柴油机NOx和碳烟微粒排放控制技术综述.doc

柴油机的排放控制技术主要关注两个关键污染物：氮氧化物（NOx）和碳烟颗粒（PM）。这两种排放物在柴油机运行时尤其显著，尤其是与配备了三效催化器的汽油机相比。以下是对柴油机NOx和碳烟颗粒排放控制技术的详细阐述： NOx的生成主要源于高温下氧气和氮气的反应。在气缸内，随着温度升高，NOx的生成量也会相应增加，这与空燃比、燃烧温度和高温持续时间密切相关。NOx的生成存在一个化学平衡时间问题，这意味着降低火焰峰值温度、缩短高温持续时间以及调整适当空燃比有助于减少NOx排放。然而，降低NOx排放通常会牺牲燃油经济性和燃烧效率。 碳烟颗粒的形成则与柴油机的非均匀燃烧有关，烃类燃料在过浓的高温区裂解和脱氢，然后在燃烧室内形成碳烟颗粒。控制碳烟排放的关键在于改进燃烧过程，避免过度富燃和减少不完全燃烧。 为了减少柴油机的排放，可以从以下几个方面入手： 1. **燃料和代用燃料**：柴油的品质对排放有很大影响。低硫、低芳烃含量和高十六烷值的柴油能有效减少SOx和颗粒物排放。二甲基醚（DME）作为代用燃料，由于其含氧、低挥发性和高十六烷值特性，燃烧产生的CO、HC和碳烟颗粒较少，且能抑制NOx生成。 2. **机内净化技术**：包括优化燃烧室设计、改进喷射系统、调整喷油正时等，以实现更均匀的燃烧和更低的温度峰值，从而降低NOx和碳烟排放。 3. **尾气后处理技术**：例如选择性催化还原（SCR）系统，通过添加尿素溶液将NOx转化为无害的氮气和水蒸气；颗粒捕集器（DPF）可以捕获并燃烧碳烟颗粒；还有EGR（废气再循环）系统，通过降低燃烧温度来减少NOx生成。 4. **混合气控制**：通过控制空气燃料比（AFR），可以调整燃烧条件，以降低碳烟和NOx的生成。在过量空气系数略大于1时，NOx排放达到最大，而在富燃条件下，碳烟排放增加，因此需要找到一个平衡点。 5. **冷却技术**：如冷却EGR技术，通过降低进入气缸的废气温度，可以减少NOx生成，同时保持良好的燃烧效率。 6. **先进燃烧策略**：如分层燃烧、预混燃烧和压缩点火控制等，这些技术旨在改善燃烧效率，减少有害排放。 7. **电控技术**：通过电子控制单元（ECU）精确控制燃油喷射和点火，以优化燃烧过程，降低排放。 柴油机NOx和碳烟颗粒排放的控制需要综合考虑多个因素，包括燃料质量、发动机内部设计改进以及尾气处理系统的应用。随着科技的进步，这些控制技术不断演进，以满足日益严格的环保法规要求，同时保持柴油机的性能和效率。