浅谈如何控制汽车用柴油发动机废气排放.docx

浅谈如何控制YZ4102柴油发动机废气排放
摘要：本文论述了影响汽车用柴油发动机废气中， NOx排放浓度的主要产生原因，进行分析，根据工作经验，综合归纳了减少控制柴油发动机的 NOx排放浓度的体会，谈谈这些问题的具体解决方法。
关键词：柴油发动机、废气排放、方法措施
论文主体：
随着社会经济的迅速发展，社会上汽车保有量不断增加，汽车废气排放所造成的环境问题，已成了当前亟待解决的环境问题，为此我国针对汽车的废气排放制定了严格的检验标准，其中对车用汽油发动机，柴油发动机，废气排放中的NOx的含量也制定了相应的检验标准，有效的控制汽车尾气排放已成了汽车业界有关人士关心与重视的问题。通常、同排量柴油机与汽油机相比具有功率大、燃油效能高、使用寿命长、启动性好、NOx，排放低油耗低等一系列优点、因而工业发达国家、柴油汽车发展很快，在世界范围内出现了汽车柴油化的趋势，因此我仅用柴油机作为代表试作如下分析。
一、简述NOX的生成原理
在环保领域、所谓氮氧化合物是专指一氧化氮（NO）和二氧化氮(NO2)的总称化学缩写式为NOx。而NOx的生成量与燃烧方式特别是燃烧温度和过剩空气系数密切相关，根据燃烧条件和生成途径不同，生成的NOx分三种类型。
（1）燃料型NOx由燃料中的氮化物热分解后氧化产生。
（2）瞬间型NOx由空气中的N2与燃料中的碳氢离子团（CH）等反应生成。
（3）热力型NOx是由空气中的N2在高温下氮化而成。
燃烧过程中主要生成何种类型NOx决定于燃料组成和氮分含量等因素。如下图示：（图1）
由图见、锅炉燃煤时
0
NOx的百分比
1%
100
60
40
80
20
产生的NOx以燃料型为主，
燃用天燃气时，以热力型
为主，而无燃料型NOx、燃
油时，情况介于二者之间，
重油含氮量高、则燃油型
瞬时型
热力型
燃料型
煤
重油
轻油
天然气
NOx高、居多、轻油含氮量
低则热力型NOx居多。
（图1）
反应时间5S
1000
900
（1）影响NOx生成的两个重要因素是燃烧温度和氧浓度。热力型NOx是空气中的N2在高温条件下与O2作用的结果，其生成机理是，高温下氧原子撞击氮分子发生链式反应。如图2
温度/K
NOx
的
浓度
/UL-L
1600
1700
1800
700
100
800
600
500
200
0

燃油
0+N2 N0+N
N+O2 NO+O
400
300

燃气

（图2）

停留时间性t=00
NOx质量浓度/UL.L-1
104
（2）影响NOx生成的另一重要因素是
100s
5
氧浓度、油图可见燃料过剩（d小于1）
10s
103
的情况，随氧浓度的升高热力型NOx量增
1s
5
大在过量空气系数等于1时达到最大值，
0.1s
102
随空气量增多虽然氧浓度升高，但由于
0.01s
温度降低热力型NOx生成速率反而降低。
1.4
1.8
1.0
0.5
当富燃料和空气不足时，CH烃类
基团较多因而产生瞬间型NOx自然也较多，这种情况多发生在内燃机燃烧过程中。如图3 过量空气系数d （图3）
二、如何控制柴油机的N0X排放措施主要有以下方法
通过上述影响柴油机NOx排放浓度的分析我们清楚了柴油机在不同工作状况下应有合适的空然比，同时还要有与之相适应的喷射时间，与及发动机工作温度，影响这两个条件的因素很多。柴油机的尾气组成与汽油机不同所以合理方法也不相同，柴油机排出气体污染较汽油机小，柴油机排出的污物主要是黑烟，尤其是特殊情况下，当柴油机急速加油，爬坡，满载或超载时冒黑烟更为严重，这是由于发动机燃烧室内燃料与空气混合不均，燃料在高温缺氧的情况下燃烧不完全所致。结合到具体的处理工作中，主要考虑到两个方面，一是如何合理配置改进。二是如何通过正确调整合理的保养和必要的维修作业，使发动机尽量保持良好的工作状况，这是柴油机NOx排放量不超标的基础和保证。
总之提高我国柴油车，车用柴油发动机技术水平急需解决需解决下列问题：现具体方法如下：
（1）改进进气系统，采用增压、中冷方法、通过增加空气量可以降低缺氧状态，促使燃油燃烧完全，柴油机采用排气蜗轮增压后不仅可提高功率30%—100%甚至更多，由于混合气密度加大、燃烧得到改善，从而降低油耗率，并可减少排气污染。
（2）加大喷油提前角，提早喷油时间，可使更多燃油在着火前喷入燃烧室，从而加快燃烧速度，使黑烟减少，但过早喷油会引起燃烧噪声，并增加NOx的排放所以喷油时间要严格控制，使柴油机的动力性，经济性最好，排放小的喷油提前角是最佳喷油提前角。
（3）改进喷嘴结构，提高喷油速度，缩短喷油持续时间，采用电控技术。
（4）适当减少启动油量，可减少低速，低负荷时的颗粒物排放，适当降低最大供油量，可减少全负荷条件下的颗粒物排放，但降低供油量，会造成车辆动力性能下降，因此应慎重。
（5）排放后处理，关键技术，如废气再循环（EGR）技术微粒捕集技术，以及NOX催化转化技术。
（6）尾气净化处理，三效催化技术，采用氧化法除去CO和碳氢化物，采用催化法除去CO碳氢化物和NOX，氮氧化物, 电控高压共轨+EGR+DOC\POC。
现以我公司产品YZ4102QF和YZ4D37柴油发动机为例作比较如图示：
型号
YZ4102QF
YZ4D37
型式
立式、直列、四缸水冷
立式、直列、四缸水冷
缸径×行程
100×118
100×112
活塞总排量 （L）
3.857
3.66
吸气方式
自然吸气
增压、中冷
最低空载稳定转速
≤700r/min
≤750r/min
标定功率/转速
KW(PS)/r/min
70.6 (96)
/3200
81 (110)
/3200
最低油耗
g/(KW.h)
≤230

≤217

最大扭矩/转速
N.M/r/min
230/2200
～2200
285/2000
～2200
排放
欧I
欧II

型号
YZ4DA3-30
YZ4DA3-40
型式
立式、直列、四缸水冷
立式、直列、四缸水冷
缸径×行程
100×112
100×112
活塞总排量 （L）
3.66
3.66
吸气方式
增压、中冷、电控高压共轨
增压、中冷、电控高压共轨+EGR+DOC\POC
最低空载稳定转速
≤700r/min
≤750r/min
标定功率/转速
KW(PS)/r/min
81 (110)
/2800
75 (102)
/2900
最低油耗
g/(KW.h)
≤230

≤217

最大扭矩/转速
N.M/r/min
310/1500
～1800
285/1500
～1600
排放
欧Ⅲ
欧Ⅳ

三、也谈柴油机的维护保养
定期保养是合理使用柴油机，延长发动机使用寿命，保持发动机的良好技术状态的必要措施，在保养时要特别注意，零件、部件的清洁，所拆卸的零件重新安装时，应清洁干净，并保证安装正确，合理有效的保养也是控制NOX排放不超标的方法之一，具体方法如下：
（1）空气滤清器的保养
拆检：清洗空气滤清器，空气滤清器的堵塞将使进气阻力增大，混合气变浓，致使NOX的排放量增大，必要时予以更换。
（2）清洗冷却系统，清除水垢，系统中若冷却效率低，会到致水温高，发动机整机温度过高会严重损坏发动机使各项技术指标严重下降，对NOX的排放也会有影响。
（3）检查调整喷油器，燃油系统视情况调整。
（4）检查供油提前角、视情况调整。
（5）检查主轴承盖螺栓，连杆螺钉紧固情况，对扭紧力矩不足的按要求紧到规定力距。
（6）检查气缸盖，气门间隙，清除积碳。
（7）视情况更换易损件
（8）更换机油保持油质良好。
保养、维修工作完成后，对全机检查并试车
结束语：
综上所述对柴油机废气中NOX进行分析，以及采取了一些有效措施，进行解决，实践证明通过采用进气中冷，蜗轮增压系统,电控高压共轨+EGR+DOC\POC等技术，我公司成功开发了YZ4D37、YZ4DA3-30、YZ4DA3-40柴油发动机，提高了柴油机的动力性、经济性、可靠性、耐久性、降低了柴油机油耗和低排放，排放指标达到欧II、国Ⅲ、国Ⅳ排放标准，是轻卡、6—8M载客车理想配套动力。
本文中谈的这些问题，是自己在工作中的一些粗浅认识和体会，不妥之处请指证。