工程機械用柴油機尾氣控制技術(shù)-wenkub
2023-07-10 01:20:12 本頁面
【正文】 柴油機中，%，微粒排放量將降低10%~30%。這兩項關(guān)鍵技術(shù)都降低了生物柴油的生產(chǎn)成本，使得生物柴油從實驗室走進了生產(chǎn)車間。目前，已有美國、德國、巴西、阿根廷等投入生產(chǎn)。碳酸二甲酯(DMC)%的氧，燃燒所產(chǎn)生的碳煙和顆粒比純柴油低；據(jù)報道，保加利亞生物燃料和再生能源協(xié)會通過加工使用過的食用油，來生產(chǎn)生物柴油，年產(chǎn)量可達300噸。利用醇類燃料發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性可接近或超過柴油機和汽油機，排氣的有害成分少，是一種很有發(fā)展前景的燃料。 1燃料方面的控制措施采用代用燃料將是控制柴油機和汽油機排放的重要方法之一，并且由于化石燃料有限，尋找代用燃料更成為當(dāng)前內(nèi)燃機研究的熱門話題。工程機械用柴油機尾氣控制技術(shù)（20062010年）柴油機具有高熱效率、大功率等特點，有著良好的經(jīng)濟性和可靠性，在工程機械領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，如壓路機、裝載機、挖掘機、推土機等都是以柴油機作為動力。目前，代用燃料主要有天然氣、壓縮天然氣(CNG)、液化天然氣(LNG)、液化石油氣(LPG)、氫氣、甲醇、乙醇、二甲醚(DEM)，碳酸二甲酯(DMC)及生物柴油等，其中甲醇、天然氣、液化石油氣被認為是最有前途的清潔能源的代用燃料。但是，甲醇和乙醇燃燒時會放出甲醛和乙醛等有害成分，因而在使用上受到限制。它實際上是甲基酯菜籽油或甲基酯植物油，生產(chǎn)原料為向日葵、大豆等等。另外也有一種生物柴油，是以廢餐飲油等為原料制成的液體燃料。芳香烴的密度比較大，著火性比較差，燃燒過程中會產(chǎn)生更多的碳黑，使尾氣中的CO，HC，NO以及PM都有所增加。Bartlett報道說在所有輕型柴油機中，%，微粒排放量將降低大約7%。燃料密度從840kg/m3減少到800kg/m3，微粒排放物將減少13%。通過以上分析可以看出，柴油機燃料方面的控制措施主要有以下幾種：采用代用燃料；提高燃料的十六烷值；選擇適當(dāng)?shù)牟裼驼扯?，降低柴油的表面張力；降低密度；減少柴油中的含硫量和芳香烴含量。但是這些減少措施往往會增加NO的排放，這為柴油機的排放控制造成了特殊的困難。美國西南研究院提出的均勻充量壓縮燃燒系統(tǒng)(HCCI)和日本ACE研究所的預(yù)混稀薄燃燃燒過程(PREDIC)等均是采用這種思路。通過在某6105柴油機上驗證試驗，發(fā)現(xiàn)改進后，NOx降低6%~13%，PM降低80/15%，但燃油經(jīng)濟性略有惡化為了實現(xiàn)先緩后急的噴油規(guī)律，也可使用雙彈簧噴油器即為雙開啟壓力噴油器，在油壓上升時首先克服第一級較軟的彈簧壓力，使針閥略微頂起，由于流通面積很小，燃油噴射的速率較低；當(dāng)油壓升高到克服第二級彈簧壓力時開始主噴射。要求整個系統(tǒng)有極高的強度、剛度和密封性。NOx對噴油正時的影響非常敏感，當(dāng)噴油正時與設(shè)定值相差1℃A時，NOx將提高15%左右。在主噴射之前噴入少量的燃油，以降低NOx和噪聲，主噴射要求噴油速率快、噴油壓力高，促進混合氣形成，以縮短緩燃期，保證良好的經(jīng)濟性和動力性，形成先導(dǎo)噴射(預(yù)噴射)＋主噴射的模式。目前，柴油機的發(fā)展趨勢是，提高噴油壓力、降低渦流強度，以減少進氣的壓力損失，配合多氣門小孔徑噴油器來獲得良好的混合氣。對此可采用增壓中冷的方法使進氣溫度降低，以控制NOx的惡化。在實現(xiàn)這些目標(biāo)時，它對柴油機排放亦產(chǎn)生較大影響。在低轉(zhuǎn)速時，關(guān)閉切向氣道，即可獲高渦流比，從而提高低速時的混合氣質(zhì)量，改善柴油機的經(jīng)濟性、動力性和排放。例如，當(dāng)噴油壓力較低需要借助高強度氣流運動來加速油氣混合，在重型車用柴油機上，采用較高的噴油壓力和較多的噴孔數(shù)，可以使進氣渦流降低。采用分隔式燃燒室，由于火焰高峰溫度較低，不利于NOx的生成；碳煙大部分在副燃燒室中產(chǎn)生，進入主燃燒室后，大部分被氧化，有效地減少顆粒和HC排放，分隔式燃燒室比同規(guī)格的直噴式燃燒室NOx的排放量低1/31/2?？刂葡到y(tǒng)最理想的方案應(yīng)是能使燃油經(jīng)濟性和廢氣排放均獲得優(yōu)化。共軌式電控噴射技術(shù)是目前最先進的柴油機電控噴射技術(shù)，共軌系統(tǒng)的開發(fā)、應(yīng)用與研究工作在國外報道較多，然而在國內(nèi)，這方面的研究還處于起步階段。主要原因在于，柴油機排放中大量的PM和其他有害排放物直接引入氣缸會增加活塞環(huán)和缸套的磨損，還會稀釋潤滑油并加速其變質(zhì)。發(fā)動機在大負荷工況時，若采用EGR，則會導(dǎo)致發(fā)動機的經(jīng)濟性和動力性明顯下降，另外，還會增加活塞環(huán)和缸套的磨損及加速潤滑油的變質(zhì)。為此，各國學(xué)者提出了多種在增壓柴油機上實現(xiàn)排氣再循環(huán)的方案。PM可分為可溶性有機物(SOF)和不可溶有機物(IOF)兩部分，兩者所占的比例大約為39%和61%。在柴油中加入少量的水，形成“油包水”形式的乳化燃料，燃燒時液態(tài)水受熱變?yōu)槠麘B(tài)時，吸收汽化潛熱，使燃燒溫度和壓力下降，以致在提高燃油蒸發(fā)速度的同時，減少了熱裂反應(yīng)，從而抑制NOx的生成，同時，由于液態(tài)水受熱變?yōu)槠麘B(tài)會形成“爆炸”，具有
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