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1、南京铁道职业技术学院毕 业 论 文题 目： 柴油机排放的控制及处理 作 者： 学 号： 系 ： 城市轨道交通系 专 业： 铁道机车车辆 班 级： 08铁机辆301班 指导者： 讲师 评阅者： 2011年 06月毕业设计（论文）中文摘要柴油机排放的控制及处理摘要 随着经济的发展，人们开始对环境的关注程度也在大大的提高。环境污染问题已经成为制约人类发展的重要问题。空气污染源主要是来自石油煤炭等的不完全燃烧所造成的。本文主要分析了燃油不完全燃烧的原因和其产物，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NOX催化转化器等排气净化后处理技术
2、和采用增压中冷技术，燃烧系统的改进，采用电控高压喷射技术，废气再循环技术，可变技术等柴油机机内净化技术等来控制柴油机的排放污染。通过对本课题的研究，使我了解了一些有关柴油机排放方面的最前沿的技术和目前所面临的技术难题。并根据研究，提出了自己的看法和解决方案。关键词 排放 控制 固体颗粒物 增压 废气再循环 第 2 页 共 1 页目次引言1 一 柴油机尾气排放的危害和生成机理2（一）柴油机尾气排放的危害2（二）柴油机有害物质的生成机理2二 柴油机控制尾气排放的主要净化措施4（一）柴油机机内主要净化措施 41、喷油系统的优化 72、燃烧室的结构和参数优化83、燃油的改质 8（二）柴油机机外净化措施
3、 10结论 13致谢 14参考文献 15第 15 页 共 15 页引言柴油燃烧后的主要排放物为PM(颗粒状物质)、NOx、CO和HC，但后两者排放较低。要控制柴油机尾气排放，主要就是控制颗粒物质PM和NO的生成，降低PM和NOx的直接排放。柴油机与同等功率的汽油机相比，微粒和NOx是废气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，并且都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，在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，因而使采用机外催化技术净化NOx成为可能。现代内燃机的发展有三大目标，即高动
4、力性、经济性以及低有害排放物。实现上述目标主要有以下几种措施。1. 采用高效率的内燃机工作循环，如米勒循环，高增压、中冷循环。采用可变技术。如可变进气系统，减小进气阻力，获得强涡流和增大进气量；可变机构（可变相位、可变升程）；可变压缩比；可变增压器喷嘴截面等。2. 采用多气门设计。气门正时也可以随工况自由调节。3. 改进燃油供给系统，采用高喷射压力。4. 改进燃烧室与燃烧过程。5. 降低运动件的摩擦损失。6. 降低内燃机的质量。7. 降低油耗，减少CO2排放。8. 废气后处理，包括三效催化转化器。9. NOx生成机理的研究及排放控制。10. 柴油机微粒过滤器及其再生。 一 柴油机尾气排放的危害
5、和生成机理（一） 柴油机排放的危害 柴油机的排气主要是固体颗粒（PM）和NOx，含有较少的CO和HC。据统计，城市大气中的NOx约有50%来自机动车辆，其中柴油机排放的NOx约占50%，大约30%的悬浮颗粒来自汽车，还有一部分是来自铁路内燃机车。柴油机排出的NOx中，NO约占90%，NO2在其中占很少的一部分。NO无色无味，毒性也不大，但浓度过高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的气体，且毒性很强，呈现红棕色，可对人的呼吸道及肺造成损害，严重时甚至能引起肺气肿。当浓度高达10010-6体积浓度以上时，会随时导致生命危险。NOx和HC在
6、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。另外，NOx还对各种纤维、橡胶、塑料、电子材料等具有不良影响。对环境危害较大。由于以上原因，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，迫使人们不得不采取应对措施，来降低NOx的排放。各国也采取法律手段来限制其排放。（二）柴油机废气有害物的生成机理内燃机排气管排出的废气是污染物的主要排放源。此外，曲轴箱的通风和燃油箱的蒸发也会有一些烃类和少量CO及NOx逸出（表1）。排放源污染物相对排放量（占该污染物总排放量的百分数）CONOx烃类排气管的排气989998995565曲轴箱的通风12122
7、5燃油箱化油器的蒸发001020表1 各种污染物的组成内燃机排气中各污染物的浓度 表2为柴油机与汽油机排气污染浓度的比较。汽油机的CO和烃类排放较柴油机严重，柴油机的颗粒物（黑烟）排放则比汽油机严重。因此，汽油机和柴油机净化的侧重点不同。污染物柴油机汽油机CO小于0.1%小于10%烃类小于300 ppm小于1000 ppmNOx10004000 ppm2000 4000 ppm颗粒物0.5 g/m0.01 g/m表2内燃机排气中各污染物的浓度内燃机各运转工况时的排气流量不同，排气中各污染物的浓度也不同，其变化趋势如表3。运转工况排放浓度（%或ppm）排气流量（1/h）怠速CO、烃类高，NO低低
8、加速（不同加速度）CO、烃类、NO均高高等速（不同转速）CO、烃类低，NO在较高转速时较高在较高转速时较高减速（不同减速度）CO、烃类（特别是烃类）高，NOx低低表3 内燃机排气与运转工况的关系 1、柴油机PM生成机理 由于柴油机的工作原理是喷油压燃，燃油停留在燃烧室中的时间比汽油短很多，因而受壁面冷激效应和狭隙效应，油膜、沉积物吸附作用很小，在大部分工况下，都是稀薄燃烧，且换气过程中不存在燃油的损失。这是柴油机PM排放较低的原因。 当柴油机怠速或小负荷运转时，来自柴油喷注的外缘混合过渡造成的过稀混合气以及在压缩过程中的活塞顶部头道环上方的间隙中的混合气，都是造成柴油机未燃PM排放物的主要来源
9、。2、柴油机CO生成机理 CO的产生主要是由于燃油在气缸中燃烧不充分所致，因局部缺氧而产生的燃烧反应中间产物。过量的空气系数和燃烧过程对燃烧后期的CO氧化反应都有很大的影响。CO的浓度在柴油机中一般都很低，只有在接近冒烟极限时，才会急剧增加。而在小负荷时，缸内燃烧温度低而且氧化反应不彻底，会造成CO排放有所增加。对于柴油机，虽然理论上总体过量空气系数始终大于1，可以完全燃烧。但由于柴油和空气不可能完全混合均匀，缸内总有局部缺氧和低温的地方，以及反应物在燃烧区停留时间较短，不足以完全燃烧。柴油机暖机时及怠速时CO也较高，也是由于上述原因造成。3、柴油机NOx生成机理柴油机尾气排放物的生成机理。迄
10、今为止人们已经对NOx的生成机理进行了大量的研究，但尚未达成共识。比较容易接受的是策尔多维奇机理。该机理认为：柴油机排放中的NO并非来自燃油的燃烧，而是来自氮气与氧气的反应，它是在氧气过剩的情况下由于燃烧室的持续高温而形成的，在膨胀和排气时有少量的分解，排到大气后遇氧形成NOx和其它氮氧化物。 柴油机燃烧过程中喷射各区均可以生成NO，其生成浓度与局部温度、局部氮原子和氧原子的浓度、燃烧产物的冷却速度和滞留时间(即高温下所占燃烧循环的时间量)等因素有关。从理论上讲，柴油机NOx排放的形成是无法避免的，但通过控制燃烧过程的最高温度和富氧空气在高温中的滞留时间等可以加以限制。二 柴油机控制尾气排放的
11、主要净化措施（一）柴油机机内主要净化措施 柴油机机内净化就是对其燃烧过程进行优化，使发动机达到混合均匀，燃烧充分，工作柔和，启动可靠，排放较少的要求。采取机内净化是目前最好且最有效的方法。其原理就是通过改进柴油机结构参数或者增加附加装置来改善燃烧性能，进而达到减少NOx排放的目的。 进气系统的优化。对进气系统进行优化设计，主要目的是在提高充气效率的同时，合理组织进气涡流。以利于气体能够充分的混合，提高燃烧速率，并尽量减少NOx和PM的生成。 进气涡流的优化。提高涡流比能使燃烧加速并且完全，但其结果能导致缸内最高燃烧压力与温度的升高，从而使NOx的排放明显增加；若减少进气涡流的强度虽能减少NOx
12、的排放，但又势必又会牺牲柴油机的动力性和经济性。因此，想到可采用可变涡流进气道技术来使涡流比在0.2-2.5范围内变化，可以很好的兼顾柴油机在整个工况范围内各个方面的性能。但采用可变涡流进气道技术存在很多技术难题，比如结构过于复杂以至于造成成本较高的问题。 提高喷油压力和减小喷孔直径。提高喷油压力和减小喷孔直径可明显地降低PM的排放。为了避免高压喷射导致的NOx的增加，就需要适当降低空气涡流运动，提高压缩比和可变定时燃油喷射来与其相适应。高压喷油系统需要和燃烧室能够很好的配合，以避免造成过多燃油喷射到气缸的冷表面上，减少PM中有机可溶物的排放。同时还可以减少喷嘴压力室容积或采用无压力室喷油嘴，
13、也可以使PM排放大大减少。通过对燃油喷射率的优化，可降低PM和NOx的排放。 采用多气门技术。在柴油机上采用多气门技术是控制排放的有效途径。由于缸盖上的喷油嘴和活塞上的燃烧室凹坑布置在气缸中央，从而达到优化进气涡流和油雾分布以及活塞与喷油器的冷却条件，并且可以实现涡流比在不同转速下的变化，这使混和气的形成得到进一步的优化，因而在提高动力性和经济性的同时也减少了NOx排放，但增加了成本和结构的复杂性。例如采用四气门技术的缸盖，就能够实现优化喷嘴位置，使其垂直置于燃烧室中央。活塞顶的燃烧室凹坑也同样处于中心位置或旋转对称位置，这样就可以在活塞顶燃烧室凹坑内形成均匀的气流。多孔喷嘴喷出的油束处于沿任
14、何方向流量均等的理想状态，从而改善了进气涡流和油雾分布的均匀性，达到了最佳的空气利用率和降低PM排放的效果。 四气门结构不仅可以提高发动机功率，而且还能够改善活塞和喷油器的冷却条件，可在不同转速下实现涡流比的可变性，改进了燃烧方式，降低了低转速区的排放。四气门结构还可减少换热损失，从而改善了低速扭矩输出。采用四气门结构的缺点是增加了柴油机成本和结构的复杂性。在柴油机上应用多气门技术是国际学术界研究热点之一，国外内燃机的气门最多时已达到5个，目前已在大型柴油机应用的基础上，逐渐开始在小型柴油机上应用，国内在这方面的研究尚未成熟。 改进燃烧系统。改进燃烧系统主要就是改进燃烧室的形状、供油系统、进气
15、流动的匹配程度。应在保证发动机整个工况范围内，燃油在燃烧室中能够均匀分布，有充分的气体流动，有良好的喷油规律。 采用电控制喷油泵、电控泵喷嘴、电子调速器、可变涡流系统、多气门化和中央配置喷油器等措施，即可以改善柴油机性能，又能够降低柴油机尾气排放物，尤其是颗粒PM物质的排放最为明显。 增压中冷。柴油机在采用进气增压技术后，由于压缩温度升高，NOx的排量也必然增加。由于增压柴油机在采用中冷技术以后，增压空气在进入气缸以前被冷却，在一定程度上可以降低NOx的排放。废气涡轮增压可以提高气缸内平均有效压力、过量空气系数和平衡整个循环的平均温度，能够使柴油机颗粒物的排放量降低50%以上，并可以减少CO和
16、HC的排放量。采用中冷技术，NO的排放量能够降低60%-70%左右。目前，柴油机增压中冷技术在中型柴油机和大型柴油机上应用越来越广泛。废气涡轮增压中冷技术的应用大大提高了柴油机的动力性，改善了燃油经济性，并且在降低内燃机排放有害物，减少温室效应气体CO2，保护环境等方面起到了非常重要的作用。为使柴油机排放污染进一步降低，涡轮增压中冷技术就是一个很好的解决方案。为满足更高的排放法规欧洲、的要求，则还必须采用电控可变喷嘴涡轮增压器。 采用柴油电控高压喷射技术。柴油电控技术已从第一代的位置控制、第二代的时间控制发展到现在的共轨式电控高压喷射。正在研制或装机的共轨式喷油系统，可以实现在柴油机运转的整个
17、特牲曲线范围内改变喷油过程。如德国Bosch公司开发的共轨喷射系统，能够自由选择喷油压力、高精度控制喷油量、灵活控制喷油定时，并且可以灵活地进行预喷射和多级喷射，对颗粒和烟度的降低很有很大作用。在采用共轨多级喷射系统和电控喷油器的柴油机试验中观察到，由于分段喷射加强了空气的卷吸和紊流，加强了燃油和空气的混合，可以明显降低烟度。电子控制柴油机高压喷射技术的应用能够使柴油机通过最佳喷油定时、最佳喷油率和预喷射，与发动机转速、负荷之间的关系进行连续调节，使颗粒排放降低40%以上，并且发动机过渡工况的排放性能也可得到显著提升。电控高压喷射控制对喷油规律进行控制，能够根据发动机运行工况实现最佳喷油，同时
18、通过控制预混合燃烧与扩散燃烧的比例，能够同时降低有害排放和控制发动机的空燃比，有利于实现更有效的机外净化措施。 采用可变技术。一般发动机的压缩比是不可变动的。因为燃烧室容积及气缸工作容积都是固定的参数，是在设计生产时已经定好了的。不过，为了使得现代发动机能在各种变化的工况中能够发挥更好的效率，可以采用以变对变来改善发动机的运行性能。气门可变驱动技术早已实现，做为重要参数的压缩比，也有尝试由固定不变改为“随机应变”。近年绅宝公司开发的SVC发动机就是以改变压缩比来控制发动机的燃油消耗量。它的核心技术就是在缸体与缸盖之间安装楔型滑块，缸体可以沿滑块的斜面运动，使得燃烧室与活塞顶面的相对位置发生变化
19、，改变燃烧室的客积，从而达到改变压缩比的目的。其压缩比范围可从8：1至14：1之间变化。在发动机小负荷时采用高压缩比以节约燃油；在发动机大负荷时采用低压缩比，并辅以机械增压器以实现大功率和高扭矩输出。 柴油机采用可变技术能够使发动机在不同工况下的性能都较为理想，使不同工况下排放性能和经济性都得到提高，这包括喷油定时的可变控制，可变涡流控制和增压系统的可变控制。这些措施的合理使用可使HC和颗粒物排放减少35%以上。 防止机油串入燃烧室。由于柴油机排放颗粒状物质的相当一部分，是由于串入燃烧室的机油不能够完全燃烧造成的，所以应该尽可能地减少串机油量。防止或减少机油串入燃烧室的情况，可以通过加强机体刚
20、度和密封度。改进气缸盖与机体的连接，减少气缸工作面的变形，改进活塞、活塞环和气缸表面的设计，加强机油控制，采用密封性较高的机油，减少从气门推杆泄漏机油等措施。 改进润滑系统设计，减少润滑油转化为50%左右，可以有效降低柴油机的PM排放。增加活塞环压力，减少裙部间隙，优化活塞环形状设计，提高气缸套圆度及改进进气门挺杆的密封等措施，可以有效地降低润滑油消耗量，使串漏的润滑油明显减少，也可以有效地降低排放。1、喷油系统的优化 喷油系统的优化就是使燃油喷射参数最佳化，包括喷油定时、喷油压力、喷油速度和喷孔结构等。通过参数的优化来控制预混合燃烧，即减少在滞燃期内形成的可燃混合气量。这是降低NOx排放的有
21、效途径。 优化喷油定时。NOx排放对喷油定时极为敏感。延迟喷油可以降低NOx排放，但必须合理调整燃烧系统及喷油系统的其他参数以减少油耗、烟度和微粒排放方面的损失。为了减少延迟喷油对经济性的不利影响，可采用较高的压缩比和较高的喷油压力。若采用电控技术和根据运行工况调节喷油始点，可降低NOx的排放。 优化喷油速度。当喷油提前角一定时，提高喷油速率，缩短喷油持续期，可以使柴油机产生的NOx较少。提高喷油速度与延迟喷油相结合也可减少NOx的排放。此外，喷油速度还与HC、碳的排放及燃油消耗、噪声有关，需综合权衡来谋求各参数的最佳值。 优化喷油压力。提高喷油压力可有效地改善燃料的雾化性能，使混合气的混合质
22、量得以改善。燃烧更加充分，燃烧温度上升，NOx排放增加。因为提高喷油压力能改善燃烧过程，因此可以补偿由于延迟喷油造成的油耗上升。但这又使延迟喷油以降低NOx排放的目的不能够实现。为减少NOx排放应该降低喷油压力，而喷油压力降低后又会使微粒排放增加。 优化喷孔结构。喷油器喷孔直径和数目对柴油机排放会有明显的影响。当循环供油量与启喷压力一定时，减少孔径会减少初期喷油量，抑制预混合燃烧和最高燃烧温度，可以减少NOx的生成。当喷油压力、喷油速度及喷孔总面积不变的情况下，增加喷孔直径或增加孔数，可以降低流阻，改善燃油的雾化和燃油的分布，因而能降低NOx的排放。2、燃烧室的结构和参数优化 优化压缩比。柴油
23、机的压缩比控制着着火延迟期时间的长短。降低压缩比，有利于着火延迟，能够减少峰值压力，可以使燃烧最高温度降低，NOx排放减少，碳烟增加。但如果压缩比过低，柴油机就难于着火。压缩比对NOx的影响较为复杂，选取压缩比时应综合考虑各种因素。 燃烧室型式的优化。燃烧室型式与NOx的排放有着密切关系。直喷式柴油机NOx排放明显高于非直喷式柴油机，这是因为非直喷式柴油机前期的燃烧发生在混合气过浓的预燃室或涡流室里，由于缺氧NOx的生成受到了抑制，又因在主燃烧室中的燃烧开始较晚，而且是在较低温度下进行的。对于同一类型但结构不完全相同的燃烧室，其NOx的排放量也有差异。例如在直喷式柴油机中，涡流最强的球型燃烧室
24、最高，浅盆型燃烧室最低。 燃烧室喷水冷却技术。水具有较高的比热，在燃烧过程中吸热可降低燃烧最高温度。水与油混合喷入燃烧室还可以降低燃油密度，从而使燃烧温度进一步降低。此技术在降低NOx排放的同时，同时也利于改善燃油经济性和排气碳烟浓度，并且还有降噪的作用。喷水冷却有以下几种形式：进气管喷水，用超声波将燃油与水乳化后喷入燃烧室，通过附加喷嘴把水直接喷入燃烧室，在喷嘴的两个燃烧层之间填充水，并分层喷入燃烧室。3、 燃油的改质 提高柴油机十六烷值。十六烷值在柴油机燃料参数中对NOx排放影响最大。十六烷值较高时，由于其稳定性就会变差，极易裂解为碳烟。柴油机排气烟度较高，但其发火性能好，柴油机点火延迟期
25、缩短，气缸内温度与压力降低，NOx排放也随之降低。当十六烷值从40提高到50时，NOx排放可降低10%左右。 使用柴油添加剂。在柴油中掺合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炭，可以减少30%-50%的碳烟颗粒排放。但使用添加剂则会导致二次污染，所以此方法不是很适用。 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%转化成为硫酸盐颗粒。部分SO2被进一步氧化与燃烧过程中生成的H2O结合，形成硫酸和硫酸盐，增加了微粒的排放量。当燃料中的硫从0.12%下降到0.05%
26、时，微粒排放量将减少8%-10%。减少燃油中的芳香烃成分，可以减少NOx的排放。根据燃油馏程，如果合理提高燃油的十六烷值，则能有效地降低发动机尾气PM、CO和NOx排放。 进行柴油的乳化处理。在柴油中加入适量的乳化剂，通过燃烧时水的汽化，降低气缸套的温度和燃烧温度，可以实现减少NOx的排放。此外，乳化燃料中的水分子迅速汽化膨胀，成为微细的燃料油滴，促进了与空气的迅速混合，加速了燃烧，减少了气缸内的激冷层，有利于HC的生成。 使用替代燃料，即新能源。采用代用燃料将是控制柴油机和汽油机排放的重要方法之一。目前代用燃料主要有天然气、液化石油气、甲醇、乙醇、氢燃料及与柴油掺烧的复合燃料等，其中甲醇、天
27、然气、液化石油气被认为是最有前途的清洁能源替代燃料。柴油机使用醇类燃料时，基本可以实现无烟排放。在中、低负荷时NOx的排量也很低。近年来可以作为内燃机代用的醇类燃料很多，其中甲醇是目前应用最广的内燃机替代燃料。但如果不采用适当措施，柴油机排放的HC、甲醛将成为重要的排气污染物。以氢作为柴油机代用燃料时，NOx和其它污染物的排放都很低。未来太阳能利用及氢的存储技术解决之后，氢将成为柴油机的主要燃料。但其缺点是易于回火。如采用燃料电池，其电能转化效率在40%-65%之间，远远高于柴油的效率。燃料电池的工作温度低于1000，此时基本上不产生NOx，且其它污染物排放也很低。燃料电池的应用在技术上已不存
28、在重大问题，唯一的障碍在于制造成本太高，得不到普及。使用压缩天然气或液化天然气，NOx和微粒排放可同时减少75%-80%。二甲基乙醚作为最新出现的液体燃料，其燃烧后无微粒产生而且NOx的排放也很低。 替代燃料的热值较低，增加发动机的体积，各种替代燃料的优缺点如下：一、天然气成本低，储量丰富，主要以压缩天然气为代表。压缩天然气燃料本身呈气态，不需进行雾化，燃烧充分。尾气中一氧化碳含量较低，无排烟，但动力性能降低10%，体积较大，占空间，携带不便。二、甲醇具有高辛烷值，低发热量，低公害和无排烟等特点。但甲醇的十六烷值低，着火性能差，需要加装点火装置，冷启动性差，且具有腐蚀性，润滑油消耗量大。三、液
29、化石油气NOx、PM排放较低，HC易氧化，可实现稀薄燃烧，以预燃电热辅助点火和电控喷射液化石油气排放为佳，通常采用双燃料汽车。 随着科技的发展，通过计算机辅助设计对柴油机燃烧系统，进排气系统，燃油供给系统和燃烧室结构的优化设计，并采用新材料和新工艺，广泛采用增压中冷和电控高压喷射控制技术并采用尾气处理技术综合控制，将是柴油机发展和进行尾气控制的主要发展方向。（二）柴油机机外净化措施 由于机内控制排放并不能起到完全净化的效果，因此对已排出燃烧室但尚未排到大气中的废气进行处理显得很有必要。NOx的机外净化主要是通过采用催化转化技术来实现。由于柴油机的富氧燃烧使得废气中含氧量较高，这使得利用还原反应
30、进行催化转化比汽油机困难得多。空气过量时，作为NOx还原剂的CO、H2和HC便首先与氧反应；空气不足时，CO、HC不能被氧化。柴油机排气后处理可以用氧化催化转化器，以降低HC和CO的排放量和PM中的有机成分。采用选择性还原催化转换器在寓氧条件下还原NOx。采用微粒过滤装置收集柴油机排气中的颗粒状物质等。 加装氧化型催化转化器（如下图4）。柴油机加装氧化型催化转化器是一种有效的机外净化常用措施。加装氧化型催化转化器(能使HC、CO减少50%，PM减少50-70%，其中的多环芳烃和硝基多环芳烃也有明显减少。对于HC转化效率较高的氧化催化器还可以有效地减少排气的臭味。但是，氧化催化器的缺点是会将排气
31、中的SOF氧化为SO2，生成硫酸雾或固态硫酸盐颗粒，导致额外增加颗粒物质排放量。所以，柴油机氧化催化器一般只适于含硫量较低的柴油燃料，并且要保证催化剂及载体、发动机运行工况、发动机特性、废气的流速和催化转换器的大小以及废气流入转换器的进口温度等正常，才能使净化效果达到最佳。图4 氧化型催化转化器 采用废气再循环技术（如下图5）。废气再循环是将一部分废气导入进气系统中，通过降低燃烧室燃烧的最高温度来降低NOx的排放。利用废气再循环来降低NOx的排放，需要与电子控制相结合。根据柴油机负荷、转速、冷却水温度传感器及启动开关信号对废气进行随机控制，保证在对柴油机性能影响不大的条件下，降低尾气中NOx的
32、排放。采用废气再循环是降低NOx排放的一项非常有效的措施，废气再循环在所有负荷条件下都可以有效减少NOx排放。将定量废气引入柴油机进气系统中，再循环到燃烧室内，有利于点火延迟，增加了参与反应物质的热容量以及CO2、H2O、N2等惰性气体的对氧气的稀释作用，从而可以降低燃烧最高温度，减少NOx的生成。大约60%-70%的NOx是在高负荷时产生的，此时采用合适的废气再循环率对于减少NOx是很有成效的。废气再循环率为15%时，NOx排放可以减少50%以上，而废气再循环率为25%时，NOx排放可减少80%以上。但随着废气再循环率的增加，发动机燃烧速度变慢，燃烧稳定性变差，HC和油耗增加，功率下降。若采
33、用“热废气再循环”还可以同时减少HC和PM的排放，并且不会增加油耗，在中、低负荷时净化效果更佳。由于废气再循环气门的升程信号会因气门座积碳而不能正确反映废气再循环量，其响应速度较慢，所以废气再循环量应通过进气流量和废气再循环气门的升程信号相结合来反映。图5废气再循环技术示意图 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)来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。颗粒过滤器对碳的过滤效率较高，可达到60%-90%。在过滤过程中，颗粒过滤在过滤器内会导致柴油机排气背压升高，当排气背压达到16-20kPa时，柴油机性能开始恶
34、化，因此需要定期除去颗粒，使过滤器恢复到原来的工作状态。 NOx催化转化器。NOx催化转化器对柴油机尾气中的NOx在温度为350-550的范围内能进行良好的催化转化，可使NOx排放降低20%-30%。NOx催化转化技术可分为催化热分解和选择性催化还原反应两种。催化热分解是利用由金属离子沸石、钒和钼构成催化剂来降低NOx热分解反应的活化，能使NOx分解成无毒的N2，该方法简单且反应生成物无毒。选择性的还原反应是在排气中喷入饱和的HC和NOx，反应生成物为N、CO和H。 氧化催化。利用铂和钯等贵重金属作为催化剂的组成成分，以氧化铝和二氧化硅制成蜂窝状陶瓷作为载体，用于SOF的催化转化。在正常的排气
35、温度环境下，SOF在催化剂的作用下被氧化，并被催化剂吸附，SOF在高温时脱离催化剂载体，随废气排出而达到净化。通过氧化催化，SOF降低率达到60%-80%，从而降低PM排放20%-30%。因此要求氧化催化载体具有低温吸附SOF性好，高温与SOF脱离性好的特点。结论 此次对柴油机排放的控制及处理的研究，是一个具有一定挑战性的课题，同时也是一次难得的锻炼机会。通过这次的调查研究，我掌握了一些在课本之外的知识，学会了查阅资料和整理资料的方法，使我对柴油机有了更深入的了解。让我充分体会到理论联系实践的重要性。对于今后的工作和学习有很大的指导作用。在对本课题的研究当中，出现了很多的困难。由于关于柴油机排
36、放的控制及处理涉及到很多世界前沿的技术，一些技术都还未能进入实际应用之中，未成熟。其中一些理论涉及到核心技术，资料比较难以查找，有些只能通过现场的观察来获取信息了。做课题研究的目的就是要锻炼自己的能力，包括语言组织能力，调查研究的能力，还有获取信息的能力等等。通过这次的研究懂得了很多，也学到了很多。同时也发现自己存在着很多的问题。获取信息的路径不够简洁，语言组织能力和发现问题的能力还有待加强。致谢首先要感谢所有教育过的老师，没有你们，就没有我今天的成果。还有要感谢我的指导老师和班主任，感谢你们给了我很多的写作指导，如果没有您的指导，我可能就无法完成这个课题的任务。感谢学校给我提供的资料，图书馆
37、给我提供了很多有关这方面的书籍。此外还要谢谢互联网，是它给我提供了很多的方便。感谢现代科技带来的便利。参考文献1 严兆大.内燃机测试技术M.杭州：浙江大学出版社，1999. 2 钱耀义.汽车发动机排气污染及控制M.北京：人民交通出版社，1987.3龚金科. 汽车排放污染及控制M. 北京：人民交通出版社，2005.4李岳林.汽车排放与噪声控制M. 北京：人民交通出版社，2007.5姚春德.内燃机先进技术与原理M.天津：天津大学出版社，2010.6王建昕，傅立新，黎维斌.汽车排气污染治理及催化转化器M.北京：化学工业出版社，2000.7 周保龙.内燃机学M.北京:机械工业出版社,19988 解茂昭.内燃机计算燃烧学M.大连：大连理工大学出版社，20059 李晓村,内燃机车. 中国铁道出版社,2007.10 李晓村,内燃机车柴油机. 中国铁道出版社,2007.