柴油机微粒排放净化技术研究

苑风云，陈肖媛

（青岛黄海学院，山东 青岛 266427）



柴油机微粒排放净化技术研究

苑风云，陈肖媛

（青岛黄海学院，山东 青岛 266427）

对柴油机微粒排放物的危害进行了介绍，得出研究微粒排放净化技术的重要性，然后针对微粒排放阐述了净化技术的研究现状及未来发展动向。

微粒；净化技术；柴油机

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.06.028

CLC NO.: TK421+.5 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)06-81-02

1、柴油机微粒排放物的危害

柴油机因为具有较高的压缩比，燃油消耗量要比汽油机汽车减少将近30%。另外，其还具有较长的寿命。这两大优点使得柴油机相较于汽油机具有较大优势。但柴油机的微粒排放物较多，从而使其优势大打折扣[1-2]。

图1　柴油机微粒排放物

柴油机微粒排放物（见图 1）将对人体健康造成很大伤害。研究显示：直径越小的微粒，其在空气中漂浮的时间越久，这时被人体吸入就会造成各种疾病，如慢性肺炎、哮喘等。另外，微粒也可利用空气的流动进行输送，从而扩大污染范围。微粒越小，其污染范围也将越大。由此可以看出，研究高效的柴油机微粒排放净化技术是当前刻不容缓的一项任务。

2、柴油机微粒排放物净化技术

微粒排放物产生的最主要原因是燃料燃烧不完全，因此可针对此原因采取相应的发动机内部及外部的净化措施。

2.1柴油品质

柴油品质可用十六烷值、黏度和凝固点来评定。十六烷值越高，则柴油的燃烧性越好。目前，中石油和中石化的柴油品质相对较好。另外，采用含氧添加剂柴油、低硫柴油[3]及挥发性较好的柴油均可有效降低微粒排放物的产生。

2.2柴油机结构

通过柴油品质的提高，可在源头上降低微粒排放物的产生，但柴油燃烧的环境-柴油机内部的改进同样可对微粒排放物的产生起到一定抑制作用。

通过改变燃烧室形状，尤其是燃烧室入口及出口的大小，可使进入燃烧室内部的柴油及空气迅速混合均匀，提高燃烧质量，减少微粒排放物的产生。期间也可利用高性能喷油泵将柴油喷入燃烧室，从而提高柴油的雾化效果，同样可降低微粒排放物的数量。

除了从柴油方面入手外，我们也可通过改变进气量来提高柴油的燃烧质量。如增加进气门数量、对充进的空气进行增压等均可减小进气阻力，增加进气量，从而使柴油得到充分燃烧，减少微粒排放物。

以上措施均可从发动机内部开始遏制微粒排放物的产生，但其效果还是无法完全满足排放法规，仍需通过采取适当的柴油机机外净化措施。

2.3微粒捕集器

图2　微粒捕集器

对于微粒捕集器（如图2），其最主要的部分就是滤芯。滤芯的好坏决定了微粒捕集器的工作能力、使用寿命的大小。其制作材料一般为陶瓷纤维、泡沫陶瓷、金属纤维等[4]，但我国目前广泛应用的还是泡沫陶瓷。不管是何种材料制成的，其过滤效果也是有一定限度的，如果超过了该限度，则使微粒捕集器背部受到的压力增大，从而导致过滤效果的下降，整车的经济性同样也会降低。

针对上述问题，国内外提出了多种解决办法：（1）供给燃油到入口处加设的燃烧器，然后点燃微粒；（2）对微粒捕集器进行电加热，使超量的微粒燃烧掉；（3）采用一定机械方法使微粒捕集器振动，从而减少积存微粒；（4）在微粒捕集器后面安装空压机，利用压缩空气吹掉微粒。

2.4静电捕集器

静电捕集器顾名思义就是利用静电从排气中分离出微粒排放物，它是利用两个电极（放电极和集粒极）来连接高压电的两个极端。然后利用电极附近电场力的作用将排出的废气进行电离，得到气态离子，当废气中的微粒排放物遇到气态离子时也就带上了电，从而在集粒极周围电场力处聚集，最终达到净化废气的目的。该捕集器所能捕集微粒的直径范围比较宽，因此应用比较广泛。但其使用还是有一定问题的，那就是高压电的供应，相信这一问题解决后，其应用也会越广泛。

2.5氧化催化器

产生微粒排放物的最主要原因就是柴油燃烧不完全，因此，可在排气管处接氧化催化器[5]，使微粒排放物中的 SOF得以抑制。可见，氧化催化器的工作原理对于柴油机与汽油机是比较相似的，均是蜂窝构造的，当废气通过蜂窝式的氧化催化器时即可与其中的催化剂发生化学反应。

2.6旋流净化器

除了上述净化技术外，对于直径较大的微粒排放物也可利用离心力的作用对微粒进行分离，目前在柴油机的微粒排放物净化方面就采用了旋流净化器，利用其使排出的废气做高速旋转，然后利用微粒的离心力达到分离的目的。此时为了捕集较多微粒，所用净化器的内壁应具有较强的吸附能力。

3、结论

减少微粒排放物是提高柴油机应用广泛性的关键，本文从以下几个方面进行了阐述：（1）柴油品质；（2）柴油机结构；（3）机外净化措施。目前，对于柴油机汽车的微粒排放物的排放标准越来越高，仅从其中的一个方面考虑显然是不够的，而三方面结合考虑将成为必然趋势。由此可见，今后微粒排放物净化技术的研究重点将是柴油品质、柴油机结构及机外净化措施三者的最佳结合。

[1] 张屹峰,宋毓.柴油车排放污染危害与防治对策[J].内蒙古科技与经济,2015,3(325):85-86.

[2] 王秀叶,刘志霞.柴油机微粒排放控制技术研究进展[J].山东建筑大学学报,2014,29(6):551-557.

[3] 王晓丹,孙万臣等.燃料含硫量及运转条件对高压共轨柴油机微粒排放粒度分布的影响[J].汽车工程,2013,35(11):966-971.

[4] 资新运,张卫锋,徐正飞等.柴油机微粒捕集器技术发展现状[J].环境科学与技术,2011,34(12):143-147.

[5] 杨辉,张兆明.EGR+DPF系统降低柴油机的排放[J].柴油机设计与制造,2013,(2):5-9.

Diesel particulate emission purification technology research

Yuan Fengyun, Chen Xiaoyuan
( The Yellow Sea Qingdao College, Shandong Qingdao 266427 )

The harm of diesel particulate emissions are introduced, it is concluded that the importance of the study of particulate emissions purification technology, based on the study of particle emission purification technology is expounded current situation and development trend in the future.

Particles; purification technology; the diesel engine

苑风云，就职于青岛黄海学院，主要研究方向：车辆智能化检测与诊断。

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1671-7988 （2016）06-81-02