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1、工程机械械用柴油油机尾气气控制技技术（20006-20110-年年）柴油机具具有高热热效率、大大功率等等特点，有有着良好好的经济济性和可可靠性，在在工程机机械领域域得到了了广泛的的应用，如如压路机机、装载载机、挖挖掘机、推推土机等等都是以以柴油机机作为动动力。虽虽然柴油油机具有有许多优优点，但但是其所所排放的的尾气中中有害成成分较多多，主要要有HCC、COO、SOO、NOO和PMM(微粒粒)。尤尤其是在在施工现现场，由由于工程程机械和和运输车车辆来往往比较频频繁，加加之通风风条件的的限制，这这些工程程机械排排放的有有害气体体严重超超标且会会弥漫于于整个上上作面，极极大地危危害了施施工人员员的身
2、体体健康和和施工的的正常进进行，因因此，对对柴油机机排放的的尾气进进行控制制和净化化具有十十分重要要的意义义。 1燃料方方面的控控制措施施1.1代代用燃料料采用代用用燃料将将是控制制柴油机机和汽油油机排放放的重要要方法之之一，并并且由于于化石燃燃料有限限，寻找找代用燃燃料更成成为当前前内燃机机研究的的热门话话题。目目前，代代用燃料料主要有有天然气气、压缩缩天然气气(CNNG)、液液化天然然气(LLNG)、液化化石油气气(LPPG)、氢氢气、甲甲醇、乙乙醇、二二甲醚(DEMM)，碳碳酸二甲甲酯(DDMC)及生物物柴油等等，其中中甲醇、天天然气、液液化石油油气被认认为是最最有前途途的清洁洁能源的的
3、代用燃燃料。其其中CNNG，LLPG，甲甲醇一汽汽油汽车车在我国国得到了了政府的的大力支支持并得得到迅速速发展。甲醇可从从天然气气、煤及及生物质质等原料料中提取取；乙醇醇主要是是含糖和和淀粉的的农作物物发酵后后制得。利利用醇类类燃料发发动机的的动力性性和经济济性可接接近或超超过柴油油机和汽汽油机，排排气的有有害成分分少，是是一种很很有发展展前景的的燃料。但但是，甲甲醇和乙乙醇燃烧烧时会放放出甲醛醛和乙醛醛等有害害成分，因因而在使使用上受受到限制制。二甲醚(DEMM)是近近年来倍倍受关注注的柴油油机代用用燃料，它它可从煤煤、天然然气和生生物物质质废料中中制得。DDEM的的自燃性性很好，可可作为单
4、单燃料直直接代替替柴油；能够实实现发动动机高效效、柔和和压缩燃燃烧，具具有与柴柴油机相相同或略略高的动动力性和和经济性性能；最最突出的的优点是是DEMM能够彻彻底消除除排烟和和实现超超低排放放，NOOx排放放比柴油油机低330%以以上，若若同时采采用废气气再循环环时，可可将NOO排放进进一步降降低到一一般柴油油机的550%达达到PMM和NOO的同时时降低。碳酸二甲甲酯(DDMC)中含有有53.3%的的氧，燃燃烧所产产生的碳碳烟和颗颗粒比纯纯柴油低低；据报报道，保保加利亚亚生物燃燃料和再再生能源源协会通通过加工工使用过过的食用用油，来来生产生生物柴油油，年产产量可达达3000吨。它它实际上上是甲
5、基基酯菜籽籽油或甲甲基酯植植物油，生生产原料料为向日日葵、大大豆等等等。市场场售价每每升为00.5美美元的这这种生物物柴油，可可以替代代柴油，也也可与柴柴油混合合使用。而而且，它它完全由由可再生生原料提提炼而成成，在燃燃烧过程程中产生生的二氧氧化碳量量大大低低于普通通柴油，对对环境的的污染比比普通柴柴油小得得多。目目前，已已有美国国、德国国、巴西西、阿根根廷等投投入生产产。另外也有有一种生生物柴油油，是以以废餐饮饮油等为为原料制制成的液液体燃料料。其基基本制作作过程为为：垃圾圾油加入入反应罐罐后，通通过一种种微酸性性催化剂剂技术，使使得其醇醇解和酯酯化可同同时进行行，反应应速度也也明显加加快。
6、另另外，通通过一种种金属盐盐处理剂剂，解决决了利用用废旧动动植物油油脂生产产柴油残残留酸值值高的关关键问题题。这两两项关键键技术都都降低了了生物柴柴油的生生产成本本，使得得生物柴柴油从实实验室走走进了生生产车间间。1.2燃燃油的改改性1.2.1提高高十六烷烷值。柴柴油的十十六烷值值越高，着着火延迟迟期越短短，点火火质量越越好；各各种污染染物的排排放一般般随柴油油十六烷烷的增加加而下降降，十六六烷值不不足，着着火延迟迟期缩短短，点火火质量差差，预混混合燃烧烧量过多多，运转转粗暴，噪噪声加大大，黑烟烟和NOO排放增增加。增增加柴油油的十六六烷值，能能有效地地降低发发动机尾尾气颗粒粒PM、CCO和N
7、NO的排排放。1.2.2降低低芳香烃烃在燃油油中的含含量。芳芳香烃的的密度比比较大，着着火性比比较差，燃燃烧过程程中会产产生更多多的碳黑黑，使尾尾气中的的CO，HHC，NNO以及及PM都都有所增增加。因因此，降降低芳香香烃的含含量可以以有效地地控制有有害污染染物的排排放。1.2.3降低低燃油中中的含SS量。在在燃烧过过程中柴柴油中的的S有11%33%转化化为硫酸酸盐排出出；其余余的主要要转化为为SO，VVan Becckhoovenn研究发发现：在在直喷柴柴油机中中，燃油油中S份份从0.30降降低0.05wwt%，微微粒排放放量将降降低100%330%。BBarttlettt报道道说在所所有轻
8、型型柴油机机中，燃燃油中硫硫份从00.300降低00.055wt%，微粒粒排放量量将降低低大约77%。1.2.4降低低密度。柴柴油密度度、粘度度是柴油油重要的的理化指指标，它它们将影影响柴油油的喷雾雾质量，进进而影响响柴油机机的排放放情况。降降低柴油油的密度度，可使使HC和和排放中中的颗粒粒物减少少。燃料料密度从从8400kg/m3减减少到8800kkg/mm3，微微粒排放放物将减减少133%。1.2.5利用用燃油添添加剂。经经常使用用的有十十六烷值值改进添添加剂、消消除积炭炭添加剂剂和消烟烟剂等，但但是这些些添加剂剂使用后后的作用用并不理理想，有有的还有有负面影影响。比比如应用用较多的的消烟
9、添添加剂，将将金属钡钡、镁、锌锌等可溶溶性碱化化盐或中中性盐作作为消烟烟添加剂剂，加入入少量后后可显著著降低柴柴油机的的排气烟烟度，但但微粒的的排放量量反而增增加，且且这些金金属对人人体有害害，现在在已不推推荐使用用。通过以上上分析可可以看出出，柴油油机燃料料方面的的控制措措施主要要有以下下几种：采用代代用燃料料；提高高燃料的的十六烷烷值；选选择适当当的柴油油粘度，降降低柴油油的表面面张力；降低密密度；减减少柴油油中的含含硫量和和芳香烃烃含量。这这些技术术措施都都有助丁丁降低柴柴油机尾尾气有害害排放物物。2柴油机机机内净净化技术术柴油机机机内净化化技术主主要是改改善油气气混合气气，防止止局部过
10、过量空气气系数超超过0.9(这这有利于于NO的的生产)和低于于0.66(这有有利于碳碳烟的生生产)。降降低微粒粒和碳烟烟的排放放与改善善燃烧过过程是一一致的，使使柴油机机达到混混合均匀匀、燃烧烧充分、工工作柔和和、启动动可靠、排排放较少少的要求求。但是是这些减减少措施施往往会会增加NNO的排排放，这这为柴油油机的排排放控制制造成了了特殊的的困难。因因此在确确定尾气气净化措措施时，需需要从目目前先进进的净化化技术出出发，根根据机器器性能，采采取多种种措施综综合使用用，才能能达到净净化的目目的。2.1采采用新的的燃烧方方式传统的柴柴油机燃燃烧分为为预混合合燃烧和和扩散燃燃烧两个个部分。主主要燃烧烧
11、是l处的的扩散燃燃烧，火火焰温度度高，极极易产生生NOxx，采用用稀薄的的均匀混混合气可可解决这这一问题题。美国国西南研研究院提提出的均均匀充量量压缩燃燃烧系统统(HCCCI)和日本本ACEE研究所所的预混混稀薄燃燃燃烧过过程(PPREDDIC)等均是是采用这这种思路路。采用用预混稀稀薄燃燃燃烧方式式减少或或消除了了扩散燃燃烧，稀稀混合气气可降低低燃烧温温度，可可大幅度度降低NNOx，比比一般柴柴油机降降低988%；由由于气缸缸内混合合气均匀匀，无局局部过浓浓混合气气，可使使PM排排放比一一般柴油油机降低低27%，预混混稀薄燃燃烧方式式目前还还处于研研究阶段段，离实实用还有有一定距距离，但但是
12、前景景非常可可观。2.2喷喷油系统统的改进进2.2.1喷油油规律改改进合理的喷喷油规律律应该是是：初期期喷油速速率不宜宜过高，以以抑制NNOx生生成；中中期应急急速喷油油，提高高喷油速速率和喷喷油压力力，以加加速扩散散燃烧速速度，防防止PMM升高和和热效率率的恶化化；后期期要迅速速结束喷喷射，避避免燃烧烧不完全全及PMM增加。在没有电电控燃油油喷射条条件下，通通过改变变油泵凸凸轮形状状，对喷喷油规律律加以改改进，传传统凸轮轮为切线线凸轮，改改进凸轮轮为凹弧弧型凸轮轮，其供供油规律律具有初初期低、中中期急速速及补燃燃期不拖拖长的特特征。通通过在某某61005柴油油机上验验证试验验，发现现改进后后
13、，NOOx降低低6%13%，PMM降低880/115%，但但燃油经经济性略略有恶化化为了实现现先缓后后急的喷喷油规律律，也可可使用双双弹簧喷喷油器即即为双开开启压力力喷油器器，在油油压上升升时首先先克服第第一级较较软的弹弹簧压力力，使针针阀略微微顶起，由由于流通通面积很很小，燃燃油喷射射的速率率较低；当油压压升高到到克服第第二级弹弹簧压力力时开始始主喷射射。2.2.2提高高喷油压压力和减减小喷孔孔直径提高喷油油压力和和减少喷喷孔直径径可以使使燃油的的喷雾颗颗粒进一一步细化化，以增增大燃油油和空气气接触的的表面积积，加速速燃油和和空气的的混合，明明显地降降低颗粒粒PM中中碳的排排放。高高压喷射射
14、会导致致NOxx的增加加，如采采用推迟迟喷油时时间和EEGR等等方法，以以达到控控制颗粒粒PM和和NOxx排放的的目的。高高压喷射射系统需需要和燃燃烧室良良好匹配配，以避避免过多多的燃油油喷射到到气缸的的冷表面面上，减减少HCC和颗粒粒PM中中有机可可溶物SSOF排排放；高高压喷射射技术对对喷油系系统提出出了十分分苛刻的的要求。要要求整个个系统有有极高的的强度、刚刚度和密密封性。此此种措施施也必须须和其他他改进方方法相结结合才能能达到更更好的效效果。提高喷油油压力可可以有效效地降低低柴油机机的微粒粒排放；减少燃燃油平均均滴径，促促进混合合气形成成；降低低发动机机最大压压力升高高率、降降低燃烧烧
15、噪声。2.2.3喷油油正时与与喷油速速率的配配合控制柴油油机的喷喷油正时时是控制制柴油机机排放的的重要手手段，推推迟喷油油正时是是降低柴柴油机排排放中NNOx浓浓度的简简单而有有效的措措施之一一。NOOx对喷喷油正时时的影响响非常敏敏感，当当喷油正正时与设设定值相相差1A时，NNOx将将提高115%左左右。为为了减少少NOxx的排放放，喷油油正时正正在逐步步推迟，向向上止点点方向靠靠近。目目前采用用电控喷喷射的喷喷油正时时已减少少到上止止点前55A左右右。喷油油速率对对有害气气体的排排放有较较大的影影响，在在实用中中，常把把推迟喷喷油正时时与提高高喷油速速率同时时使用，使使单独使使用推迟迟喷油
16、正正时引起起的COO升高受受到抑制制，从而而使COO和NOOx排放放均得到到降低。2.2.4先导导喷射及及多次喷喷射在主喷射射之前喷喷入少量量的燃油油，以降降低NOOx和噪噪声，主主喷射要要求喷油油速率快快、喷油油压力高高，促进进混合气气形成，以以缩短缓缓燃期，保保证良好好的经济济性和动动力性，形形成先导导喷射(预喷射射)主主喷射的的模式。为为了同时时降低NNOx和和PM的的排放也也可采用用多次喷喷射的方方法，即即先导喷喷射和主主喷射结结束后再再喷入少少量的燃燃油形成成过后喷喷射，过过后喷射射可促进进碳烟的的氧化，降降低PMM的排放放。采用用过后喷喷射会加加大HCC排放和和耗油增增加。在在不同
17、工工况下要要获得良良好的效效果，先先导喷射射油量、过过后喷射射油量以以及各次次喷射的的间隔角角度和时时刻的控控制精度度都有严严格的要要求，这这对于机机械式喷喷油系统统是很难难想象的的，只有有电控高高压共轨轨喷油系系统才能能胜任。2.3进进气系统统的改进进目前，柴柴油机的的发展趋趋势是，提提高喷油油压力、降降低涡流流强度，以以减少进进气的压压力损失失，配合合多气门门小孔径径喷油器器来获得得良好的的混合气气。2.3.1采用用增压中中冷技术术废气涡轮轮增压可可提高进进气压力力、增大大空气的的供给量量，提高高了气缸缸内平均均有效压压力、过过量空气气系数和和整个循循环的平平均温度度，使燃燃油燃烧烧完全，
18、可可使柴油油机颗粒粒状物质质的排放放量降低低50%左右，并并减少了了CO和和HC的的排放。增增压后，燃燃油消耗耗率下降降，COO和HCC也会进进一步降降低。同同时使进进气温度度提高而而使燃烧烧温度增增加，致致使增压压后NOOx比非非增压要要高。对对此可采采用增压压中冷的的方法使使进气温温度降低低，以控控制NOOx的恶恶化。据据资料介介绍，进进气温度度降低005，最高高燃烧温温度和排排气温度度可降低低133利用中中冷技术术，NOOx的排排放量可可降低660%/-700%。所所以采用用增压中中冷是降降低车用用柴油机机排气排排放物的的有效措措施之一一。 2.3.2多气气门设计计采用多气气门设计计主要
19、是是为了扩扩大进排排气门的的总流通通总面积积，提高高进气充充量，使使柴油的的燃烧更更彻底；实现进进气涡流流比可变变。在实实现这些些目标时时，它对对柴油机机排放亦亦产生较较大影响响。该影影响来自自两个方方面，一一是采用用4气门门技术时时有利于于喷油器器布置在在气缸轴轴线附近近，使油油气混合合均匀，燃燃烧及早早结束，有有利于降降低NOOx、另另外，44气门使使燃烧室室凹坑内内产生较较大涡流流，减少少涡流死死区，有有利于降降低PMM。二是是可关闭闭部分通通道，形形成与柴柴油机转转速相适适应的进进气涡流流强度。变变涡流比比影响，研研究人员员对某661088柴油机机进行了了涡流比比变化对对NOxx，PM
20、M的影响响试验，该该机为44气门结结构，与与双进气气门配合合的双进进气道为为长螺旋旋气道和和短切向向气道，切切向气道道涡流近近于零，并并可节流流，以此此实现涡涡流比可可变。在在低转速速时，关关闭切向向气道，即即可获高高涡流比比，从而而提高低低速时的的混合气气质量，改改善柴油油机的经经济性、动动力性和和排放。2.4优优化燃烧烧系统优化燃烧烧系统指指的是供供油系统统、进气气流动和和燃烧室室的形状状的最佳佳匹配。单单独看来来，采用用何种强强度的涡涡流、何何种程度度的高压压喷油、何何种形式式的燃烧烧室，没没有最佳佳方案。但但三者的的最佳配配合就是是最优组组合。例例如，当当喷油压压力较低低需要借借助高强
21、强度气流流运动来来加速油油气混合合，在重重型车用用柴油机机上，采采用较高高的喷油油压力和和较多的的喷孔数数，可以以使进气气涡流降降低。中中央带凸凸起的燃燃烧室气气流运动动较强，且且可维持持较长的的时间，这这对加速速扩散燃燃烧有利利。中央央带凸起起的燃烧烧室燃烧烧过程急急速，主主燃期较较短，适适当延迟迟供油定定时可在在油耗率率和烟度度变化不不大的前前提下大大幅度降降低NOOx排放放。目前，直直喷式柴柴油机的的发展趋趋势是，提提高喷油油压力；增加喷喷油器的的喷孔数数，减少少孔径；根据柴柴油机工工况优化化喷油定定时，使使喷油正正时不仅仅随转速速而且能能随负荷荷的变化化自动调调节。采采用分隔隔式燃烧烧
22、室，由由于火焰焰高峰温温度较低低，不利利于NOOx的生生成；碳碳烟大部部分在副副燃烧室室中产生生，进入入主燃烧烧室后，大大部分被被氧化，有有效地减减少颗粒粒和HCC排放，分分隔式燃燃烧室比比同规格格的直喷喷式燃烧烧室NOOx的排排放量低低1/33-1/2。新新开发的的燃烧系系统采用用强烈持持续的后后期扰动动，可有有效降低低碳烟和和微粒的的排放，几几近似于于无烟。这这又为进进一步采采用废气气再循环环或推迟迟喷油提提前角来来降低NNOx排排放创造造了条件件。2.5应应用柴油油机电控控技术采用电子子控制不不仅可以以提高喷喷油定时时和喷油油量的控控制精度度，而且且在EGGR、放放气阀或或可变几几何涡轮
23、轮增压等等空气控控制部件件也可以以用电子子控制技技术进行行柔性或或精确控控制。控控制系统统最理想想的方案案应是能能使燃油油经济性性和废气气排放均均获得优优化。电子控制制柴油机机高压喷喷射技术术(如电电控高压压共轨喷喷射)的的应用可可使柴油油机通过过最佳喷喷油正时时、最佳佳喷油率率和预喷喷射，与与发动机机转速、负负荷之间间的关系系进行连连续调节节，采用用先导喷喷射及多多次喷射射技术，先先导喷射射油量、过过后喷射射油量以以及各次次喷射的的间隔角角度和时时刻的控控制精度度都有严严格的要要求，这这些显然然只有在在电控高高压共轨轨系统中中才能良良好地实实现。大大大降低低了颗粒粒排放，并并且发动动机过渡渡
24、工况的的排放性性能也可可得到显显著改善善。电控控高压喷喷射控制制对喷油油规律进进行控制制，能根根据发动动机运行行工况实实现最佳佳喷油，同同时通过过控制预预混合燃燃烧与扩扩散燃烧烧的比例例，可同同时降低低有害排排放和控控制发动动机的空空燃比，有有利于实实现有效效的机外外净化措措施。共共轨式电电控喷射射技术是是目前最最先进的的柴油机机电控喷喷射技术术，共轨轨系统的的开发、应应用与研研究工作作在国外外报道较较多，然然而在国国内，这这方面的的研究还还处于起起步阶段段。2.6采采用废气气再循环环(EGGR)废气再循循环(EEGR)是再保保证内燃燃机动力力性不降降低的前前提下，将将一部分分排气导导入进气气
25、系统中中，和新新鲜混合合气混合合后再进进入气缸缸参加燃燃烧，通通过降低低燃烧室室燃烧的的最高温温度来降降低NOOx的排排放。利利用废气气再循环环(EGGR)来来降低NNOx，的的排放，需需要与电电子控制制结合，根根据柴油油机负荷荷、转速速、冷却却水温度度传感器器及启动动开关信信号，由由ECUU对EGGR率和和EGRR时机进进行控制制，保证证在对柴柴油机性性能影响响不大的的条件下下，降低低尾气中中NOxx的排放放。目前，EEGR在在汽油机机上的应应用比较较成功，而而在柴油油机上却却不尽人人意。主主要原因因在于，柴柴油机排排放中大大量的PPM和其其他有害害排放物物直接引引入气缸缸会增加加活塞环环和
26、缸套套的磨损损，还会会稀释润润滑油并并加速其其变质。柴柴油机采采用EGGR相当当于将一一定数量量的COO和水蒸蒸气添加加到进气气空气中中而成为为一种稀稀释剂，EEGR率率增大还还使进气气工质的的密度和和O浓度度下降，致致使缸内内可燃混混合气的的燃烧速速度和燃燃烧温度度均有所所降低，最最终导致致发动机机的动力力性和经经济性下下降，HHC，CCO和PPM排放放增加。发发动机处处于中小小负荷工工况时，采采用EGGR的效效果十分分显著。当当EGRR率为330%左左右时，发发动机的的排放及及综合性性能较好好：采用用较大的的EGRR率降低低NOxx排放效效果更加加明显，且且发动机机经济性性的下降降并不突突
27、出。发发动机在在大负荷荷工况时时，若采采用EGGR，则则会导致致发动机机的经济济性和动动力性明明显下降降，另外外，还会会增加活活塞环和和缸套的的磨损及及加速润润滑油的的变质。因因此大负负荷工况况时不宜宜采用EEGR。涡轮增压压柴油机机在300%550%负负荷以上上的工况况下.平平均排气气压力低低于平均均进气压压力。故故排气再再循环难难以实现现。为此此，各国国学者提提出了多多种在增增压柴油油机上实实现排气气再循环环的方案案。主要要有：通通过调整整正时实实现内部部EGRR；在进进气管或或排气管管内装节节流阀，通通过节流流来降低低进气压压力或提提高排气气压力；通过辅辅助装置置或活塞塞本身的的压力将将
28、废气压压入进气气管；通通过在进进气管加加装文曲曲利管(Vennturri PPipee)，降降低EGGR接头头处的进进气压力力；利用用压力波波动等。其其中采用用文曲利利管EGGR系统统能较方方便地在在高工况况下实现现排气再再循环.并且附附加泵气气损失少少、成本本不高、有有很大的的优越性性。2.7防防止机油油的泄漏漏柴油机尾尾气排放放中PMM除了燃燃油燃烧烧生成外外，机油油产生的的PM也也占相当当部分。PPM可分分为可溶溶性有机机物(SSOF)和不可可溶有机机物(IIOF)两部分分，两者者所占的的比例大大约为339%和和61%。在SSOF中中，由机机油产生生的PMM占绝大大部分，约约占PMM总量
29、的的29%；机油油除产生生SOFF外也产产生IOOF，来来自机油油的PMM总计占占PM总总量344%。同同时，窜窜入燃烧烧室中不不完全燃燃烧的机机油随尾尾气排出出，是形形成柴油油机排放放的蓝烟烟的重要要组成部部分。因因此，必必须尽量量防止和和减少机机油窜入入燃烧室室，这应应通过改改进润滑滑油系统统设计，减减少裙部部间隙，优优化活塞塞、活塞塞环和气气缸表面面的设计计，提高高气缸套套圆度及及改进进进气门挺挺杆的密密封等措措施，减减少从气气门推杆杆泄漏的的机油等等措施来来实现。2.8加加水燃烧烧在柴油中中加入少少量的水水，形成成“油包水水”形式的的乳化燃燃料，燃燃烧时液液态水受受热变为为汽态时时，吸
30、收收汽化潜潜热，使使燃烧温温度和压压力下降降，以致致在提高高燃油蒸蒸发速度度的同时时，减少少了热裂裂反应，从从而抑制制NOxx的生成成，同时时，由于于液态水水受热变变为汽态态会形成成“爆炸”，具有有进一步步雾化的的作用，使使燃料和和空气进进一步混混合，减减少PMM的排放放。实验证明明：当喷喷水量等等于燃油油量时，NNOxHC的的排放将将降低550%左左右，而而功率仅仅仅降低低4%，降降低排放放效果较较好。但但是，进进气管喷喷水会造造成进气气管、气气缸腐蚀蚀增加，油油底壳易易积水，并并要求喷喷水量能能随发动动机负荷荷的改变变而调节节，这在在设计和和l结构构上存在在一定的的困难。3柴油机机尾气后后
31、处理技技术柴油机尾尾气中氧氧含量较较高，HHC和CCO的含含量比汽汽油机低低的多，其其主要有有害物是是NOxx和碳烟烟，因此此柴油机机尾气净净化的重重点是降降低NOOx和减减少碳烟烟。措施施为用选选择性还还原催化化转化器器在富氧氧条件下下还原NNOx，用用氧化催催化转化化器降低低HC和和CO的的排放量量和颗粒粒PM状状物质中中的有机机成分；用微粒粒过滤装装置收集集柴油机机排气中中的颗粒粒状物质质等。3.1 NOxx的后处处理措施施去除NOOx的最最理想的的方法是是将NOO催化分分解为NN和O，但但是在OO和SOO作用下下催化剂剂很快失失活，因因而这种种方法的的实用前前景渺茫茫。目前前，柴油油机
32、尾气气NOXX净化研研究主要要从选择择性催化化还原和和吸附一一催化还还原两条条技术路路线入手手，碳素素纤维还还原技术术。选择性催催化还原原最重要要的是确确定还原原剂和催催化剂。研研究者对对NH33选择性性催化还还原柴油油机排气气NOXX也进行行过尝试试，结果果表明其其净化率率可达665%以以上.但但是，这这种方法法只适合合于固定定式柴油油机排气气的净化化处理，对对于运行行工况多多变的柴柴油车，因因存在NNH3泄泄漏问题题而不适适用。119900年，11wammotoo和Heeld分分别报道道在Cuu/ZSSM一55催化剂剂上，HHC能选选择性催催化还原原NOxx，到目目前为止止，研究究过的催催
33、化剂可可分为负负载型贵贵金属、负负载型金金属氧化化物和离离子交换换的沸石石三大类类。拓宽宽催化剂剂或催化化剂一还还原剂组组合的活活性温度度范围，提提高催化化剂在SS02和和水热环环境中的的稳定性性是今后后的努力力方向。吸附一催催化还原原NO是是在稀燃燃阶段将将NOxx吸附储储存起来来，而在在短暂的的富燃阶阶段，NNOx释释放并被被排气中中的HCC还原。吸吸附还原原型三元元催化剂剂的活性性成分是是贵金属属和碱土土金属(或稀土土金属)，影响响吸附一一还原催催化剂性性能的主主要因素素是吸附附剂在柴柴油机尾尾气温度度下吸附附NO的的容量及及其抗SSO2和和CO22毒害能能力，提提高这两两方面的的性能是
34、是今后的的努力目目标。吸吸附一催催化还原原已被日日本汽车车生产厂厂家证明明适用于于部分新新车型的的NOXX净化，但但这种方方法在一一定程度度上牺牲牲了燃料料的经济济性，还还要求燃燃料含SS量非常常低。对对于超低低S燃料料，现有有吸附一一催化还还原技术术可将NNOX降降低900%。适适用于SS高含量量燃料的的吸附一一催化技技术目前前尚在开开发之中中。对于同时时净化PPM和NNO的技技术，部部分研究究结果表表明，在在钙钛和和贵金属属催化剂剂上碳粒粒能还原原NOxx。最近近，日本本丰田公公司开发发出一种种连续式式同时催催化净化化PM和和NOXX并对NNO和HHC也具具有较好好的净化化作用，所所以有望
35、望在同一一种催化化剂上同同时净化化PM，NNO，CCO和HHC，即即开发出出所谓的的“四效催催化剂”，其开开发成功功无疑将将极大地地推动柴柴油机尾尾气控制制技术的的进步。采用碳素素纤维加加载低电电压技术术，可有有效减少少NOxx的排放放。碳素素纤维具具有催化化活性，能能促进废废气中的的NO与与C或HHC进行行氧化还还原反应应，随着着电压的的升高，可可使NOOX排放放明显降降低。目目前，该该技术正正处于研研究阶段段，尚未未取得突突破性进进展，同同时该技技术净化化效果的的发挥必必须以微微粒的有有效消除除为基础础。对不不同基材材的活性性碳素纤纤维采用用硝酸浸浸渍，并并以此作作为直接接还原剂剂，以达达
36、到脱除除NO的的目的。如如采用硝硝酸浸渍渍的沥青青基、粘粘胶基、聚聚丙稀晴晴基等为为原材料料制成的的活性碳碳素纤维维。不过过，这些些研究仍仍处于试试验室阶阶段。3.2 PM的的后处理理技术3.2.1加装装氧化催催化转化化器柴油机PPM后处处理技术术包括催催化氧化化和过滤滤。柴油油机加装装氧化催催化转换换器是一一种有效效的机外外净化排排气中的的可燃气气体和可可溶性SSOF有有机组分分的常用用措施。采采取此措措施(以以铂Ptt、钯PPd贵重重金属作作为催化化剂)能能使HCC、COO减少550%，颗颗粒PMM减少550%70%，其中中的多环环芳烃和和硝基多多环芳烃烃也有明明显减少少。但是，氧氧化催化
37、化器的缺缺点是会会将排气气中的SSO2氧氧化为SSO，生生成硫酸酸雾或固固态硫酸酸盐颗粒粒，额外外增加颗颗粒物质质排放量量。美国国最近针针对新型型柴油机机进行的的一项示示范研究究表明，当当使用SS的质量量分数为为368810-6的柴柴油时，催催化氧化化可使瞬瞬态工况况条件下下的PMM排放降降低233%229%，HHC降低低52%588%?若若改用SS的质量量分数为为5410-6的柴柴油，PPM可降降低133%。所所以，柴柴油机氧氧化催化化器一般般适用于于含硫量量较低的的柴油燃燃料；并并要保证证催化剂剂及载体体、发动动机运行行工况、发发动机特特性、废废气的流流速和催催化转换换器的大大小以及及废气
38、流流入转换换器的进进口温度度等正常常，使净净化效果果达到最最佳。3.2.2采用用微粒捕捕集器微粒捕集集器由微微粒过滤滤器和再再生装置置组成。微微粒捕集集器通过过其中有有极小孔孔隙的过过滤介质质(滤芯芯)捕集集柴油机机排气中中的固态态碳粒和和吸附可可溶性有有机成分分的碳烟烟。微粒捕集集器的工工作主体体是滤芯芯，目前前常用的的过滤材材料有：金属丝丝网、陶陶瓷纤维维、泡沫沫陶瓷和和壁流式式蜂窝陶陶瓷等。滤滤芯决定定过滤器器的过滤滤效率、工工作可靠靠性、使使用寿命命以及再再生技术术的使用用和再生生效果。滤滤芯应满满足较高高的性能能指标：具有较较高的过过滤效率率，具有有大的过过滤面积积?耐热热冲击性性好
39、，具具有较强强的机械械性能指指标，热热稳定性性好，能能承受较较高的热热负荷?具有较较小的热热膨胀系系数?通通过性好好，流通通阻力小小?在外外形尺寸寸相同的的情况下下，背压压小，背背压增长长率低，适适应再生生能力强强?质量量轻。目目前，最最常使用用的过滤滤材料为为堇青石石(其主主要成分分为MggO.AAlO.SiOO)和碳碳化硅晶晶体SiiC。微粒捕集集器对碳碳的过滤滤效率较较高，可可达到660%。在在过滤过过程中，会会导致柴柴油机排排气背压压升高，当当排气背背压达到到1620kkPa时时，柴油油机性能能开始恶恶化，因因此必须须定期地地除去颗颗粒，使使过滤器器恢复到到原来的的工作状状态，即即过滤
40、器器再生。微微粒捕集集器的再再生方式式可分为为“被动”再生和和“主动”再生：“被动”方式即即为催化化再生，是是在过滤滤器载体体上浸渍渍催化剂剂或在燃燃油中加加入添加加剂来降降低颗粒粒的氧化化反应的的活化能能，降低低碳粒的的起燃温温度来实实现颗粒粒过滤器器的再生生；“主动”再生方方式又称称为“热再生生”，即外外加能量量(热能能)的再再生方式式，利用用外部热热源使积积存在过过滤体内内的微粒粒升温、自自燃，以以减少过过滤器内内的微粒粒PM。根根据外加加能量的的形式可可分为：全负荷荷再生、喷喷油助燃燃再生、电电加热再再生、电电自加热热再生和和微波再再生等。随随后又开开发出CCRT(连续再再生捕集集器)
41、系系统、节节流再生生、逆向向喷气再再生、振振动再生生等几种种非加热热再生方方式。就目前而而言，在在再生过过滤器的的研究中中需进一一步解决决的问题题有：降降低再生生温度，进进一步降降低再生生所需要要的能量量。在柴柴油机的的排气温温度下使使其能有有效地再再生，达达到减少少能量损损耗和简简化机构构的目的的：对于于使用气气压制动动的车辆辆，逆向向喷气再再生技术术是今后后的一个个发展方方向。但但其结构构和能量量的来源源以及可可靠性都都有待于于进一步步深入研研究。连连续再生生将是以以后一个个重要的的发展方方向，但但就中国国而言，由由于受柴柴油中的的硫含量量太高的的影响(要求为为5010)，国内内在相当当长
42、的时时间内受受化工技技术的影影响不能能使用。在各种柴柴油机微微粒捕捉捉器再生生技术中中，除连连续再生生外，都都要对再再生时机机进行判判断，即即进行再再生控制制，再生生控制系系统是微微粒捕捉捉器不可可缺少的的部分。现现代自动动捕集器器系统已已经具备备在线诊诊断系统统形式的的电子监监测，并并同时控控制再生生过程，除除了简单单地监测测背压，还还用复杂杂的运算算来确定定烟尘装装载量。最最新开发发的烟尘尘传感器器(如测测电导率率)可连连续监控控排气的的清洁度度，保证证了捕集集器在正正确的时时机进行行再生。3.2.3静电电式微粒粒收集器器柴油机排排气微粒粒中有770%80%呈带电电状态，每每个带电电微粒约
43、约带15个基基本正电电荷或负负电荷，整整体呈电电中性。目目前利用用附加强强电场对对呈带电电特性的的碳烟微微粒进行行静电吸吸附，并并取得了了一定的的试验成成果。但但目前的的问题是是设备体体积过大大，成本本太高，在在车辆上上使用最最困难的的是高压压电的供供给及收收集中防防止二次次分散及及反电晕晕等问题题。但是是随着技技术的发发展也是是极有前前景的。3.2.4电压压捕集技技术在柴油机机排气管管的上下下游分别别装金属属网，网网间加约约50VV直流电电压。一一般上游游的金属属网网格格较大，加加负电压压；下游游的金属属网网格格较密，加加正电压压。当微微粒经过过上游金金属网时时带上负负电，经经过下游游带正电
44、电的金属属网时被被吸附，从从而达到到微粒净净化的目目的，这这种方法法装置简简单且过过滤效率率高。3.2.5脉冲冲电晕等等离子体体化学处处理技术术此种技术术利用55-200eV的的高能电电子轰击击反应器器中的气气体分子子NOxx，SOO，O，HHO等。经经过激活活、分解解、电离离等过程程产生很很强的自自由基CCOH，HHO，原原子氧(O)和和臭氧等等，强氧氧化物迅迅速氧化化掉碳粒粒、NOOx和SSO在水水的作用用下生成成硝酸和和硫酸，加加入适当当的添加加剂(NNH等)则生成成相应的的铵盐，可可通过滤滤清器和和静电除除尘收集集产物，从从而达到到减少污污染的目目的。但但由于本本过程产产生了新新的盐类
45、类和其它它化学成成份，有有可能形形成二次次污染，目目前尚处处于理论论研究和和实验室室内的应应用。3.2.6静电电旋风技技术研究人员员对静电电旋风技技术捕集集去除柴柴油机PPM的效效果进行行了探索索性研究究。结果果表明，借借助高压压脉冲静静电作用用不仅能能较好地地捕集柴柴油机排排气PMM，而且且尾气中中的HCC和NOOx也有有一定的的去除作作用。静静电旋风风捕集器器具有排排气阻力力小、清清灰简单单等优势势。4结束语语4.1燃燃料方面面目前的发发展方向向是采用用代用燃燃料，提提高石油油冶炼技技术，研研制新型型柴油添添加剂，消消除柴油油中的硫硫，减少少燃油中中的芳烃烃成分，降降低柴油油中不饱饱和烃的的含量，提提高柴油油的品质质，从源源头上解解决尾气气排放的的问题。4.2机机内净化化技术柴油机尾尾气排放放控制的的发展方方向将是是采用多多种措施施综合应应用。运运用电子子控制技技术，通通过对柴柴油机优优化设计计，采用用增压中中冷、EEGR来来达到最最优配合合。4.3尾尾气后处处理技术术催化剂、氧氧化剂和和还原剂剂是发展展的方向向，此外外微粒捕捕集器的的再生技技术以及及去除微微粒的非非过滤技技术也有有待于发发展。21