。
由于使用了腐蚀性很强的NH3或氨水，对管路和设备的要求高，造价昂贵；氨的加入比例要求精确控制，过量或未反应的NH3易造成二次污染。
选择性催化还原技术> HC选择性催化还原（HC-SCR）利用HC作为还原剂进行选择性催化还原NOx（HC-SCR）的催化剂可分为金属氧化物、贵金属和分子筛三大体系。
该技术目前还不成熟。
NOx 存储还原催化系统> NOx存储还原催化技术当发动机在稀燃状态下工作时，排气处于氧化气氛，在贵金属(Pt)催化作用下，NO与O2反应生成NO2，并以硝酸盐MNO3（M代表吸附材料）的形式存储在碱土金属表面；当发动机在化学计量或浓混合气状态下运转时，硝酸盐MNO3分解释放出NOx，在催化剂上与CO、HC和H2反应生成N2、CO2和H2O，同时使得碱土金属得以再生。
NOx 存储还原催化系统NOx 存储还原催化系统NSR应用于柴油机存在两个问题：一是柴油机不可能始终在浓混合气工况下运行二是催化剂容易硫中毒前者可以通过较高的废气再循环（EGR）、空气节流、喷射策略的修正以及增加HC等来解决，而硫中毒问题则必需采用脱硫燃料或减少润滑油中的硫。
NOx 存储还原催化系统> 柴油机PM-NOx催化净化系统NOx 存储还原催化系统当发动机在稀燃状态工作时，排气中过量的氧和NOx储存过程中释放的活性氧直接把过滤在陶瓷载体上的微粒氧化。
柴油机排放控制技术
柴油机排放控制技术一、引言柴油机作为一种高效率的燃油机，被广泛应用于车辆、船舶、发电机等领域。
然而，与其带来的高效、长寿命等诸多优点相比，柴油机排放却是其不可避免的缺点。
这些排放包括氮氧化物、颗粒物、碳氢化合物等，严重影响了空气质量及人类健康。
随着环保意识不断增强，柴油机排放控制技术也日益成熟。
二、柴油机排放产生的原因柴油机排放产生的原因主要有三个方面，分别是燃料燃烧过程、进排气系统和发动机的机械损耗。
（一）燃料燃烧过程柴油机是一种内燃机，在燃料燃烧时会产生一系列有害物质，如氮氧化物、颗粒物、碳氢化合物等。
其中，氮氧化物是由氮气和氧气在高温下结合而成，而颗粒物则是由燃料未完全燃烧产生的颗粒物质。
碳氢化合物则是由燃料未完全燃烧产生。
（二）进排气系统柴油机进排气系统也对排放有一定影响。
进气管道中的空气中含有一定量的微尘，这些微尘进入柴油机燃烧室会形成颗粒物。
此外，排气管道也会对废气排放产生影响。
（三）发动机的机械损耗柴油机在工作时会产生一定的机械损耗，这些损耗会产生金属颗粒，从而对柴油机的排放产生影响。
三、柴油机排放控制技术在控制柴油机排放方面，主要有三种方法：一是燃料喷射控制技术；二是EGR（Exhaust Gas Recirculation）技术；三是后处理技术。
下面将分别对这三种方法进行分析。
（一）燃料喷射控制技术柴油机的燃料喷射控制技术主要是通过调节燃油的喷射量和喷射时间，以达到减少氮氧化物和颗粒物排放的目的。
这种技术可以通过改变喷油嘴的结构、增加喷油嘴数量、降低燃油的硫含量等方式来达到。
（二）EGR 技术EGR 技术是指将一部分废气回收再进入燃烧室内混合燃烧，以减少氮氧化物排放的技术。
采用这种技术，可以降低燃烧室内温度和氧气的浓度，减少氮氧化物的生成。
（三）后处理技术后处理技术是指在废气排放管道上设置专门的排放控制装置，通过各种化学反应或物理方式处理排放颗粒物、氮氧化物等有害物质，以达到净化废气的目的。
柴油机NOx排放控制技术
1.中国内燃机世界2.内燃机学报3.中国发动机网4.道依茨发动机维修网5.博世有限公司6.内燃机工程柴油机NOx排放控制技术柴油机自1892年问世以来，凭借其良好的动力性、经济性和耐久性等优点在各种动力装置、船舶和车辆上得到日益广泛的应用。
欧洲和日本在70年代就基本实现了载货汽车和大型客车的柴油机化。
从80年代后期开始，轿车上也越来越多的应用柴油机，例如目前德国生产的1.4L-2.0L排量的小轿车中，柴油机轿车占61%，而法国轿车柴油机的比例高达88%。
从世界范围来看，汽车柴油化已经成为一种不可逆转的趋势。
柴油机与同等功率的汽油机相比，微粒和NOX是排放中两种最主要的污染物。
目前，世界各国都在致力于减少柴油机颗粒排放的技术研究，并且已经取得了实质性的进展。
由于柴油机排气微粒与NOX的生成机理不同，因此减少微粒的同时又增加了NOX的排放，同时微粒的减少又使得催化剂中毒得以有效的扼制，从而使采用机外催化技术净化NOX成为可能。
今后研究的重点应转向使柴油机排放的微粒与NOX 同时减少。
2柴油机NOX排放的危害和生成机理2.1柴油机NOX排放的危害柴油机排出的NOX中，NO约占90%，NO2只是其中很少的一部分。
NO无色无味、毒性不大，但高浓度时能导致神经中枢的瘫痪和痉挛，而且NO排入大气后会逐渐被氧化为NO2。
NO2是一种有刺激性气味、毒性很强(毒性大约是NO的5倍)的红棕色气体，可对人的呼吸道及肺造成损害，严重时能引起肺气肿。
当浓度高达100×10-6体积浓度以上时，会随时导致生命危险。
NOX和HC在太阳光作用下会生成光化学烟雾，NOX还会增加周围臭氧的浓度，而臭氧则会破坏植物的生长。
此外，NOX还对各种纤维、橡胶、塑料、电子材料等具有不良影响。
基于上述原因，柴油机排放物中的NOX对环境的严重污染引起了世界范围的普遍关注，因此各国限制其排放的法规亦越来越严格，表1是美国、日本、欧洲对重型柴油载货车NOX排放的有关规定。
柴油机喷油系统的排放控制技术探讨
应用 ． 行 合 理调 配 后 ，ＮＯ） ．进 （和微 粒 碳烟 排 放 都会 同时 降低
三 、 喷油 率 控 制技 术
广义 的 喷油 率控 制 ，指 的是 喷 油规 律控 制 ，它包 括 定 时 （ 喷油提 前 角） 控制 、喷 油期 长短 控 制和 喷油 率 大小 控 制 。此处 撇 开 喷 油 定时 ，单 指 在 定 时和 循 环 油量 不 变 时 ， 喷油 长短 和 喷油 率大 小的控 制 。喷 油率 是 除混 合气 形成 因
燃 烧过 程 ，而这 些 归根 到底是 由喷 油 、气 流 、燃烧 系 统 以 期 已可通 过提高 喷射压 力等 多种 办法 来综合解 决这 一问题 。 及 缸 内工作 特质 的 配合 所决 定 的。柴 油机 净化 的 关键 ，是 二 、燃 油 高压 喷射 降 低微 粒 碳 烟 排 放 如 何有 效地 消除 ＮＯ ｘ （ 氮氧 化物 ）和微 粒 碳烟 的生 成量 。 近年 来 ，提 高 喷油 压 力的 高 压喷 射措 施 ，日渐 成为 直 而 这 两项排 放 物的 生成 规律常 常 是互 相矛 盾 的 。因此 ，任 喷 式 柴 油机 机 内净 化 的 最佳 手 段 。而 间接 喷 射 式 柴 油机 ， 何 一个 单项 措 施总 有它 的负 面影 响 。人们 总是 在 采取 某项 由于 主要依 靠气 流进 行 雾化 、混 合 ，所 以对 喷油 压 力要求 措 施 的 同 时 ，应 用 另一 项 措施 来 加 以补 救和 平 衡 。最后 ， 较 低 。在循 环 喷油 量及 喷孔 大小 和分 布不 变 的情 况 下 ，提 常 常 是 多项措 施 的综合 应用 ，才 使排 放性 能达 到 一个 新的 高喷 油压 力就是 加大 喷油速 率 ，它直 接产生 两方面 的效果 。 水平 。柴 油机 是一 个 多性能 、多工况 、多因 素综 合影 响 的 １降低 微粒碳 烟的排 放量 ． 统 一体 ，再加 上各种各 样的排 放净化 措施 ，如何进 行选 优 、 可以看 出 ，喷 油压力增 高 ，则粒径 减小 ，贯穿 距加 大 ， 折 中和综 合控 制是 一个 极 为困难 和复 杂 的问题 。柴油 机 的 雾 锥 角加 大 ，喷雾 区 的总容 积也 跟着 加 大 ，再加 上 紊流 的 电子 控制 和综 合管 理是 有效 解决 这 一问题 的最 佳 途径 ，也 增 强 ，这些 都直 接促 进 了燃 油与 空气 的 混合 。其 直接 效果 是 使 各种 机 内净化 措施 得 以充分 发挥 效用 的保 证 。在 所有 是 降低 了 每一 时刻浓 混合 气 成分 的 比例 ，使 生成 微粒 碳烟 净 化措 施 中 ，喷油系统 的改进 无疑是 最为重 要的环 节 。 的范 ｊ 围自然缩 小 。即使 不可避 免 仍有 过浓 混 合气 出现 ，但 农业 机械 使 用的 柴油机 中常用 的燃 油 喷射 系 统有 两 大 因粒 子小 ，周 围空气 多 ，也会 加快 燃 烧和 氧化 速 率 ，使碳 类 ，直列 泵系 统和 转子 分配 泵 系统 。直列 泵 系统 包括 ： 直列 烟 形 成之 初就被 加 速氧 化 。所 以高压 喷射 必 然使 微粒 碳 烟 多缸 泵 、单体 泵和 泵喷 嘴 系统 ，多用 于大 、中型 农业 机械 排放 降低 。 的柴 油 机上 。转 子 分配 泵 系统 有端 面 凸轮 驱动 的 ＶＥ泵 系 ２ ． 燃油消 耗率 降低 统 和 内 凸轮驱 动 的径 向对置 柱塞 系统 ，多 用于 小 型农 业机 喷油 速率 增 大必 然缩 短 喷油 时 间 ，燃 烧 加速 ，使 燃烧
柴油机碳烟排放控制技术
好的运用 ,在柴油机上的运用国外也已研究得较 多 ,因此是极有前景的 。
3. 2. 3 脉冲电晕等离子体化学处理技术
此种技术利用 5 - 20ev的高能电子轰击反应 器中的气体分子 NOx, SO2 , O2 , H2 O 等 。经过激 活、 分解 、 电离等过程产生很强的自由基 COH ,
化工技术的影响不能使用 。
4 )将两种或两种以上方式合并也将是一个
点 。 20 世纪 60 年代后 , 消烟添加剂的研究逐渐 开始深入 。早期的消烟添加剂以无机金属盐为 主 ,但由于其油溶性差 , 应用受到了限制 。随后 , 以油溶性金属盐为主的有灰型消烟添加剂逐渐成 为研究重点 。有灰型消烟添加剂的消烟作用主要 来自其金属成分的金属效应 。理论上应该选择元 素周期表中电离势较低的元素作为消烟助燃添加 剂的组分 , 例如碱金属化合物 、 碱土金属化合物 , 过渡金属化合物以及稀土金属化合物 , 此类化合 物在燃烧氧化过程中能分解活性离子 , 和烃正离 子反应生成 H3 O ,延缓或阻止了碳烟的生成 , 从 而可以达到消烟助燃的目的 。文献报道的使用有 灰型消烟添加剂的消烟效果比较明显 ,如 Norman 用含钡的消烟添加剂 5%加入柴油中 , 碳烟排放 下降 30% ～50% ; 吕九琢等的研究表明 , 加入 0.
排放
控制
Technology
已经成为微粒捕获器开发的关键 。国外研究过的 再生方法有 : 强制再生 、 喷油助燃再生 、 电加热再 生、 微波加热再生 、 逆向喷气再生 、 连续再生 、 燃油 添加剂再生 。以上的每种再生技术都存在 1 个或 多个问题 , 如再生可靠性差 , 装置复杂且成本高 , 车载时再生所需要的能量的解决不满足车辆所需 的使用条件等等 。 就目前而言 ,在再生过滤器的研究中需进一 步解决的问题有 :
柴油机排放控制及后处理技术综述
柴油机排放控制及后处理技术综述摘要：柴油机作为一种高效、耐久的内燃机，已广泛应用于各种车辆和工业设备。
然而，柴油机排放对环境和人类健康产生了负面影响，因此控制和后处理柴油机排放已成为研究和开发的焦点。
本文综述了柴油机排放控制和后处理技术的发展现状和趋势，涉及了选用低排放燃料、优化燃烧过程、采用催化转化器和选择适当的颗粒物收集器等相关技术。
本文的研究对于推进柴油机排放控制和后处理技术的发展具有重要意义。
关键词：柴油机，排放控制，后处理技术，催化转化器，颗粒物收集器正文：1. 研究背景及意义柴油机是一种高效、可靠的内燃机，广泛应用于汽车、船舶、发电机和工业设备等领域。
与汽油发动机相比，柴油机具有更高的热效率和更长的寿命。
但是，柴油机的排放却对环境和人类健康产生了负面影响，主要包括氮氧化物（NOx）、颗粒物（PM）、碳氢化合物（HC）和一氧化碳（CO）等。
这些有害物质对大气、水体、土壤等环境产生危害，同时也会对人体呼吸系统、神经系统和心血管系统等造成影响，因此控制和后处理柴油机排放已成为研究和开发的重要方向。
2. 排放控制技术2.1 优化燃烧过程为了减少柴油机排放，可以通过优化燃烧过程来降低排放。
其中，最重要的是减少NOx的生成。
NOx的生成主要是由于氮气与氧气在高温下反应而产生。
减少NOx的方法主要包括：控制燃烧温度、增加燃烧室的湍流强度、采用外部EGR等。
2.2 选择低排放燃料选择低排放燃料也是减少柴油机排放的重要手段。
低硫燃料、生物柴油、混合燃料等都可以降低排放物的生成，特别是低硫燃料可以显著减少排放物的生成。
3. 后处理技术3.1 催化转化器催化转化器是一种将有毒气体转化为无害气体的设备，主要应用于减少NOx和CO的排放。
当废气穿过催化转化器时，催化剂将有害气体转化为水和二氧化碳，从而减少气体的污染。
3.2 颗粒物收集器颗粒物收集器是一种将颗粒物捕集并减少其排放的设备。
该设备可以过滤掉柴油机排放的颗粒物，从而降低颗粒物对环境和人体健康的影响。
汽车柴油机排放控制技术
汽车柴油机排放控制技术作者：朱虹来源：《中小企业管理与科技·中旬版》2009年第01期摘要：本文介绍了燃油品质的改善方法，采用颗粒过滤及再生技术、加装氧化型催化转化器、可溶性SOF氧化催化、非过滤技术和NO x催化转化器等排气净化后处理技术和采用增压中冷技术、改进燃烧系统、采用电控高压喷射技术、废气再循环、可变技术等柴油机机内净化技术、使用代用燃料等措施相的结合综合控制技术。
关键词：柴油机排放净化控制0引言车用柴油机排放物主要为颗粒状物质PM和NO x，而CO和HC排放较低。
控制柴油机尾气排放主要是控制颗粒物质PM和NO x生成，现代柴油机排放控制采取的措施有：改善燃油品质，排气净化后处理、柴油机机内净化、使用代用燃料等控制技术。
1改善燃油品质若增加柴油的十六烷值，能有效地降低发动机尾气颗粒PM、C0和NO x的排放：降低燃油中S的含量，可以降低13～22％的PM颗粒排放；减少燃油中的芳烃成分，可以减少NO x 的排放。
改善燃油的措施如下：①根据燃油的馏程，合理提高燃油的十六烷值。
②在柴油中掺烧一定比例的消烟添加剂，将金属钡、镁、锌等可溶性碱化盐或中性盐作为消烟添加剂，通过促进碳烟粒子在膨胀过程中再燃烧，来促进和消除喷油器头部的积碳，可以减少30～50％的碳烟颗粒PM排放。
③降低燃油中的含硫量。
在燃烧过程中，柴油中的硫约有98％转化为SO2，其余的2％成为硫酸盐颗粒，部分SO2被进一步氧化与燃烧过程中生成的H2O结合，形成H2SO4和硫酸盐(CaSO4等)，增加了微粒的排放量。
2排气净化后处理采用氧化催化转化器对柴油机排气处理，可以降低HC和CO的排放量和颗粒PM状物质中的有机成分；用选择性还原催化转换器在富氧条件下还原NO x，用微粒过滤装置收集柴油机排气中的颗粒状物质等。
2.1采用颗粒过滤及再生技术颗粒过滤由颗粒过滤器和再生装置组成。
颗粒过滤器通过其中有极小孔隙的过滤介质(滤芯)捕集柴油机排气中的固定碳粒和吸附可溶性有机成分的碳烟。
柴油机喷油系统的排放控制技术
Internal Combustion Engine &Parts0引言一般情况下，柴油机的有害物质的排放量主要受到缸内燃烧过程以及柴油机混合气形成等影响，而这些因素又直接受到柴油机气流、喷油以及燃烧系统、缸内运行情况影响，所以，对于柴油机的净化可以从以上几个方面入手。
而其中最为关键的部分就是如何有效的将氮氧化物NO X 以及微粒碳烟进行消除。
但是此两项排放物由于生成规律自相矛盾，所以，在净化过程中必须要注意当对某项采取净化措施时还应采取相关措施来对另一项进行补救，进而促使整个净化过程达到相关要求。
另外，柴油机本身就是一个具有多性能、多因素影响且多工况的统一体，再加上净化技术的多样性，所以，选择科学、合理的净化方式显得尤为重要。
就目前而言，对柴油机进行综合管理以及电子控制系统的应用可以有效的缓解其污染物的排放，但即使这样，柴油机的净化效果仍很难得到保证，其中最难解决的问题就是喷油系统的排放控制。
对于车用柴油机而言其主要应用的喷油系统有两大类，即转子分配泵以及直列泵系统。
所谓的转子分配泵技术主要被应用在客车以及小型高速柴油轿车中，该系统还包括内凸轮驱动的径向对置柱塞系统以及端面凸轮驱动的VE 泵系统；列泵系统则主要被应用在大中型车用柴油机上，其还包括单体泵、直列多缸泵以及泵喷嘴系统。
无论怎样，这两大类喷油系统的工作方式均是脉动供油或者柱塞往复运动，所以，本文主要针对此两种喷油方式进行排放控制。
1柴油机喷油系统排放控制技术1.1推迟喷油提前角，降低NO X 排放所谓的喷油提前角指的主要是在喷油开始的点与气缸压缩结束之间的角度。
一般情况下，柴油机均要求提前喷油。
那是因为，在喷油到着火之间是存在一定的滞燃期，而为了保证实际柴油机燃烧可以达到相关要求，所以，为了避免燃烧推迟、节省成本等，喷油必须要提前。
根据柴油机的动力和经济两方面性能考量，转速的上升应决定最佳提前角的增大，同时，负荷的增大也应稍微的影响最佳提前角的增大。
降低柴油机有害排放物的控制技术_图文.
而部分被截流。
扩散原理。柴油机废气中的微粒
P OWERTRAIN
动力总成
TRANSPOWORLD 2009 No.10 (May 110
物由于气体分子热运动的碰撞而产生布朗运动,越小的微粒越显著,并会造成扩散效应。当废气流经捕集单元时,纤维状的捕集单元对微粒的运动起到了汇合作用,从而有可能将微粒捕集。
109
2009年第10期《交通世界》(5月下降低柴油机有害排放物的控制技术
文/张英祥
柴油机的有害排放物及其影响因素
柴油机排气中包含各种成分,其基本成分是二氧化碳(CO 2,水蒸气(H 2O,过剩的氧气(O 2以及存留下来的氮气(N 2等。它们是燃料和空气完全燃烧后的产物,从毒物学的观点看,排气中的这些成分是无害的。但除
沫陶瓷等。这些过滤材料的捕集原理
一般认为有以下几种:
碰撞机理。柴油机废气流经捕集
单元时,其流线发生了多次拐弯,在流
线拐弯处,较大的微粒由于运动惯性大
多脱离原来的流线与捕集单元相碰,并
吸附或沉积于其上。
截流机理。柴油机废气流经捕集
单元时发生两种情况,一是粒径比过
滤材料孔隙大的微粒就被挡住并被粘附
住,即发生筛滤效应;二是粒径比过滤
式。其中,废气涡轮增压器主要是由涡
轮和压气机组成。它与柴油机没有机械来自传动联系,而是柴油机排出的废气经排
气管进入涡轮作功。涡轮叶轮与压气机
叶轮同轴,从而带动压气机吸入外界空
气并压缩后送至柴油机进气管。增压中
冷柴油机在压气机出口和柴油机进气
管入口之间增设中间冷却器(简称中冷
器,使压缩后的空气的温度下降,密
实现。在该废气再循环系统中,废气
汽车概论课件柴油机排放控制16
到目前为止，还没有一种有效的技术措施可以使柴油机的颗 粒排放(PM)和氮氧化物(NOx)同时降低。PM和NOx之间呈现 双曲线的关系：一个增加，则另一个减少。
一辆2t卡车从生产、装配、运输、使用(行驶)到修理整个过 程中CO2排放量的分布情况。其中93％的CO2是在行驶过程 中排出的。
越来越苛刻的排放法规
低温预混合燃烧方式(MK燃烧方式）
通过推迟喷油 正时、延长滞燃期 来增加预混合燃烧 在整个燃烧过程中 的比例，在预混合 燃烧过程中采用 EGR率高达45％的 废气再循环，通过 大幅度降低缸内气 体中氧浓度来降低 火焰温度,从而降低 NOx排放。
柴油机的排放中最成问题的是浮游粒子(PM)和氮氧化物(NOx)。
四、几种排放法规的比较 1．大型柴油机卡车
五、降低排放的技术 降低柴油机排放都是围绕改进燃烧过程而进行的。 (1)减少预混合燃烧。
（2）促进散燃烧。
因此，对燃油系统的要求是： (1)最佳的喷油定时。 (2)减少初期喷油量。 (3)高)电子控制。
(1)新型燃烧室+增压中冷。 (2)高的喷油压力+废气再循环(EGR)。 (3)采用新型燃油喷射装置——电控分配泵系统、电控共轨系统。 (4)后处理装置——颗粒滤清器、NOX催化剂。
标定工况点
最大转矩点
降低车用柴油机排放的措施
EGR率 = 再循环废气流量/(进气空气流量 + 再循环废气流量)
但 ,EGR 不 仅 会使柴油机动力 性和经济性下降， 更严重的负面影 响则是颗粒排放 的增加。 所以如果要在 高 负 荷 下 用 EGR 来 控 制 NOx 排 放 而又不希望产生 过多的颗粒排放， 必 须 要 对 EGR 率 进行严格控制， 要有非常精确的 EGR 率 计 量 系 统 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiaotong University
NOx 存储还原催化系统
当发动机在稀燃状态工作时，排气中过量的氧和NOx储 存过程中释放的活性氧直接把过滤在陶瓷载体上的微粒氧化。 当发动机在化学计量或浓混合气状态下运转时，仅有 NOx存储过程中释放的活性氧氧化微粒。也就是说，PM无 论在哪一种状态下都能被氧化，而NOx只有在浓混合气状态 下才被还原。 DPNR系统应用在低硫（质量分数小于50×10－6）柴 油车上，可长期保持高的净化率，净化效率可达95％以上。 即使在启动条件下，同时催化去除PM-NOx效率也可达到80 ％以上。DPNR是一个简单、紧凑催化剂转化系统，并与最 新开发的共轨、电子控制燃油喷射技术相配合集成于发动机 上。
School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiaotong University
微粒捕集器的再生技术
3.连续再生过滤器再生系统
连续再生过滤器是由氧化器和微粒捕集器组成。CRT的 原理如下图所示，当柴油机排气通过氧化催化转化器时，温 度在200～600℃条件下，CO和HC首先几乎全部被氧化成 CO2和H2O，NO被转化成NO2。然后，NO2氧化微粒捕集 器中的微粒生成CO2，而NO2又被还原为NO，从而达到再 生的微粒的目的。应该注意该系统只能应用在低硫柴油机上， 因为氧化催化剂可使硫氧化而增加微粒的数量。另外，轻型 载重车没有足够的NOx排气来氧化碳烟微粒。
Clean gas Plasma+Catalyst Catalyst Second Clean gas
Plasma First Polluted exhaust
Wire electrode
等离子体催化反应系统(一级系统和两级系统)
School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiaotong University
School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiaotong University
微粒的捕集技术
Exhaust gas from diesel engine
Exhaust gas from diesel engine
Ceramic
wall-flow
壁流式蜂窝陶瓷过滤捕集
现代轿车技术－ 柴油机排放控制
上海交通大学内燃机研究所
School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiaotong University
NOx的机外净化技术 微粒机外净化技术
NOx和微粒同时净化后处理技术
School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiaotong University
School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiaotong University
微粒捕集器的再生技术
2.燃料添加剂催化再生过滤器系统
燃料添加剂是一种溶于燃料的催化剂，如铈、铁/锶和 铂/铈的混合物，在发动机中燃烧后进入排气，和微粒一起 由过滤器捕集。这使得微粒和催化活性成分密切接触，相当 于在微粒中加入催化剂，来降低微粒的再生温度。缺点是催 化剂随着机动车辆排气排入大气中危害人类健康。
School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiaotong University
NOx 存储还原催化系统
NOx储存还原催化剂净化原理图
School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiaotong University
其催化反应式： NO+HC+O2→N2+CO2+H2O
School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiaotong University
NOx 存储还原催化系统
1. NOx存储还原催化技术
当发动机在稀燃状态下工作时，排气处于氧化气氛， 在贵金属(Pt)催化作用下，NO与O2反应生成NO2，并以 硝酸盐MNO3（M代表吸附材料）的形式存储在碱土金 属表面；当发动机在化学计量或浓混合气状态下运转时， 硝酸盐MNO3分解释放出NOx，在催化剂上与CO、HC和 H2反应生成N2、CO2和H2O，同时使得碱土金属得以再 生。
微粒机外净化技术
•微粒的捕集技术 •微粒捕集器的再生技术
School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiaotong University
微粒的捕集技术
微粒的捕集主要有静电吸附法、过滤捕集法和离心分离 法。研究表明，微粒过滤器（又称微粒捕集器）是最有价值 的收集方式。它主要是通过扩散、沉积和撞击机理来过滤捕 集柴油机排气中微粒的。积存在过滤器上的微粒，在合适的 温度和氧化气氛中一旦开始氧化燃烧，温度可高达2000℃以 上，很容易将陶瓷载体烧熔。考虑到寿命问题，陶瓷载体的 最高工作温度一般应控制在1000℃以下。滤芯的选择和过滤 器的再生控制技术是微粒过滤系统及再生系统中的关键性环 节。
School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiaotong University
选择性催化还原技术
2. HC选择性催化还原（HC-SCR）利用HC作为还原剂进行
选择性催化还原NOx（HC-SCR）的催化剂可分为金属氧 化物、贵金属和分子筛三大体系。该技术目前还不成熟。
School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiaotong University
微粒捕集器的再生技术
1. 催化再生过滤器系统
在过滤器载体上涂附催化剂，其目的是为了降低微粒氧 化反应的活化能，使化学反应在较低的温度下进行，从 而实现微粒与氧的催化转化反应。如涂有铂的催化过滤 器可以降低微粒的氧化温度，使微粒在300℃左右氧化。 这使微粒再生可能性提高，但并不能覆盖所有机动车辆 的运行工况。
School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiaotong University
微粒捕集器的再生技术
CRT 原理图 Principle sketch of CRT
School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiaotong University
微粒捕集器的再生技术
4.辅助加热再生过滤器系统
为了使捕集器微粒氧化，目前有各种方法来加热催化剂 提高再生温度，包括直接电加热、微波加热、在缸内或排气 中喷油助燃等产生热，提供一个高温反应条件，促使微粒在 高温下与废气中的氧发生氧化反应。但这些方法附加装置多， 因而成本高、系统的可靠性较差。
School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiaotong University
School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiaotong University
选择性催化还原技术
该系统已广泛应用于固定源发动机，如船舶等大型柴油 机上，主要是因为NH3-SCR催化剂在潮湿、富氧和含硫条件 下具有较高的活性和较长的使用寿命。 由于使用了腐蚀性很强的NH3或氨水，对管路和设备的 要求高，造价昂贵；氨的加入比例要求精确控制，过量或未 反应的NH3易造成二次污染 。
NOx 存储还原催化系统
2. 柴油机PM-NOx催化净化系统
Lean
NOx storage
Rich
NOx Filter substrate Storage of NOx
material
Filter substrate Reduction of NOx
NOx storage
PM
Filter substrate
School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiaotong University
等离子体辅助催化还原NOx
目前，利用低温等离子体辅助催化降低NOx排放是研 究NOx催化还原的一大热点。研究表明，单纯的等离子 体气相化学反应并不能使柴油机排气中的NOx发生还原 反应，而仅仅使其氧化形成一些活性物种。
微粒捕集器的再生技术
5. 等离子体再生过滤器系统
等离子体-催化系统捕集净化微粒 Plasma-catalyst system for particulate reduction
honeycomb filter
Filtrating and trapping effects of wall flow monolith
School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiaotong University
微粒的捕集技术
泡沫陶瓷的微观结构 Microstructure of a ceramic foam
NOx机外净化技术
•选择性催化还原技术 •NOx存储还原催化系统 •等离子体辅助催化还原NOx
School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiaotong University
选择性催化还原技术
选择性催化还原技术（Selective Catalytic Reduction, SCR）是指利用尾气中有机物为还原剂或添加还原剂，在氧 浓度高出NOx浓度两个数量级以上条件下，高选择性地优先 把NOx还原为N2。其催化过程通常采用NH3和HC作为还原 剂。该技术得到了广泛的研究。 1. NH3选择性催化还原 采用NH3作为还原剂进行催化还原NOx（NH3-SCR）的主要 反应是： 4NH3+4NO+O2 → 4N2+6H2O 6NO2+8NH3 → 7N2+12H2O