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柴油發(fā)電機在緩燃期中燃燒溫度達到最大，直接影響到氮氧化物（NOx）的生成量同時緩燃期中，若發(fā)動機還在噴油，且噴到高溫廢氣區(qū)，或者混合氣過濃，都會導(dǎo)致因缺氧而生成微粒。因此，從發(fā)電機內(nèi)凈化的角度，可以通過調(diào)節(jié)最高溫度與燃油濃度的關(guān)系，降低氮氧化物（NOx）的生成可采用多氣門技術(shù)、增壓中冷技術(shù)、控制噴油速率和廢氣再循環(huán)通過調(diào)節(jié)噴油或組織氣流，使燃料迅速而完全地燃燒，降低微粒的生成可采用廢氣渦輪增壓技術(shù)、提高噴射壓力、改進燃燒室結(jié)構(gòu)、減少機油消耗、使用低硫燃油、控制噴油過程和調(diào)節(jié)燃油量。
1 廢氣渦輪增壓技術(shù)
根據(jù)增壓的方式不同，發(fā)動機的增壓可分為：機械增壓、氣波增壓、廢氣渦輪增壓、復(fù)合增壓其中廢氣渦輪增壓是利用發(fā)動機排出的具有一定能量的廢氣進入渦輪并膨脹作功，廢氣渦輪的全部功率用于驅(qū)動與渦輪機同軸旋轉(zhuǎn)的壓氣機，在壓氣機中將新鮮空氣壓縮后再送人氣缸。
1.1發(fā)展現(xiàn)狀
廢氣渦輪增壓器可提高發(fā)動機的進氣密度，提高發(fā)動機的充量一般車用發(fā)動機多采用徑流式，以滿足高轉(zhuǎn)速及較高響應(yīng)性能的要求增壓器的壓氣機部分一般都采用單極離心式結(jié)構(gòu)，而渦輪增壓系統(tǒng)，可分為定壓渦輪增壓系統(tǒng)和脈沖渦輪增壓系統(tǒng)其中，定壓增壓系統(tǒng)對排氣利用率低，低速轉(zhuǎn)矩特性和加速性能較差，適合低增壓時使用脈沖渦輪增壓系統(tǒng)低增壓時對廢氣利用率相對較高，掃氣作用明顯，排氣管容積小，對負荷變化敏感，動態(tài)響應(yīng)好，結(jié)構(gòu)復(fù)雜車用柴油機，對加速性能和轉(zhuǎn)矩特性要求較高，因此多采用脈沖渦輪增壓系統(tǒng)。
與機械增壓相比，廢氣渦輪增壓不消耗由發(fā)動機曲軸輸出的功率，不影響發(fā)動機功率，不會增加燃油消耗與氣波增壓相比，其增壓壓力高，可達0.4MPa，用于柴油機時單機功率大于35kW，且技術(shù)相對成熟，已實現(xiàn)產(chǎn)品化與復(fù)合增壓相比，其結(jié)構(gòu)簡單，易控制，更適于車用柴油機使用使用廢氣渦輪增壓器，柴油機經(jīng)過必要的改裝，可使功率提高30%～50%，燃油消耗率降低5%左右，有利于改善整機的動力性、經(jīng)濟性和排放性能。
但廢氣渦輪增壓技術(shù)也存在一定的缺陷首先，低轉(zhuǎn)速時性能不好當(dāng)柴油機處于較低轉(zhuǎn)速時，帶動渦輪機所產(chǎn)生的功率也會降低，導(dǎo)致壓氣機的增壓壓力相應(yīng)降低，增壓效果不好其次，加速響應(yīng)慢由于使用廢氣帶動增壓器，發(fā)動機至少經(jīng)過一個循環(huán)排出廢氣量才會增加，才會反映到增壓器上，因此瞬態(tài)響應(yīng)性不好再次，對進、排氣壓力的敏感度高當(dāng)氣缸排氣量過小，增壓器會發(fā)生喘震當(dāng)氣缸排氣量過大，增壓器會發(fā)生堵塞這兩種非正常工況均會影響增壓器的增壓壓力及工作效率。
1.2廢氣渦輪增壓對排放的影響
1.2.1對CO排放的影響
柴油機中CO是燃料不完全燃燒的產(chǎn)物，主要在局部缺氧或低溫下形成柴油機通常工作在稀燃條件下，渦輪增壓技術(shù)使過量空氣系數(shù)變大，燃料霧化和混合得到改善，使燃料燃燒更充分，CO排放進一步降低。
1.2.2對HC排放的影響
柴油機中的HC主要是由原始燃料分子、分解的燃料分子以及燃燒反應(yīng)中的中間化合物所組成，小部分由竄人氣缸的潤滑油生成增壓后進氣密度增加，過量空氣系數(shù)變大，可以提高燃油霧化質(zhì)量，減少沉積于燃燒室壁面上的燃油，HC排放減少。
1.2.3對NOx排放的影響
NOx的生成主要取決于燃燒過程中的濃度、溫度和反應(yīng)時間柴油機單純增壓后，因過量空氣系數(shù)增大和燃燒溫度升高而導(dǎo)致NOx排放增加因此常在增壓同時配合減少壓縮比、推遲噴油、廢氣再循環(huán)等方式，降低NOx的排放采用進氣中冷技術(shù)可以大大降低增壓后進氣溫度，有效控制燃燒溫度，利于減少NOx。
1.2.4對微粒排放的影響
影響微粒生成的原因較復(fù)雜，主要受過量空氣系數(shù)、燃油霧化質(zhì)量、噴油速率、燃燒過程和燃油品質(zhì)影響通常有利于降低NOx的措施都不利于微粒的排放(泰州發(fā)電機銷售網(wǎng))增壓后，進氣密度增加，充量增大，配合中冷技術(shù)、高壓燃油噴射、電控共軌噴射、多氣門技術(shù)等，可更有效地控制微粒的排放。
1.2.5對CO2排放的影響
CO2是重要的溫室氣體，可導(dǎo)致全球氣溫升高(泰州發(fā)電機銷售網(wǎng))同時，CO2的排放也是衡量發(fā)動機燃油經(jīng)濟性的指標增壓柴油機充分利用了廢氣的能量，經(jīng)濟性高，整機的平均有效壓力增加，CO2排放優(yōu)于汽油機。
1.3渦輪增壓技術(shù)未來發(fā)展趨勢
可變截面渦輪增壓是未來有發(fā)展?jié)摿Φ囊环N增壓技術(shù)由于傳統(tǒng)的渦輪增壓器不能隨轉(zhuǎn)速、負荷的變化調(diào)整噴嘴截面，可以滿足高轉(zhuǎn)速的良好工作，但不能滿足低轉(zhuǎn)速的良好工作，低轉(zhuǎn)速時的增壓效率較低可變截面渦輪可在低轉(zhuǎn)速時減小渦輪噴嘴面積，達到提高增壓壓力的效果，保證低轉(zhuǎn)速時的良好工作。
2 廢氣再循環(huán)（EGR）
為了解決NOx排放，產(chǎn)生了廢氣再循環(huán)系統(tǒng)（EGR），其原理是將一部分廢氣導(dǎo)入燃燒室，增加燃燒室內(nèi)氣體的熱容量，降低燃燒氣體的最高溫度，從而抑制NOx排放。
2.1EGR發(fā)展現(xiàn)狀
從20世紀70年代開始，國外就開始了廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的研究，現(xiàn)在一些柴油車上已經(jīng)安裝了EGR系統(tǒng)，為柴油車達到歐Ⅳ標準奠定了基礎(chǔ)。
對于增壓中冷柴油機，通常有以下兩種方式：從渦輪前取氣回流到壓氣機后的EGR系統(tǒng)；從渦輪后取氣回流到壓氣機前的EGR系統(tǒng)渦輪增壓柴油機的冷卻再循環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計適宜采用前一種方式，可避免出現(xiàn)再循環(huán)廢氣污染壓氣機和中冷器，減少淤塞和腐蝕問題，同時避免EGR隨工況變化響應(yīng)滯后。
由于柴油機過氧燃燒，直噴式柴油機的EGR率超過40%，非直噴式可達25%為防止微粒產(chǎn)生，中、低負荷常采用較大的EGR率，全負荷不采用EGR，以保證發(fā)動機的動力性和燃油經(jīng)濟性當(dāng)轉(zhuǎn)速提高時降低EGR率，保證較多新鮮空氣的進入，由實驗標定測得最佳的EGR脈譜。
對EGR率的精準控制多采用電子信號根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速信號、油泵齒條信號（即供油量）和水溫信號等，按預(yù)先設(shè)定好的脈譜改變EGR率因柴油進、排氣管間壓差較小，柴油機的E－GR回流管直徑較大，且柴油機所需的EGR率較高，可在進氣管上加節(jié)氣門，低負荷時，通過進氣節(jié)流達到增加進、排氣管間壓差同時，采用冷EGR，可進一步降低NOx的排放柴油機排氣中的SO2會生成硫酸，對EGR系統(tǒng)的管路和閥門以及氣缸壁面形成腐蝕，應(yīng)選用高品質(zhì)潤滑油和低硫柴油。
2.2廢氣再循環(huán)對排放的影響
2.2.1對NOx排放的影響
廢氣再循環(huán)技術(shù)降低了燃燒室內(nèi)可達到的最高燃燒溫度，減少了進氣充量，從而抑制NOx的排放實驗表明，當(dāng)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速一定時，廢氣中NOx的比例，會隨廢氣再循環(huán)率的增加而降低當(dāng)發(fā)動機處于不同負荷時，NOx排放下降率與EGR率呈近似線性關(guān)系較大的廢氣再循環(huán)率會導(dǎo)致柴油機動力下降，在中高負荷時，EGR率較低，在小負荷時，EGR率較高，根據(jù)不同的工況，選擇適當(dāng)?shù)腅GR率。
2.2.2對微粒排放的影響
當(dāng)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速一定時，微粒排放量會隨EGR率的變化而變化一般來說，廢氣的引入會造成進入氣缸的新鮮空氣降低，易造成局部缺氧和燃料燃燒不完全，引起微粒的增加，隨著EGR率的增加，發(fā)動機排出的微粒也隨之增加但實際上中、高負荷時，噴油較多，燃燒時間較短，E－GR率對過量空氣系數(shù)的影響較大，微粒增加幅度較在小負荷時，噴油較少，EGR率對過量空氣系數(shù)的影響相對減弱，微粒增加的趨勢也相對較小與NOx的線性關(guān)系不同，微粒排放量增加率與EGR率關(guān)系為二次響應(yīng)，因此微粒增加比例相對更大。
隨著廢氣的引入，NOx排放會降低，微粒值會升高，負荷較大的工況微粒增加的趨勢很明顯，應(yīng)限制高負荷工況下的EGR率同時，帶有EGR系統(tǒng)的發(fā)動機排氣微粒中的HC成分較少需綜合NOx和微粒兩方面選擇適當(dāng)?shù)腅GR率。
2.2.3對HC、CO排放的影響
隨著EGR率的增加，發(fā)動機尾氣中HC與CO的排放變化關(guān)系較為一致，呈現(xiàn)上升趨勢在發(fā)動機轉(zhuǎn)速一定的情況下，隨著EGR率增加，HC和CO均為燃料燃燒不充分所產(chǎn)生的排放物當(dāng)充入氣缸內(nèi)的廢氣增加，必然導(dǎo)致參與燃燒的氧氣量相對減少，燃料燃燒條件惡HC排放在中高負荷時呈現(xiàn)增加趨勢，在小負荷時呈現(xiàn)下降趨勢HC排放主要來自滯燃期內(nèi)形成的極稀混合氣，因此HC排放與滯燃期時間長短有關(guān)負荷越低，滯燃期內(nèi)形成的極稀混合氣越多，發(fā)動機排氣中HC的濃度越高在同樣低負荷時，廢氣回流率越大，加熱進氣的作用越明顯，滯燃期將縮短，對改善HC排放有利。
2.2.4對CO2及燃油消耗率的影響
試驗表明，當(dāng)發(fā)動機的廢氣再循環(huán)率增加，過量空氣系數(shù)有所降低，但CO2的排放量及燃油消耗率只有很小波動，基本保持不變。
2.3EGR未來發(fā)展趨勢
在歐美發(fā)達國家，EGR在汽油機和輕型柴油機領(lǐng)域已是一種成熟的工業(yè)技術(shù)，發(fā)展方向是將其完善：如何將EGR技術(shù)與顆粒捕捉技術(shù)、電控高壓噴油技術(shù)、進氣富氧技術(shù)等密切結(jié)合起來，使各種有害排放物全面降低；如何實現(xiàn)EGR率變工況時的精準控制以及動態(tài)響應(yīng)特性的提高都是以后的研究重點為達到歐Ⅳ標準，EGR率還需進一步提高，EGR應(yīng)用于增壓發(fā)動機時，腐蝕性問題和進排壓逆差問題需要研究，以得到一個比較理想的解決方案在重型柴油機領(lǐng)域，應(yīng)用EGR的問題更多更復(fù)雜，在重型柴油機較高負荷情況下，隨著EGR率的增加微粒排放增加速度加快，發(fā)動機的耐久性和可靠性受到影目前EGR在重型柴油機的應(yīng)用是國外的一個重點研究方向，可以預(yù)見在不遠的將來，EGR將在重型柴油機領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
3 柴油機摻燒
以上兩種方法是通過改變柴油機燃燒室內(nèi)的燃燒方式達到降低NOx或者微粒的目的但是，因NOx與微粒的排放規(guī)律常常相悖，通常是減少一種而另一種隨之增加，因此，可以考慮通過改進燃料的方式來達到既降低NOx又降低微粒
3.1柴油機摻燒LPG（液化石油氣）
實驗表明，柴油機摻燒LPG后，由于LPG在進氣道與空氣混合，較為均勻，燃燒過程中的局部缺氧情況得到改善，微粒的排放得到抑制NOx、HC、CO會隨LPG加入量及工況的變化而變化NOx排放在中小負荷時隨LPG量增大而減小，全負荷工況時，LPG量較少，NOx隨LPG量增大而降低當(dāng)LPG量繼續(xù)增大，NOx排放略有升高HC、CO排放隨LPG量增大而升高，可通過減小供油提前角來降低排放。
3.2柴油機摻燒CNG（天然氣）
天然氣是一種比較常見的燃料，CNG/柴油雙燃料發(fā)動機已經(jīng)產(chǎn)品化例如用少量柴油引燃天然氣的發(fā)動機，其混合氣為預(yù)混燃燒，燃燒過程中產(chǎn)生很多著火點，燃燒中局部缺氧狀況得到改善，減少了微粒的排放同時燃燒速度更快，選擇適當(dāng)?shù)奶烊細狻⒉裼捅壤�，可以降低NOx的排放量。
3.3柴油機摻燒氫氣
氫氣是一種熱值很高的物質(zhì)，氫氣在燃燒過程中，火焰?zhèn)鞑ニ俣群芸�，不會產(chǎn)生HC、CO和CO2，是一種十分清潔的燃料，而且資源極其豐富當(dāng)柴油機摻氫燃燒時，可大大改善燃燒情況等離子體制氫技術(shù)在汽車上有應(yīng)用前景，可以為發(fā)動機提供富氫氣體，提高熱效率，同時氫氣燃燒速度快，可以縮短滯燃期，可以抑制NOx的排放目前，等離子體制氫技術(shù)在汽油機上應(yīng)用有所進步，在柴油機上也會有不錯的效果。
3.4其他代用燃料
隨著能源的緊缺，會有更多的新型燃料參與到優(yōu)化柴油機燃燒的方法中通過改善燃料的品質(zhì)和組成，改善缸內(nèi)燃燒過程，以提高發(fā)動機效率和排放性能，一定會有十分廣闊的前景。
4 結(jié)論
�。�1）使用廢氣渦輪增壓技術(shù)，可以提高燃油的經(jīng)濟性，降低HC、CO和微粒的排放，但會惡化NOx的排放(泰州發(fā)電機銷售網(wǎng))因此需要通過加裝后處理設(shè)備，才可以全面降低各種排放物。
�。�2）廢氣再循環(huán)技術(shù)主要針對柴油機稀燃產(chǎn)生大量NOx排放，可顯著降低NOx的排放量，相比會增加其他排放物的生成量，尤其是微粒的排放隨EGR率升高，快速增加，配合微粒捕捉器排放效果會有改善.
�。�3）通過摻燒其他燃料，如：天然氣、液化石油氣、氫氣等都能一定程度上改善排氣中NOx和微粒的數(shù)量，需要根據(jù)工況調(diào)整其比例，需要進一步的研究
責(zé)任編輯：尕刺
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