2022年柴油机NOx与碳烟微粒排放控制技术综述 .docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 柴油机的碳烟及NOx 排放掌握技术综述陈翔 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排放掌握技术现状进行了探讨分析;关键词: 柴油机;碳烟; NOx;排放掌握;尾气后处理柴油机具有耐用、清洁、高效、牢靠性高等优点,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为特点的柴油车的

2、尾气排放污染成为制约其推广应用的重要因素;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;三效催化剂已经胜利开发并被广泛应用,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 TWCThree 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掌握,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讨论方向,随之

3、也产生了很多相关的新技术;NOx的生成机理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的含量特殊少;在高负荷的情形下 NO2的含量可以忽视 1 ;依据链反应机理可知 : O+N 2.NO+N N+O 2.NO+O 在这 2 个反应过程中, N2,O2,N,O的浓度、燃烧所供应的高温以及高温连续时间打算了反应的速度和程度 , 并直接影响最终的 NOx的浓度;空燃比肯定时,NO的生成量随温度增高而增加 , 也随转速和负荷的增加而快速增加;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,

4、NO的生成量达到最高;当 小于 1 时, 混合气越浓, NO浓度越高;当 大于 1,过了产 生 NO的峰值以后 , 混合气淡薄 ,NO浓度下降;由于 NO的生成反应达到化学平稳需要肯定的时间 , 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、缩短高温连续时间和采纳适当的空燃 比 2 ;大量的试验说明 , 要降低 NOx排放必定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完全性;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样 , 因此在燃烧过程中产生炭烟颗粒是难以防止的 , 而炭烟颗粒是烃类燃料燃烧过程

5、的中间 产物; Brome及 Khan依据对火焰的讨论资料 , 提出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 , 且在后期显现聚合反应;在燃烧室壁等非火焰区就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叉最终产生炭烟颗粒;名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 从技术的范畴来看 , 削减柴油车排放应当从燃油品质、内燃机机内技术和内燃机机外排放掌握技术 3 方面同时着手,从国外的体会看 ,3 种技术应当配套使用、分层次地和谐进展;1、燃料和代

6、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 98 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;讨论说明:柴油含硫量由 0 3削减到 005时,颗粒物污染将削减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 0 05W、 芳烃含 量小于35V ,以后逐年加严;采纳含硫、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 DMECH 3一 OCH3 由于含氧原子,加之只

7、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,可采纳较大的 EGR率,十六烷值比柴油高,着火推迟期短,因此可以抑制NOx生成和低的压力上升率,是一种较抱负的新兴代用燃料;发动机上燃用 DME的试验结果说明: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同时采纳冷却 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 问题

8、; 新型低压 30 MPa燃油喷射系统 、泄漏和润滑等气体燃料 主要是自然气CNG和液化石油气LPG和空气混合较充分,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自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,特殊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奉献;但由于 CNG 和 LPG 的一些特点,目前尚有一些问题需进一步讨论解决;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,信任不久的将来,CNG、LPG等气体燃料将在内燃机上获得更加广泛的应用

9、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;EGR在全部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 , 有利于点火的推迟 , 增加参加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 , 削减 NOx的生成;大约 60%70% 的 NOx是在高负荷时产生的 , 此时采纳合适的废气再循环率对于削减 NOx 的排放是很有效的;废气再循环率为 15%时,NOx 排放可以削减50%以上;而废气再循环率为 25%时,NOx 排放可以削减

10、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, 燃烧稳固性差 ,HC 排放和油耗增加;如名师归纳总结 采纳“ 热 EGR” 仍可以在削减 NOx排放的同时削减 HC和 PM的排放 , 并且不会增 加油耗 , 在中低负荷时净化成效更佳 7 ;虽然 EGR对柴油机缸内 NOx形成有明显第 2 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 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 , 但需要实行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

11、曼公司公布的欧解决方案就是采纳 术来降低尾气中 NOx的含量 , 再借助于微粒捕集器来削减颗粒物的排放 9 22 高压喷射技术EGR技 8 ;- 管- 嘴系统燃油喷射系统是柴油机的心脏, 也是进展最快的系统;传统的泵的喷油压力比较低 , 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, 国外采纳了高压喷射技术 , 喷射压力从原来的 80 MPa 提高到了 140200 MPa甚至更高;假如不考虑到其它性能的平稳,高压喷射可使PM 达到欧乃至更严格的排放限值, 使柴油机辞别冒黑烟的时代;柴油机喷油压力越高, 燃油和空气的混合就越好, 排烟

12、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 , 共轨式喷油系统能供应连续的高压喷射 目前国外已经在用的共轨系统最高压力可达, 而且简洁实现单循环多次喷射;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 80 m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纳电子掌握喷射;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

13、代, 喷油量、喷油压力、喷油率、喷油定时等全面实现了电控 , 同时仍掌握 EGR、可变截面涡轮增压等;电控高压喷射可非常精确地掌握喷油量和喷油时间 , 以适应不同的道路工况 , 并且有的仍具有自适应才能 , 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正确协作;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位置;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

14、采纳多次喷射技术 , 可以实现柔和燃烧,也可削减柴油机 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 当变稀 , 这些因素能使柴油机的噪声、, 进气温度提高、滞燃期缩短、混合气可适 CO和 HC排放以及油耗都有所降低;特殊是进气增压后 , 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;而且采纳了中冷技术后 , 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

15、进展到了可变几何截面增压;它可以通过调剂涡轮进口导向叶片的角度, 来转变涡轮喷嘴的截面大小, 进而调剂增压压力;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 , 供应较大的动力来提高增压压力 , 充分满意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)名师归纳总结 - - - - - -

16、-第 3 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 均质压燃的发动机,其 NOx排放特别低,且无炭黑颗粒排放;1998 年,斯 坎尼亚公司第一开头对该项技术的讨论;目前,几乎全部的欧洲商用车公司都已招收深化讨论该项技术,甚至一些轿车公司也对此话有深厚的爱好;这种燃烧方式采纳均质混合气,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;采纳压缩点燃;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;采纳比火花点燃 式发动机高得多的压缩比,且答应压

17、缩比在一个宽阔的范畴内变动;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,所以这种燃烧过程虽然混合气是匀称的, 但是温度分布仍不匀称, 局部的高温会导致在火焰经过的区域形成NOx;HCCI燃烧方式的显现 , 有效地解决了传统匀质淡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、柴油机非匀称压燃扩散燃烧和 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、采纳废气再循环, 进气加温顺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

18、缸内形成多点火核, 有效地保护燃烧的稳固性,并削减了火焰传播距离和燃烧连续期;残余气体 , 在整个混合气体中由压缩点燃HCCI 过程中 , 理论上是匀称的混合气和 , 燃烧是自发的、匀称的 , 并且没有火焰传播 , 它的燃烧只与本身的化学反应动力学有关, 因此可以有效阻挡NOx 和微粒的形成;HCCI发动机的研发工作尚处于起步阶段, 技术上仍不成熟;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 , 特殊是在发动机负荷和转速较高时 , 发动机会显现“ 敲缸” 现象, 这对 HCCI发动机部件的机械强度提出了特别高的要求;研发人员认为通过采纳新型优化材料可以解决11

19、;HCCI发动机的力学强度问题 , 但 HCCI的冷启动问题至今仍未找到解决方法3、尾气后处理技术31De-NOx催化技术3.1.1 NH 3-SCR技术NH3-SCR挑选催化仍原技术已经是较成熟的降低NOx的技术; 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 仍原成氮气及水份;NOx 的排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系统的修

20、理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 个加热的管道从尿素中吸取,然后通过压缩空气使之匀称吹入尾气中,为其中名师归纳总结 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 加速第 4 页,共 9 页转换成纯洁的氮气和水;其基本的化学反应方程式是12 : 尿素热解 :NO22CO-HNCO+2NH 3 水解:HNCO+H 2O-CO 2+2NH合成 :NH22CO+H 2O-CO 2+2NH 3

21、NOx转换:4NO+4NH 3+O2-CO2+2NH- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 6NO 2+8NH 3-7N2+12H2O 由于转换率高达 40%-80%,因此 , 一方面可大大降低NOx的排放 , 另一方面仍具有节油的成效;据戴 - 克公司的测试结果说明 ,NH3-SCR技术与欧标准的汽车相比 能够节约燃油 3%-5% 13 ,NOx 的排放可低于欧限值;如对 NH3-SCR 系统进行优,化, 就有望达到欧限值;体在 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 13 ;这种溶液实际上早已在农业、纺织、化妆品生产和制药

22、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、仓库和其它供应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 的尿素罐 , 汽车每行使 1000 km 需加注一次尿素; SCR催化器不需保护 , 并且系统对柴油是否含硫无特殊要求;使用 NH3-SCR 技术降低 NOx 排放成效明显 , 但也存在一些不足 :由于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 , 以解决尿素溶液准时加注的问题 , 这些都导致

23、 NH3-SCR技术实施成本的增加;3.1.2HC-SCR技术之一NOx的 HC-SCR技术始于 20 世纪 90 岁月, 是当今 NOx催化净化的讨论热点 14,15 ;其原理和 NOx的 NH3-SCR技术类似 , 在催化剂的作用下 HC挑选性地将NOx仍原成 N2;众多的催化剂均能催化HC挑选性仍原 NOx,其中 , 银/ 氧化铝 - 乙醇的组合体系活性正确 , 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;美国橡树岭国家试验室与卡特彼勒的发动机台架试

24、验说明 , 在 350-400 的温度范畴空速为 57000 h-1 时, 银/ 氧化铝催化乙醇挑选性仍原 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缺失分别为 1.8%空速为 57000 h-1 与 1.5%空速为 21000 h-1 18 ;银/ 氧化铝 - 乙醇体系仍原 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别 , 猎取 SCR所需的乙醇仍原剂

25、, 因而有可能无需在车辆上装载燃料以外的仍原添加剂 , 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 ;19 3.2 低温等离子技术( NTP)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 具有很高的挑选性,并能促进活性物质的生成,使其在催化剂的作用下挑选性地生成目标产物,以获得高活性和高挑选性;简洁说就是,等离子体先将尾气内的 下图NO氧化为 NO 2,再把 NOx仍原为 N2;其净化路线如名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 9 页精选学习资料 - - - - -

26、 - - - - 图 1 低温等离子体帮助催化仍原系统采纳 QD32T柴油机在稳固工况下试验,结果说明,当发动机转速稳固在2400r/min ,油门保持在 52%,排气流量掌握在 28m 3/h 时,NOx去除率达到 20%以上;9 3.3 氧化催化剂 DOCDOC是最早得到应用的柴油机排气后处理技术;DOC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削减 90%以上, 基本上可以排除柴油机中由这种叫做“ 乙醛” 的碳氢化合物产生的特点性

27、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成效较差;催化氧化器的催化剂一般由Pt 、Pd 等珍贵金属组成 , 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 , 必需对催化剂进优化挑选 , 挑选对 SOF、HC、CO转化效率高而对 SO2 氧化效率低的方案;讨论说明 ,影响 DOC工作性能的主要因素是排气温度和燃油中的

28、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削减;此外 , 硫酸盐掩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 , 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体会看,DOC 在欧、欧和欧等不同排放法规实施阶段都有肯定的应用 , 从 2005 年欧盟实施欧排放标准开始,DOC 已经成为全部柴油机厂家必选装置, 特

29、殊是轻型柴油机 , 绝大多数是采纳DOC来满意欧法规限值 . 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防止仍原剂泄漏 , 因此有着更广泛的应用前景;20 3.4 微粒捕获器( DPF)及其再生技术颗粒捕集器的主体是过滤介质即滤芯;滤芯是打算过滤器过滤效率、工作牢靠性、使用寿命以及再生技术的使用和再生成效的关键;滤芯应满意的性能名师归纳总结 要求 : 有较高的过滤效率和大的过滤面积;耐热冲击性好, 具有较强的机械第 6 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 性能

30、指标 , 热稳固性好 , 能承担较高的热负荷;具有较小的热膨胀系数;通 过性好 , 流通阻力小;在形状尺寸相同的情形下 , 背压小 , 背压增长率低 , 适应再生才能强;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%;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上升, 当排气背压达到 16-20kPa 时, 柴油机性能开头恶化 , 因此必需定期除去颗粒 , 使过滤器复原到原先的工作状态 , 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

31、:“ 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 , 以削减过滤体内的颗粒;依据外加能量的形式分为 : 全负荷再生、喷油助燃再生、电加热再生、电自加热再生和微波再生等;另外仍有节流再生、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的催化仍原、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

32、 PM和 NOx的技术也进行了讨论;这种技术包括:同时去除 PM和 NOx的催扮装置( 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催扮装置同时降低PM与 NOx排放的机理;当实际空燃比比理论空燃比稀时,NOx 在铂金属催化剂上被氧化,并被储存在特地的 NOx储存材料中;此时, PM就不断被在 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,假如燃料增加使实际空燃比比理论空燃比浓,就 NO和活跃氧会从 NOx储存材料中被释放出

33、来;NO会由于与 HC及 CO反应而削减,并生成 N2,而 PM 就会被活跃氧所氧化;当然,在实际工作过程中, PM会不断沉积在 DPNR催化剂上,因此必需进行强制的 PM氧化;图 2 DPNR 净化原理名师归纳总结 3.5.2 四元催化转化技术第 7 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 四元催化转化器是由稀燃 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

34、 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 终止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 主要是依靠催化剂进行化学反应;目前对于柴油机碳烟颗粒及NOx 的排放掌握讨论很多,显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,催化剂的活性和挑选性也有待提高;多种处理技术挑选性搭配以适应不同发动机要求,目前以D

35、PF和 SCR的搭配为主流;柴油机的排放掌握技术已经越来越成熟,将来超低硫燃料的使用更会为以上技术手段的施展供应更广阔的空间;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 , 19942: 2126. 3 、张勇 .车用发动机气缸盖的三维有限元结构分析 4 、李志军 , 饶里, 刘天宇 . 净化柴油机碳烟微粒和J.车用发动机 , 19985: 3437. NOx 的技术措施 J.工程机械 ,200111. 5 、Theo Fleijsch et al

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