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1、机车柴油机排放控制技术研究 摘 要：加强机车柴油机排放限制的探讨工作对于环境爱护具有重要的现实意义。本文介绍了机车柴油机排放的有害污染物的组成，较全面的论述了降低有害物排放的措施，并对我国机车柴油机排放探讨提出建议。 关键词：机车柴油机；排放；限制技术；环保 DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2022.11.047 近年来，全球环境状况日益恶化，现代工业要进一步发展必需走可持续发展之路，即注意环境爱护，削减环境污染。内燃机车的发展也不例外，评价现代机车柴油机的一个重要指标就是排放物的排放水平。在我国铁路运输系统中，内燃牵引发挥着重要的作用。至2022年底，我国铁路全路配属机车
2、约110163台，其中内燃机车约8150台，占41.2%。目前，内燃机车柴油机的探讨应考虑其对环境的影响，如何实现内燃机车技术的节能环保是铁路现代化发展的一个主要方向。 1 机车柴油机排放物的组成 机车柴油机排放的有害污染物主要成分包括：氮氧化物（NOX）、一氧化碳（CO）、碳氢（HC）化合物和颗粒物质（PM）。其中，氮氧化物和颗粒物排放量较多，一氧化碳和碳氢化合物的排放量较少。 2 机车柴油机排放限制技术发展趋势 2.1 以优化燃烧为目的的机内净化措施 （1）延迟喷油定时：这种方法可促使参加预混合燃烧的燃油量的削减，确保初始放热率降低，使燃烧室内的最高燃烧温度降低，最终使NOx的生成受到抑制
3、。一般状况下，假如氮氧化物的排放削减，可能会增加颗粒物和燃油消耗率。因此，假如要实行相应的措施降低氮氧化物的排放时，应综合考虑颗粒物和燃油消耗率的水平是否限制在合理范围内，以上因素应综合考虑，不应只顾一个方面，应统筹考虑，两者兼顾。 （2）米勒循环（Miller循环）：一般状况下，柴油机运转进入燃烧過程中进气门才关闭。而米勒循环是将关闭的时间点提前到下止点前。以上变更方式的应用，会造成气缸内工质发生肯定程度的膨胀，降低压缩压力和燃烧温度，进而可使NOx排放量削减。 （3）废气再循环技术（EGR）：这种技术主要是借助EGR阀按肯定比例将增压器涡轮前的部分废气引到进气系统，基于以上条件下，废气和增
4、压空气充分混合，可起到稀释空气的作用，从而使NOX的生成有效减低。有关试验结果显示，15%的废气再循环可使进气中的氧浓度从21%降到18%。当柴油机在75%负荷下运转时，NOX排放量削减73%；在最大持续功率工况下，NOX排放削减60%。 （4）高效增压+中冷技术：采纳高效增压器配套的柴油机，可使工作循环温度降低，从而起到降低NOX排放的作用，通过以上技术也有利于高柴油机功率和效率的进一步提升。与高效增压相协作，可发挥对中冷水温降低的作用，即使参加燃烧的空气温度降低，使NOX生成受到抑制。 （5）电子限制燃油喷射技术：这种技术是目前机车柴油机节能减排较常采纳的技术。目前，共轨式燃油电子喷射系统
5、是较为先进的系统，其主要优势在于可实现高压喷射；喷油压力独立于柴油机工作转速，从而使柴油机低速、低负荷性能得以改善；喷油定时可实现敏捷限制：可提前对部分负荷供油，以起到加速燃烧的作用；可延迟大负荷供油，使氮氧化物的排放得以削减。 2.2 以排气后处理为目的的机外净化措施 （1）选择性催化还原（SCR）：目前这种技术欧洲应用较为广泛。该系统的工作原理是以氨气作为还原剂，借助催化剂的作用，使柴油机排气中有害的NOX向氮气及水转化，氮气和水对环境几乎没有影响，从而可以起到削减环境污染、爱护环境的作用。该方法中氨气的获得主要采纳向排气管中喷射尿素水溶液的方法。但这种措施的实现，要求具备存储和供应尿素的
6、地面基础设施和避开冬季水基尿素溶液冻结的专业设备，这对铁路机车是一个比较大的考验，因此实施起来有肯定的难度。 （2）颗粒过滤器（DPF）：目前，国内外常用的颗粒过滤器的过滤材料主要有泡沫陶瓷、壁流式蜂窝陶瓷、编织陶瓷纤维和多孔金属等。其中壁流式蜂窝陶瓷是目前综合性能较好的过滤体，过滤效率可达90%以上。颗粒过滤器至今仍未探讨出简洁牢靠的再生技术。 （3）氧化催化剂（DOC）：其主要用于对排气中的HC、CO及颗粒物的可溶性有机物（SOF）进行处理，在250以上的排气环境中，具有良好的净化作用。对于液态HC，由于其燃烧温度较低，运用氧化催化剂可使其削减90%以上。 2.3 排放技术的应用 目前，国
7、内外主要应用两条排放限制技术路途，即“优化燃烧+选择性催化还原”技术路途和“废气再循环+颗粒过滤器/氧化催化剂”技术路途，在后一技术路途中，“废气再循环+颗粒过滤器”技术路途应用更为广泛。 3 对我国机车柴油机排放限制工作方向的建议 总之，加强对我国机车柴油机排放限制的探讨工作具有重要的现实意义。在很长一个时期内，我国内燃机车柴油机排放限制的探讨工作应注意以下几个方面：逐步完善我国内燃机车排放法规，确保我国内燃机车柴油机探讨工作取得突破性进展的同时削减其对环境的污染。系统检测和分析我国铁路现有和新造柴油机的排放水平，全面驾驭相关信息和数据，综合分析，以制定有针对性的措施加以改进和治理，削减其污
8、染物的排放。加快研制相应的排放检测设备，完善检测条件。还应当进行自然气发动机的探讨，为环境爱护贡献力气。 参考文献： 1宋智，资新运.内燃机车柴油机的排放及其限制J.内燃机，2000 （05）. 2赵萍.内燃机车的节能环保J.内燃机车，2022（01）. 3廖彦彦.柴油发动机尾气后处理技术（SCR）的应用J.中国新技术新产品，2022（04）. 4刘化博.柴油机排放限制技术的发展趋势J.齐鲁工业高校学报，2022（08）. 第5页 共5页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页