工程機(jī)械用柴油機(jī)尾氣控制技術(shù)介紹-閱讀頁
2025-07-10 01:20本頁面
【正文】 負(fù)荷工況時(shí)不宜采用EGR。故排氣再循環(huán)難以實(shí)現(xiàn)。主要有：通過調(diào)整正時(shí)實(shí)現(xiàn)內(nèi)部EGR；在進(jìn)氣管或排氣管內(nèi)裝節(jié)流閥，通過節(jié)流來降低進(jìn)氣壓力或提高排氣壓力；通過輔助裝置或活塞本身的壓力將廢氣壓入進(jìn)氣管；通過在進(jìn)氣管加裝文曲利管(Venturi Pipe)，降低EGR接頭處的進(jìn)氣壓力；利用壓力波動(dòng)等。柴油機(jī)尾氣排放中PM除了燃油燃燒生成外，機(jī)油產(chǎn)生的PM也占相當(dāng)部分。在SOF中，由機(jī)油產(chǎn)生的PM占絕大部分，約占PM總量的29%；機(jī)油除產(chǎn)生SOF外也產(chǎn)生IOF，來自機(jī)油的PM總計(jì)占PM總量34%。因此，必須盡量防止和減少機(jī)油竄入燃燒室，這應(yīng)通過改進(jìn)潤(rùn)滑油系統(tǒng)設(shè)計(jì)，減少裙部間隙，優(yōu)化活塞、活塞環(huán)和氣缸表面的設(shè)計(jì)，提高氣缸套圓度及改進(jìn)進(jìn)氣門挺桿的密封等措施，減少從氣門推桿泄漏的機(jī)油等措施來實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)證明：當(dāng)噴水量等于燃油量時(shí)，NOx＋HC的排放將降低50%左右，而功率僅僅降低4%，降低排放效果較好。3柴油機(jī)尾氣后處理技術(shù)柴油機(jī)尾氣中氧含量較高，HC和CO的含量比汽油機(jī)低的多，其主要有害物是NOx和碳煙，因此柴油機(jī)尾氣凈化的重點(diǎn)是降低NOx和減少碳煙。 NOx的后處理措施去除NOx的最理想的方法是將NO催化分解為N和O，但是在O和SO作用下催化劑很快失活，因而這種方法的實(shí)用前景渺茫。選擇性催化還原最重要的是確定還原劑和催化劑。1990年，1wamoto和Held分別報(bào)道在Cu/ZSM一5催化劑上，HC能選擇性催化還原NOx，到目前為止，研究過的催化劑可分為負(fù)載型貴金屬、負(fù)載型金屬氧化物和離子交換的沸石三大類。吸附一催化還原NO是在稀燃階段將NOx吸附儲(chǔ)存起來，而在短暫的富燃階段，NOx釋放并被排氣中的HC還原。吸附一催化還原已被日本汽車生產(chǎn)廠家證明適用于部分新車型的NOX凈化，但這種方法在一定程度上犧牲了燃料的經(jīng)濟(jì)性，還要求燃料含S量非常低。適用于S高含量燃料的吸附一催化技術(shù)目前尚在開發(fā)之中。最近，日本豐田公司開發(fā)出一種連續(xù)式同時(shí)催化凈化PM和NOX并對(duì)NO和HC也具有較好的凈化作用，所以有望在同一種催化劑上同時(shí)凈化PM，NO，CO和HC，即開發(fā)出所謂的“四效催化劑”，其開發(fā)成功無疑將極大地推動(dòng)柴油機(jī)尾氣控制技術(shù)的進(jìn)步。碳素纖維具有催化活性，能促進(jìn)廢氣中的NO與C或HC進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，隨著電壓的升高，可使NOX排放明顯降低。對(duì)不同基材的活性碳素纖維采用硝酸浸漬，并以此作為直接還原劑，以達(dá)到脫除NO的目的。不過，這些研究仍處于試驗(yàn)室階段。柴油機(jī)加裝氧化催化轉(zhuǎn)換器是一種有效的機(jī)外凈化排氣中的可燃?xì)怏w和可溶性SOF有機(jī)組分的常用措施。但是，氧化催化器的缺點(diǎn)是會(huì)將排氣中的SO2氧化為SO，生成硫酸霧或固態(tài)硫酸鹽顆粒，額外增加顆粒物質(zhì)排放量。所以，柴油機(jī)氧化催化器一般適用于含硫量較低的柴油燃料；并要保證催化劑及載體、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況、發(fā)動(dòng)機(jī)特性、廢氣的流速和催化轉(zhuǎn)換器的大小以及廢氣流入轉(zhuǎn)換器的進(jìn)口溫度等正常，使凈化效果達(dá)到最佳。微粒捕集器通過其中有極小孔隙的過濾介質(zhì)(濾芯)捕集柴油機(jī)排氣中的固態(tài)碳粒和吸附可溶性有機(jī)成分的碳煙。濾芯決定過濾器的過濾效率、工作可靠性、使用壽命以及再生技術(shù)的使用和再生效果。目前，最常使用的過濾材料為堇青石()和碳化硅晶體SiC。在過濾過程中，會(huì)導(dǎo)致柴油機(jī)排氣背壓升高，當(dāng)排氣背壓達(dá)到16~20kPa時(shí)，柴油機(jī)性能開始惡化，因此必須定期地除去顆粒，使過濾器恢復(fù)到原來的工作狀態(tài)，即過濾器再生。根據(jù)外加能量的形式可分為：全負(fù)荷再生、噴油助燃再生、電加熱再生、電自加熱再生和微波再生等。就目前而言，在再生過濾器的研究中需進(jìn)一步解決的問題有：降低再生溫度，進(jìn)一步降低再生所需要的能量。但其結(jié)構(gòu)和能量的來源以及可靠性都有待于進(jìn)一步深入研究。在各種柴油機(jī)微粒捕捉器再生技術(shù)中，除連續(xù)再生外，都要對(duì)再生時(shí)機(jī)進(jìn)行判斷，即進(jìn)行再生控制，再生控制系統(tǒng)是微粒捕捉器不可缺少的部分。最新開發(fā)的煙塵傳感器(如測(cè)電導(dǎo)率)可連續(xù)監(jiān)控排氣的清潔度，保證了捕集器在正確的時(shí)機(jī)進(jìn)行再生。目前利用附加強(qiáng)電場(chǎng)對(duì)呈帶電特性的碳煙微粒進(jìn)行靜電吸附，并取得了一定的試驗(yàn)成果。但是隨著技術(shù)的發(fā)展也是極有前景的。一般上游的金屬網(wǎng)網(wǎng)格較大，加負(fù)電壓；下游的金屬網(wǎng)網(wǎng)格較密，加正電壓。此種技術(shù)利用520eV的高能電子轟擊反應(yīng)器中的氣體分子NOx，SO，O，HO等。但由于本過程產(chǎn)生了新的鹽類和其它化學(xué)成份，有可能形成二次污染，目前尚處于理論研究和實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的應(yīng)用。結(jié)果表明，借助高壓脈沖靜電作用不僅能較好地捕集柴油機(jī)排氣PM，而且尾氣中的HC和NOx也有一定的去除作用。4結(jié)束語目前的發(fā)展方向是采用代用燃料，提高石油冶煉技術(shù)，研制新型柴油添加劑，消除柴油中的硫，減少燃油中的芳烴成分，降低柴油中不飽和烴的含量，提高柴油的品質(zhì)，從源頭上解決尾氣排放的問題。運(yùn)用電子控制技術(shù)，通過對(duì)柴油機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用增壓中冷、EGR來達(dá)到最優(yōu)配合。
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