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1、柴油机的碳烟及NOx排放控制技术综述陈翔 1001305004 摘要： 柴油机本是一种清洁高效的发动机，但是在汽油机应用三效催化器后，柴油机的碳烟颗粒及NOx排放就显得尤为突出。本文简要介绍了碳烟及NOx生成机理，并着重从燃油油品、机内净化技术及尾气后处理技术方面对柴油机的碳烟颗粒及 NOx排放控制技术现状进行了探讨分析。关键词： 柴油机；碳烟； NOx ；排放控制；尾气后处理柴油机具有耐用、清洁、高效、可靠性高等优点，和汽油机相比，柴油机是一种环境友好的发动机，但是和装配了三效催化剂的汽油车相比，以氮氧化物(NOx)和颗粒物 (PM)为特征的柴油车的尾气排放污染成为制约其推广应用的重要因素。
2、柴油车尾气中NOx的浓度与汽油机相当，颗粒物(PM)是汽油机的几十倍。三效催化剂已经成功开发并被广泛应用，可同时将汽油车排放的主要污染物 NOx 、CO 、HC削减 90% 以上。但柴油机在工作过程中是处于富氧状态下，使得传统的用于汽油机的三效催化转化器TWC(Three waycatlyst)不能有效地降低柴油机的 NOx ，且柴油机由于混合和燃烧的固有特点，其排出的碳烟微粒很多。加上碳烟微粒与NOx之间又存在着一条权衡曲线（trade-off）关系，传统的方法很难对两者进行有效地控制，所以目前解决柴油机的碳烟微粒及NOx的排放已经成为一个重要研究方向，随之也产生了许多相关的新技术。NOx的
3、生成机理NOx并不是来自燃料 , 而是空气在气缸内燃烧时由高温条件下氧和氮反应而产生的。在气缸高温下其主要生成NO,而生成的 NO2 的含量特别少。在高负荷的情况下 NO2的含量可以忽略1。根据链反应机理可知 : O+N2?NO+N N+O2?NO+O 在这 2 个反应过程中， N2，O2，N，O的浓度、燃烧所提供的高温以及高温持续时间决定了反应的速度和程度, 并直接影响最终的NOx的浓度。空燃比一定时，NO的生成量随温度增高而增加, 也随转速和负荷的增加而迅速增加。同时NO的生成量也取决于火焰前锋中是否富氧，在空气过量系数稍大于 1 时，NO的生成量达到最高；当 小于 1 时, 混合气越浓，
4、 NO 浓度越高；当 大于 1，过了产生 NO的峰值以后 , 混合气稀薄 ,NO浓度下降。由于 NO的生成反应达到化学平衡需要一定的时间 , 而且这个时间要比每一循环中燃烧反应时间长, 故为了降低NOx的含量应着手降低火焰的高峰温度、缩短高温持续时间和采用适当的空燃比2。大量的实验表明 , 要降低 NOx排放必然会引起燃油经济性不同程度的降低,引起热效率的降低和影响燃烧的彻底性。碳烟的生成机理由于柴油机是非均质燃烧 , 燃烧室内各区域的化学反应条件不一致, 因此在燃烧过程中产生炭烟颗粒是难以避免的, 而炭烟颗粒是烃类燃料燃烧过程的中间产物。 Brome及 Khan根据对火焰的研究资料 , 提出
5、了炭烟颗粒的产生进程3。他们认为烃类燃料在过浓的高温区中通过深度裂解和脱氢过程, 产生较小分子量的物质, 且在后期出现聚合反应。在燃烧室壁等非火焰区则通过聚合产生较大分子量的物质。这两个途径单独作用或相互交错最终产生炭烟颗粒。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 9 页从技术的范畴来看 , 减少柴油车排放应该从燃油品质、内燃机机内技术和内燃机机外排放控制技术3 方面同时着手，从国外的经验看,3 种技术应该配套使用、分层次地协调发展。1、燃料和代用燃料柴油的主要参数为密度、含硫量、芳香烃含量和十六烷值。柴油机运转中，柴油中约有9
6、8 的硫转化为气体SO ，其余 2左右生成硫酸盐颗粒随尾气排出。研究表明：柴油含硫量由03减少到005时，颗粒物污染将减少9。十六烷值是影响NOx排放的主要参数，十六烷值由40 增加到 50，NOx排放下约 ll 。面对低硫、低芳烃、高十六烷值含氧柴油要求，世界各国都纷纷制定新的柴油标准， 规定柴 油 含硫量 应小于005W 、 芳烃含 量小于35V ，以后逐年加严。采用含硫、芳烃少高十六烷值富氧柴油可大幅改善柴油机碳烟微粒排放4。二甲基醚 DME(CH3一 O CH3) 由于含氧原子，加之只有CH键和 CO键，没有 CC 键，因此燃烧生成的排放物CO 、HC和碳烟微粒低。由于它蒸发潜热大，可
7、采用较大的EGR率，十六烷值比柴油高，着火延迟期短，因此可以抑制NOx生成和低的压力升高率，是一种较理想的新兴代用燃料。发动机上燃用DME的实验结果表明：自然吸气式发动机排放水平可达目前Euro3 和加洲 ULEV标准，燃烧噪声降低l5dB (A) ，燃用 DME 同时采用冷却EGR 技术， NOx排放可降至 136 g kW h，且颗粒排放几乎不增加，只是燃油消耗率略有增加5,6。柴油机燃用DME虽可使柴油机排放大幅改善，但目前仍有一些问题亟待解决。如燃料的储运、燃油系统改进( 新型低压 30 MPa燃油喷射系统 )、泄漏和润滑等问题。气体燃料 ( 主要是天然气CNG和液化石油气LPG) 和
8、空气混合较充分，无需汽化，加之不含铅，因此燃烧充分并可大幅改善柴油机的排放。目前由柴油机改装的单燃料天然气发动机和由柴油CNG 、柴油一 LPG改装的双燃料发动机已极大地改善了内燃机的排放，特别是城市建设用的工程机械和公交汽车内燃机等，已在清洁城市的大气环境中做出了贡献。但由于CNG 和 LPG 的一些特点，目前尚有一些问题需进一步研究解决。一是启动慢、加速性差、排温高和易失火问题，二是耐久安全性、资源和供气站推广应用等，相信不久的将来，CNG 、LPG等气体燃料将在内燃机上获得更加广泛的应用4。2、机内净化21 废气再循环（ EGR ）EGR 技术是现在柴油机降低NOx排放的主要技术措施之一
9、。EGR 在所有的负荷条件下均能降低NOx的排放。其工作机理是将定量的废气引入柴油机的进气系统中 , 再循环到燃烧室内 , 有利于点火的延迟 , 增加参与反应物质的比热容以及CO2,H2O,N2 等惰性气体对氧气的稀释作用, 从而降低燃烧最高温度 , 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的排放是很有效的。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 排放可以减少80% 以上, 但是随着废气再循环率的增加 , 发动机燃烧速度变慢, 燃烧稳定性差 ,HC 排放和油耗增加。若
10、采用“热 EGR ”还可以在减少 NOx排放的同时减少 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7。虽然 EGR 对柴油机缸内NOx形成有明显精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 9 页的抑制作用 , 但同时会增加排气烟度。所以,EGR 虽是降低柴油机NOx排放量的有效措施 , 但需要采取相应的措施降低排气烟度, 而且如何选取适当的EGR率对改善柴油机的性能至关重要。德国曼公司公布的欧解决方案就是采用EGR技术来降低尾气中 NOx的含量 , 再借助于微粒捕集器来减少颗粒物的排放8。22 高压喷射技
11、术9 燃油喷射系统是柴油机的心脏, 也是发展最快的系统。传统的泵- 管- 嘴系统的喷油压力比较低 , 一般不超过 5080MPa, 因此燃油的雾化不好 , 易导致 PM排放高。为使 PM排放严格地达到排放法规, 国外采用了高压喷射技术 , 喷射压力从原来的 80 MPa 提高到了 140200 MPa甚至更高。如果不考虑到其它性能的平衡,高压喷射可使PM达到欧乃至更严格的排放限值, 使柴油机告别冒黑烟的时代。柴油机喷油压力越高, 燃油和空气的混合就越好, 排烟就越少。高压喷射可通过 3 种形式的喷油系统实现: 共轨系统、单体泵和泵喷嘴。与其它的燃油喷射不同, 共轨式喷油系统能提供持续的高压喷射
12、, 而且容易实现单循环多次喷射。目前国外已经在用的共轨系统最高压力可达200MPa 。据报道 , 日本正在研制压力高达 300 MPa的燃油喷射系统 , 这种高压喷射系统与孔径只有80m喷孔群配合, 可达到“原子化”的喷雾特性。通常, 共轨系统用于轿车等轻型车, 而泵喷嘴和单体泵用于重型柴油车。燃油高压喷射同时也带来了柴油机电控和直喷的时代。目前的高压喷射系统大多采用电子控制喷射。与汽油机一样, 使用电控喷射技术后 , 柴油机也全面进入了电控时代, 喷油量、喷油压力、喷油率、喷油定时等全面实现了电控 , 同时还控制EGR 、可变截面涡轮增压等。电控高压喷射可非常精确地控制喷油量和喷油时间, 以
13、适应不同的道路工况, 并且有的还具有自适应能力 , 可以补偿零件磨损和零件制造偏差引起的变化, 以取得 NOx 、PM和燃油经济性之间的最佳配合。高压喷射系统一般应用于直喷柴油机, 它要求发动机吸入较多的空气 , 但燃烧效率高 , 因此比非直喷式柴油机节油5%10%, 由于高压直喷式柴油机同时具有良好的经济性和较低排放特性，因此电控高压直喷技术已经在国外柴油机行业占主导地位。燃油喷射电控化后, 使燃油多次喷射成为可能。现有的共轨喷射系统大多采用多次喷射技术, 可以实现柔和燃烧，也可减少柴油机 PM的排放。目前这一技术在欧洲已经被广泛应用于柴油轿车。2.3 增压中冷技术进气涡轮增压技术是使发动机
14、轻量化、提高输出功率的有效措施, 也是现代柴油机的代表性技术。经涡轮增压后, 进气温度提高、滞燃期缩短、混合气可适当变稀 , 这些因素能使柴油机的噪声、CO和 HC排放以及油耗都有所降低。特别是进气增压后 , 由于进气量大幅度增加 , 可使柴油机的空燃比进一步提高, 同时允许燃油喷射压力进一步提高, 这些措施可大幅度降低PM排放。而且采用了中冷技术后 , 由于进气温度的降低使得NOx的排放可以得到进一步的抑制。目前增压技术已经发展到了可变几何截面增压。它可以通过调节涡轮进口导向叶片的角度, 来改变涡轮喷嘴的截面大小, 进而调节增压压力。当发动机处于怠速工况或低速工况时 , 喷嘴叶片关闭或喷嘴截
15、面很小, 即使在此时较低的废气流量下也能够使叶轮很快地加速, 从而提高发动机的低速扭矩, 改善发动机的低速响应性。当发动机高速运转时, 喷嘴叶片全开或喷嘴截面很大, 凭借此时较高的废气流量能够克服较大的叶轮阻力, 提供较大的动力来提高增压压力, 充分满足发动机对吸入空气的需要。可变喷嘴涡轮增压器目前在车用柴油机上得到愈来愈广泛的应用10。2.4 均质压燃技术（ HCCI ）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 9 页均质压燃的发动机，其NOx排放非常低，且无炭黑颗粒排放。1998 年，斯坎尼亚公司首先开始对该项技术的研究。目前
16、，几乎所有的欧洲商用车公司都已招收深入研究该项技术，甚至一些轿车公司也对此话有浓厚的兴趣。这种燃烧方式采用均质混合气，空气和燃油在HCCI发动机的进气系统中预混合，形成均质的空气 / 燃油混合气，然后吸入气缸进行压缩。也有燃油直接喷入气缸、在气缸内与空气进行预混合的。采用压缩点燃。在压缩冲程中，混合气温度升高，达到自燃温度而自燃；也就是说，不需要任何点火系统。采用比火花点燃式发动机高得多的压缩比，且允许压缩比在一个广阔的范围内变动。为了使均质混合气能够通过压缩而点燃，必要时需对吸入空气进行加热。传统的火花点火发动机的燃烧过程中 , 火焰前沿和后面的混合气温度比未燃混合气温度高很多,所以这种燃烧
17、过程虽然混合气是均匀的, 但是温度分布仍不均匀, 局部的高温会导致在火焰经过的区域形成NOx 。HCCI燃烧方式的出现 , 有效地解决了传统匀质稀薄点燃烧速度慢的缺点, 有别于传统汽油机均质点燃预混燃烧、柴油机非均匀压燃扩散燃烧和GDI 发动机分层燃烧。 HCCI 发动机是利用均质混合气 , 通过提高压缩比、采用废气再循环, 进气加温和增压等手段提高缸内混合气的温度和压力, 促使混合气进行压缩自燃, 在缸内形成多点火核, 有效地维持燃烧的稳定性,并减少了火焰传播距离和燃烧持续期。HCCI 过程中 , 理论上是均匀的混合气和残余气体 , 在整个混合气体中由压缩点燃, 燃烧是自发的、均匀的 , 并
18、且没有火焰传播, 它的燃烧只与本身的化学反应动力学有关, 因此可以有效阻止NOx和微粒的形成。HCCI发动机的研发工作尚处于起步阶段, 技术上还不成熟。目前 ,HCCI 发动机尚存在噪声过大及冷启动困难等问题。由于柴油的易燃性, 特别是在发动机负荷和转速较高时 , 发动机会出现“敲缸”现象, 这对 HCCI发动机部件的机械强度提出了非常高的要求。研发人员认为通过采用新型优化材料可以解决HCCI发动机的力学强度问题 , 但 HCCI的冷启动问题至今还未找到解决方法11。3、尾气后处理技术31De-NOx催化技术3.1.1 NH3-SCR技术NH3-SCR选择催化还原技术已经是较成熟的降低NOx的
19、技术。 NH3-SCR法采用在尾气中喷射32.5%符合 DIN 70070 标准的雾状尿素水溶液“AdBlue”的方法，将NOx还原成氮气及水份。NOx的消除量与尿素的用量成比例，为达到Euro4 的规定，尿素消耗量约占柴油燃料的6% 。进行长途运输的卡车， 2L 尿素可行驶 100km ，如配有 100L 的燃料罐，补充一次尿素可行驶5000km 。据说配备NH3-SCR系统的维修等方面的成本不会增加，具有无须使用低硫磺柴油燃料的优点。NH3-SCR 的基本原理是在热的尾气中添加尿素溶液AdBlue，尿素溶液在其后的 scr 最护其中与 NOx反应，使之转化成氮气和水蒸气。尿素溶液是通过一个
20、加热的管道从尿素中吸取，然后通过压缩空气使之均匀吹入尾气中，为其中的尿素溶液被气化并释放出氨气，然后在NH3-SCR 系统的催化器中使NOx加速转换成纯净的氮气和水。其基本的化学反应方程式是12: 尿素热解 :(NO2)2CO-HNCO+2NH3水解:HNCO+H2O-CO2+2NH3 合成:(NH2)2CO+H2O-CO2+2NH3NOx转换:4NO+4NH3+O2-CO2+2NH3 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 9 页6NO2+8NH3-7N2+12H2O 由于转换率高达40%-80%, 因此, 一方面可大大降低N
21、Ox的排放 , 另一方面还具有节油的效果。据戴 -克公司的测试结果表明 ,NH3-SCR技术与欧标准的汽车相比,能够节省燃油3%-5%13,NOx 的排放可低于欧限值。若对NH3-SCR 系统进行优化, 则有望达到欧限值。在 DIN70071标准中规定的尿素溶液的成分属于一种无毒、无色、无臭的液体13。这种溶液实际上早已在农业、纺织、化妆品生产和制药业等领域得到应用。要在汽车中使用 , 目前需要解决的主要问题是在加油站、仓库和其它供给系统建设尿素加注装置。由于一辆加装NH3-SCR 催化器的载货车每1000 km 需要消耗 100 L 的尿素罐 , 因此, 汽车上需另外安装一个容量为100L
22、的尿素罐 , 汽车每行使 1000 km 需加注一次尿素。 SCR催化器不需维护 , 并且系统对柴油是否含硫无特别要求。使用NH3-SCR 技术降低 NOx排放效果明显 , 但也存在一些不足 :因为需要在汽车上额外加装一个尿素罐, 这会增加汽车的自质量。另外, 需建立数量可观的尿素溶液加注站, 以解决尿素溶液及时加注的问题, 这些都导致NH3-SCR 技术实施成本的增加。3.1.2HC-SCR技术NOx的 HC-SCR 技术始于 20 世纪 90 年代, 是当今 NOx催化净化的研究热点之一14,15。其原理和 NOx的 NH3-SCR技术类似 , 在催化剂的作用下HC选择性地将NOx还原成
23、N2 。众多的催化剂均能催化HC选择性还原 NOx,其中, 银/ 氧化铝 -乙醇的组合体系活性最佳, 同时具备了良好的抗水耐硫性能, 是最具应用前景的消除重型柴油机尾气NOx的技术方案之一16,17。银/ 氧化铝 - 乙醇体系具有与Urea-SCR相当的活性与活性温度窗口。美国橡树岭国家实验室与卡特彼勒的发动机台架实验表明 , 在 350-400的温度范围空速为57000 h-1时, 银/ 氧化铝催化乙醇选择性还原NOx的活性高达85%,当空速为 21000 h-1时,NOx 转化率达 95% 。其对应的燃油经济性损失分别为1.8%(空速为 57000 h-1) 与 1.5%(空速为 2100
24、0 h-1)18。银/ 氧化铝 -乙醇体系还原 NOx具有不会产生氨的泄漏和设备的腐蚀、单位体积催化剂的活性较高、催化剂的活性与NO2/NO 没有明显的相关性等优点.鉴于我国已经推广使用乙醇汽油, 今后也有可能推广使用乙醇柴油燃料, 届时可以通过乙醇柴油的加热分离, 获取 SCR所需的乙醇还原剂 , 因而有可能无需在车辆上装载燃料以外的还原添加剂, 也不需要另行布建类似于尿素水溶液的添加设施, 从而大大节约基本建设的投资成本18。3.2 低温等离子技术（ NTP ）19 NTP （Non-Thermal Plasma ）技术当前热门的技术，该技术的基本思想是：因等离子对 NOx较 Sox 具有
25、很高的选择性，并能促进活性物质的生成，使其在催化剂的作用下选择性地生成目标产物，以获得高活性和高选择性。简单说就是，等离子体先将尾气内的NO氧化为 NO2，再把 NOx还原为 N2。其净化路线如下图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 9 页图 1 低温等离子体辅助催化还原系统采用 QD32T柴油机在稳定工况下实验，结果表明，当发动机转速稳定在2400r/min ，油门保持在52% ，排气流量控制在28m3/h 时，NOx去除率达到 20%以上。3.3 氧化催化剂 (DOC)9 DOC 是最早得到应用的柴油机排气后处理技术。D
26、OC 主要用于处理排气中的HC 、CO和颗粒物中的可溶性有机物(SOF), 在 250以上的排气环境中 , 具有良好的净化作用。对于健康专家所关注的液态碳氢化合物, 由于其燃烧温度较低 , 使用氧化催化剂可以使其减少90% 以上, 基本上可以消除柴油机中由这种叫做“乙醛”的碳氢化合物产生的特征性气味。催化氧化器对于微粒中的SOF净化效率虽然很高 , 但对微粒中的干碳烟(dry soot)几乎无影响 , 因此对于微粒排放量高的柴油机净化效果较差。催化氧化器的催化剂一般由Pt、Pd 等贵重金属组成 , 并浸于载体表面上。影响转化效率的因素主要有: 催化剂种类、载体、发动机工况、燃油的含硫量、排气流
27、速等。催化氧化器在降低微粒及HC 、CO同时, 由于其很强的催化氧化性能也有可能会造成SO2转化成硫酸盐的排放量增加。因此, 必须对催化剂进优化筛选, 选择对 SOF 、HC 、CO转化效率高而对SO2氧化效率低的方案。研究表明,影响 DOC工作性能的主要因素是排气温度和燃油中的含硫量。较高的尾气温度将有助于SOF的氧化 , 提高转换效率。但是尾气温度过高(400-500 以上 ),SO2和燃油中的硫转化成硫酸盐的量将大大增加, 这样有可能使总的颗粒量增加而不是减少。此外 , 硫酸盐覆盖在催化氧化器内表面将使得催化氧化器失去活性, 大大降低其转换效率。因此, 应用 DOC时对燃油的硫含量有要求
28、, 一般要求燃油含硫低于 0.05%(质量分数 ), 最好是低于 0.01%(质量分数 ) 。从国外的柴油车排气后处理技术使用的经验看,DOC 在欧、欧和欧等不同排放法规实施阶段都有一定的应用, 从 2005 年欧盟实施欧排放标准开始,DOC已经成为所有柴油机厂家必选装置, 特别是轻型柴油机 , 绝大多数是采用DOC来满足欧法规限值. 值得提出的是 , 在今后实施更严格的排放法规后,DOC并不会退出历史舞台 , 它将广泛用于 DPF的再生、及 De-NOx防止还原剂泄漏 , 因此有着更广泛的应用前景。3.4 微粒捕捉器（ DPF ）及其再生技术20 颗粒捕集器的主体是过滤介质即滤芯。滤芯是决定
29、过滤器过滤效率、工作可靠性、使用寿命以及再生技术的使用和再生效果的关键。滤芯应满足的性能要求: 有较高的过滤效率和大的过滤面积。耐热冲击性好, 具有较强的机械精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 9 页性能指标 , 热稳定性好 , 能承受较高的热负荷。具有较小的热膨胀系数。通过性好 , 流通阻力小。在外形尺寸相同的情况下, 背压小 , 背压增长率低 , 适应再生能力强。质量轻。目前, 最常用的过滤材料为堇青石( 其主要成分为MgO 、Al2O3、SiO2)和碳化硅晶体 SiC。颗粒捕集器对碳的过滤效率较高, 可达到60%-90
30、% 。在过滤过程中 , 颗粒捕集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, 柴油机性能开始恶化 , 因此必须定期除去颗粒 , 使过滤器恢复到原来的工作状态, 即过滤器再生。柴油机颗粒捕集器的再生方式可分为“被动”再生和“主动”再生:“被动”方式即为催化再生, 是在过滤器载体上浸渍催化剂或在燃油加入添加剂来降低颗粒的氧化反应的活化能, 降低碳粒的起燃温度实现颗粒捕集器的再生。“主动”再生方式又称为“热再生”, 即外加能量 ( 热能) 的再生方式 , 利用外部热源使积存在过滤体内的颗粒升温、自燃, 以减少过滤体内的颗粒。根据外加能量的形式分为 : 全负荷再生、喷油
31、助燃再生、电加热再生、电自加热再生和微波再生等。另外还有节流再生、逆向喷气再生、振动再生等几种非加热再生方式。3.5 NOx 和 PM组合净化技术与四效催化剂21 除了上述 NOx的催化还原、等离子技术以及PM的催化氧化和过滤技术之外,人们对同时净化PM和 NOx的技术也进行了研究。这种技术包括：同时去除PM和 NOx的催化装置（ DPNR ）及四元催化转化器等。3.5.1 DPNR 系统日本丰田公司开发出一种柴油机排气PM-NOx同时去除系统（ DPNR ）, 这种系统对 CO和 HC也具有较好的净化作用。图2 为通过 DPNR 催化装置同时降低PM与 NOx排放的机理。当实际空燃比比理论空
32、燃比稀时，NOx在铂金属催化剂上被氧化，并被储存在专门的 NOx储存材料中。此时， PM则不断被在 NOx储存过程中释放的活跃氧及废气中剩余的氧气氧化。另一方面，如果燃料增加使实际空燃比比理论空燃比浓，则 NO和活跃氧会从 NOx储存材料中被释放出来。NO 会因为与 HC及 CO反应而减少，并生成N2，而 PM则会被活跃氧所氧化。当然，在实际工作过程中，PM会不断沉积在 DPNR 催化剂上，因此必须进行强制的PM氧化。图 2 DPNR 净化原理3.5.2 四元催化转化技术精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 9 页四元催化转化
33、器是由稀燃NOx催化剂（ LNC ）和柴油颗粒过滤器（ DPF ）两种技术或者由稀燃NOx催化剂（ LNC ）和柴油氧化催化剂（ DOC ）两种技术结合为一体的组合装置，即将PM和 NOx的独立净化技术联合使用，即在同一装置中同时净化 PM和 NOx 。这种装置有的已经商业化。图4 为集 DOC ，DPF ，SCR 于一体的四元催化转化器。图 3 四元催化转化器原理4 结束语柴油机的主要有害排放物NOx和碳烟微粒，其影响因素复杂，相应的净化措施需从柴油机的各个组成系统综合考虑。目前仍以机内净化及尾气后处理技术为主，机内净化从根本上是要改善混合气质量，优化燃烧过程；后处理技术主要是依赖催化剂进行
34、化学反应。目前对于柴油机碳烟颗粒及NOx的排放控制研究很多，出现了多种技术并存的局面，而各种技术又有自己的优势和不足。例如现有催化体系的作用温度偏高偏窄，催化剂的活性和选择性也有待提高。多种处理技术选择性搭配以适应不同发动机要求，目前以DPF和 SCR的搭配为主流。柴油机的排放控制技术已经越来越成熟，未来超低硫燃料的使用更会为以上技术手段的施展提供更广阔的空间。参考文献1、杨连生 .内燃机设计 M. 北京 :中国农业机械出版社, 1982. 2、郑忠才 ,曹跃芳 ,曹鬯震 ,等.模态分析及其在内燃机零部件结构设计中的初步应用J.小型内燃机 , 1994(2): 2126. 3、张勇 .车用发动
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