柴油机NOx排放控制技术
SCR技术在柴油机尾气后处理上的应用

SCR技术在柴油机尾气后处理上的应用SCR技术(Selective catalytic reduction,选择性催化还原)是一种有效的柴油机尾气后处理技术,可以显著减少柴油机尾气中的氮氧化物(NOx)排放。
柴油机尾气中的NOx是一种对环境和人类健康有害的物质,主要由高温燃烧过程中的空气中的氮气和氧气生成。
高温燃烧过程中,柴油机内的氮气和氧气反应生成氮氧化物,包括一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)。
这些氮氧化物排放到大气中后,会进一步与其他大气污染物反应,形成臭氧和细颗粒物,对环境和健康造成危害。
SCR技术通过在柴油机尾气中加入一种尿素溶液(即尿素水溶液或尿素汽油混合物),利用一催化剂(如铜铝混合物)将尿素溶液分解成氨气(NH3)和二氧化碳(CO2),并将NH3与尾气中的NOx发生选择性反应,生成无害的氮气和水。
这个化学反应可以通过催化剂表面的活性位点上的反应所促进。
SCR技术具有高效、可靠、稳定的特点。
尿素溶液和尾气中的NOx在催化剂的作用下,在较低的温度下就可以发生反应,反应速率迅速,可以在瞬间将尾气中的NOx去除90%以上。
SCR技术不会引入其他有害物质,处理后的尾气中不会增加其他污染物的排放。
SCR技术在柴油机尾气后处理上的应用已经被广泛采用。
在汽车尾气排放控制中,SCR 技术已成为目前最主要的核心技术之一。
许多国家和地区都已经立法要求柴油车辆采用SCR技术进行尾气净化,以满足严格的排放标准。
一些大型柴油机,如公共交通车辆、工程机械和发电机组等,也普遍采用SCR技术来降低其尾气中的NOx排放。
除了在交通工具中的应用,SCR技术还被广泛应用于工业领域。
许多工业设备和生产过程中产生的废气中含有较高浓度的NOx,这对环境和工作人员的健康造成威胁。
SCR技术被应用于这些工业设备和生产过程中,可以有效去除废气中的NOx,减少对环境的污染。
柴油机国四排放标准

柴油机国四排放标准
柴油机国四排放标准是指柴油机车辆在运行时产生的废气排放需要符合国家规定的标准,以保护环境、减少空气污染。
国家对柴油机国四排放标准进行了严格的规定和监督,以确保车辆在使用过程中排放的废气符合环保要求。
首先,柴油机国四排放标准要求控制氮氧化物(NOx)的排放。
NOx是一种主要的大气污染物,对环境和人体健康都会造成严重影响。
因此,国家对柴油机车辆的NOx排放进行了严格的限制,要求车辆在运行时尽量减少NOx的排放,以降低空气污染的程度。
其次,柴油机国四排放标准还要求控制颗粒物(PM)的排放。
颗粒物是一种细小的固体颗粒,也是空气污染的主要成分之一。
国家对柴油机车辆的PM排放进行了严格的监管,要求车辆在运行时尽量减少PM的排放,以改善空气质量,保护环境。
此外,柴油机国四排放标准还要求控制碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)的排放。
这两种废气排放物也是空气污染的主要成分,对环境和人体健康都会造成危害。
国家对柴油机车辆的HC和CO排放进行了严格的限制,要求车辆在运行时尽量减少这两种废气的排放,以减少空气污染的程度。
总的来说,柴油机国四排放标准是为了保护环境、减少空气污染而设立的,对柴油机车辆的废气排放进行了严格的规定和监督。
只有车辆在运行时符合国家规定的排放标准,才能保证空气质量得到改善,环境得到保护。
因此,我们要认真遵守柴油机国四排放标准,减少废气排放,共同保护我们的环境,让我们的生活更加美好。
船舶柴油机NOx排放的技术特点

关 键 词 :控 制 N Ox排 放 技 术 研 究
为 了 防 止 船 舶 造 成 空 气 污 染 , I — MO 于 1 9 9 7年 9月 通 过 了 《 1 7 年 经 98 议 定 书 修 订 的 17 9 3年 国 际 防 止 船 舶
控 制 船 舶 柴油 机 N Ox 排放 的方 法 分 类
环 、燃 烧 室 直 接 喷 水 法 和 燃 烧 室 直 接
喷 氨 技 术 等 。机 外 改 造 ( 称 辅 助 方 又 法 )是 通 过 对 已 排 出 发 动 机 的废 气 的
放 直 接 与 入 港 税 用 机 械 厂 对 控
面 。 了 减 少 现 有 柴 油 机 的 N x排 量 , 为 O 机 内改造 和机 外改 造措 施 均有 使用 。
用 米 勒 增 压 法 使 用 较 少 , 因 为 具 有 需
要 增 大 冷 却 器 和 降 低 N x效 率 低 等 O
问题 。通 过 改 变 增 压 压 力 和 启 阀 定 时
机 内 改 造 方 法(- 基 本 方 法) 重 利 y称 着 用 在 气 缸 中 控 制 燃 烧 来 减 少 N x产 O 生 量 , 直 接 影 响 柴 油 机 燃 烧 的方 法 , 是 通 常 可 使 N x排 量 的 减 少 量 在 1 %~ O 0
6 0% 的 范 围 内 , 内改 造 包 括 : 强 机 增
统 只需 要 纯 净 水 和 几 个 额 外 的 设 备 装 在 柴 油 机 上 , 可 满 足 N x的 限 量 要 即 O 求 。 其 技 术 的关 键 是 具 有 喷 水 功 能 的
试 验 结 果 对 船 东 选 择 合 理 的方 法 很 有 价值 。 随着 人 们 对 环 境 保 护 、 气 污 染 大 控 制 等 愈 加 重 视 , 控 制 船 舶 柴 油 机
nsr(nox储存还原)工作原理

NSR(NOx储存还原)是一种通过在运行时储存废气中的氮氧化物(NOx),然后在某个时间点将其还原成氮气和二氧化碳的排放控制技术。
NSR技术已经成为现代柴油车辆中常见的废气处理系统之一,其工作原理相对复杂,本文将从以下几个方面对NSR技术的工作原理进行详细解析。
一、NSR技术的储存阶段1.1 冷启动阶段在柴油车辆启动时,尤其是在发动机冷启动阶段,废气中的NOx排放会显著增加。
此时,NSR技术通过吸附剂将废气中的NOx吸附和储存起来,延迟其排放,与此储存的NOx还会使吸附剂中的硝酸盐积累。
1.2 正常运行阶段在车辆正常运行时,废气中的NOx排放仍然会继续,NSR技术将继续吸附废气中的NOx,并进行储存。
二、NSR技术的还原阶段2.1 高温条件下的还原在车辆运行一段时间后,发动机温度上升,此时通过调整进气量和喷射正时来增加排气温度,使其达到NOx吸附剂的还原温度。
在这种高温条件下,NOx吸附剂中积累的硝酸盐会被还原为氮气和二氧化碳,然后被释放到大气中。
2.2 燃料喷射调整在NSR技术的还原阶段,还需要通过智能化的燃料喷射系统对喷射正时和喷射量进行精准调整,确保储存的NOx得以完全还原,同时最大程度减少氮氧化物和颗粒物的排放。
三、NSR技术的储存和还原过程中的控制策略在NSR技术的储存和还原过程中,还需要精细的控制策略来保证系统的高效运行。
3.1 温度监测与控制NSR系统需要通过传感器对进气温度、排气温度等参数进行实时监测,并根据监测数据来控制发动机运转状态,从而保证NOx吸附剂的储存和还原温度达到设计要求。
3.2 智能化燃料喷射系统NSR技术中的智能化燃料喷射系统可以根据中央处理器的指令精确控制喷射正时和喷射量,确保NOx的完全还原,并在排放时保持发动机的高效工作状态。
3.3 氮氧化物排放监测为了保证NSR系统的排放性能符合环保标准,还需要配置氮氧化物排放监测仪器,通过对排气中氮氧化物浓度的实时监测来调整和优化系统的工作状态,以达到更高的环保要求。
柴油机NOx排放控制技术

烧 区 的原 子 氧 浓 度 对 N 的生 成 率 影 响 也 相 当大 。 O 除 此之 外 , 。 反应 还需 要 时 间 , 和 氧 在 高 温 中 滞 化学 氮 留的时 间是 N 生成率 的又一 重 要 因素 。综 上 所述 , O
O2= 20 O +N2= NO +N N +O2= NO +O
N + OH = NO + H
3 柴油机排气再循环 系统 ( GR) E
3 1 排 气再循 环 系统 ( GR) . E 的功 用
排 气 再循 环 是 指 回引 发 动 机 排 出 的部 分 废 气 并 与新 鲜 空气共 同参 与 燃烧 反 应 , 用 废 气 中含 有 大量 利 的惰性 气 体 ( O 、 H O 等 ) 有 较 高 的 比热 容 这 C N 、 具
高温 、 富氧 以及 氧 与氮在 高 温 下 滞 留时 间 是 决定 柴 油
1 N O×的 危 害
当空气 中 N x的含量 达 到 1 0~ 一2 0 O 0X1 0X1
时, 口腔、 鼻粘膜 及眼角膜将受 到强烈刺激。当 N O
超 过 5 0×1 时 , 使 人 在 几 分 钟 内 出现 肺 气 肿 而 0 0 可
采用 。要想进 一 步降 低柴 油机 的 N 排放 , O 使之 符 合 欧 Ⅲ标 准 , 目前 只 能 在 以 上技 术 的基 础 上 结 合 E R G 技 术 或 采 用 排 气 后 处 理 装 置一 四效 催 化 净 化 器来 实
现 N 的控 制 。 O
气缸 内的高 温 、 压 和供 氧 的情 况 下 , O的 生成 按 链 高 N 反应 机理 进行 , 即¨ .
柴油机排气污染物排放限值及测量方法

柴油机排气污染物排放限值及测量方法柴油机作为一种重要的动力设备,被广泛应用于交通、工业、农业等领域。
然而,柴油机排放的污染物严重影响了环境和人们的健康。
这就导致了全球各国政府和机构对柴油机排放污染物进行限制和监管。
本文将着重探讨柴油机排气污染物排放限值及测量方法。
一、柴油机排气污染物的种类柴油机的排放污染物主要包括氮氧化物(NOx)、颗粒物(PM)、二氧化碳(CO2)和一氧化碳(CO)等。
其中,NOx 和PM是最为严重的污染物。
NOx是由过多的氧气和氮气混合在一起时,柴油机在燃烧过程中所产生的一种化合物,主要包括氮氧化物(NO和NO2)。
PM则是指发动机在燃烧过程中产生的微小颗粒物,由于其具有较小的颗粒直径和较高的表面积,因此对人类健康的危害更严重。
二、柴油机排气污染物排放限值的制定各国政府和机构对柴油机排放污染物的限制标准不尽相同,但通常都是针对NOx和PM的排放量进行限制。
在欧盟,柴油机的排放限制标准由Euro 1至Euro 6阶段构成,每一阶段的排放限制标准都比前一阶段更加严格。
其中Euro 5和Euro 6阶段的限制标准最为严格,要求NOx的排放量不得超过0.18克/千瓦时(kWh)和0.08克/kWh,PM的排放量不得超过0.005克/kWh和0.004克/kWh。
在美国,柴油机的排放限制标准由Tier 1至Tier 4阶段构成,每一阶段的限制标准同样比前一阶段更加严格。
Tier 4阶段的限制标准最为严格,要求NOx的排放量不得超过0.05克/kWh,PM的排放量不得超过0.01克/kWh。
三、柴油机排气污染物测量方法为了保证柴油机排放污染物的限制标准得以有效执行,需要采用可靠的测量方法对其排放进行监测。
目前,常用的柴油机排气污染物测量方法主要包括传统法和选择性非催化还原(SNCR)法。
1、传统法传统法是指采用数据采集系统和尾气分析仪对柴油机排放的NOx、CO和PM等污染物进行监测的方法。
柴油机氮氧化物排放试验及检验暂行规定

第三篇柴油机氮氧化物排放试验及检验暂行规定第1章通则1.1 目的本规定适用于渔业船舶用柴油机氮氧化物排放的试验、检验及发证。
1.2 适用范围1.2.1 除1.2.2条外,本规定适用于下述柴油机:a)每一台安装在2000年1月1日或以后建造的国际渔业船舶上,输出功率超过130kW 的柴油机;以及b)每一台在2000年1月1日或以后经过重大改装的、输出功率超过130kW的国际渔业船舶上的柴油机。
1.2.2 本规定不适用于安装在国际渔业船舶上的应急柴油机以及救生艇上或只在应急情况下使用的任何设备或装置上的柴油机。
1.3 定义1.3.1本规定有关定义如下:a)国际渔业船舶:系指中国水域以外作业的渔船、渔政船、渔业指导船、科研调查船、实习船及以及国际航行的非营业性水产运销船。
b)建造船舶:系指已安放龙骨或处于相应建造阶段的船舶。
相应建造阶段系指:1)可以认定某一具体船舶建造已开始;2)该船舶的组装已开始进行了至少50t,或为所有结构材料估算重量的l%,取较小值。
c)氮氧化物(NOx)技术规则:系指《73/78国际防止船舶造成污染公约》1997年缔约国大会决议案2通过的《船用柴油机氮氧化物排放控制技术规则》。
d)氮氧化物排放:系指氮氧化物总排放量,按二氧化氮(NO2)排放总重量计算,并以《船用柴油机氮氧化物排放技术规则》所规定的相关试验循环和测量方法确定。
e)船用柴油机的重大改装系指:1)对安装在2000年1月1日或之后建造的国际渔业船舶上的柴油机,重大改装系指可能造成柴油机超出公约附则VI第13条规定的排放标准的柴油机改装,如果柴油机的技术案卷中所指的不改变排放性能的常规柴油机部件部分更换,不论是一部分还是多部分部件被替换,均不视为重大改装。
2)对于安装在2000年1月1日之前建造的国际渔业船舶上的柴油机的重大改装系指柴油机按第5章5.3所述的简化测试方法,确定其原有排放特性有所增加,并超过5.3.1l 规定的允许值所进行的任何改装。
柴油机掺水燃烧降排NOx的机理及方法

柴油机掺水燃烧降排NOx的机理及方法柴油机排放的NOX等污染物是重要污染物之一。
针对柴油机排放的NOX,分析了其生成机理、掺水燃烧能够降低其排放的原理及现有掺水燃烧方法对降低NOX的影响程度等问题,提出了更具有实际操作性的掺水燃烧方法。
标签:柴油发动机;掺水燃烧;排放引言现代社会人们对能源和环境问题给予了越来越多的关注,与此同时,人们对作为污染物的主要排放源的汽车也提出了越来越苛刻的要求。
柴油机的主要排放污染物是NOX和颗粒物,而多方面的研究表明,柴油掺水能够在不同程度上降低柴油机的这两种排放污染物。
1 柴油机氮氧化物产生的机理NOX是NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5等的总称。
在发动机排放出的NOX中有约99%是NO,其形成机理较为复杂。
通常可以表达为[1]:这些反应是连锁反应,由氮分子与氧原子、氮原子与氧分子碰撞生成NO,由公式(1)和(2)可知氮原子与氧原子的生成则取决于反应时的温度。
而发动机燃烧时的反应速度却远高于化学平衡的速度,所以除燃烧气体温度和氮氧浓度外燃烧时停留在高温的时间也是影响NO的重要因素。
2 柴油掺水可降低氮氧化物排放的机理对柴油机的进气工质进行加湿可以有效地降低发动机混合气燃烧的最高温度,减少混合气停留在高温的时间,同时,水蒸气分子在发动机燃烧室温度条件下极易分解成具有一定催化作用的离子对NO的生成也具有抑制作用。
2.1 微爆理论微爆理论是1962年原苏联学者B.H.依万若夫提出的。
当雾化的燃油喷射入气缸时,油滴高速撞击水滴,使二者变得更细。
水流的涡动增加了油和水碰撞及接触的机会,从而形成了油吸附于并包围着水滴的微粒即油包水的油水乳化液,并较均匀地分布于燃烧室。
当油滴中水过热到超过油的表面张力时,水蒸气将突破油包水的膜壳。
微爆效应使大直径的油滴变成小直径的油滴,提高了油滴的燃烧速率,从而提高了能量的转换速率,使原有燃油燃烧得更加充分,从而达到节油降排放的目的[2-3]。
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柴油机NOx排放控制技术( 本站提供 应用行业: 阅读次数:4 )【字体:大中小】柴油机自1892年问世以来,凭借其良好的动力性、经济性和耐久性等优点在各种动力装置、船舶和车辆上得到日益广泛的应用。
欧洲和日本在70年代就基本实现了载货汽车和大型客车的柴油机化。
从80年代后期开始,轿车上也越来越多的应用柴油机,例如目前德国生产的1.4L-2.0L排量的小轿车中,柴油机轿车占61%,而法国轿车柴油机的比例高达88%。
从世界范围来看,汽车柴油化已经成为一种不可逆转的趋势。
柴油机与同等功率的汽油机相比,微粒和NOX是排放中两种最主要的污染物。
目前,世界各国都在致力于减少柴油机颗粒排放的技术研究,并且已经取得了实质性的进展。
由于柴油机排气微粒与NOX的生成机理不同,因此减少微粒的同时又增加了NOX的排放,同时微粒的减少又使得催化剂中毒得以有效的扼制,从而使采用机外催化技术净化NOX成为可能。
今后研究的重点应转向使柴油机排放的微粒与NOX同时减少。
2 柴油机NOX排放的危害和生成机理2.1 柴油机NOX排放的危害柴油机排出的NOX中,NO约占90%,NO2只是其中很少的一部分。
NO无色无味、毒性不大,但高浓度时能导致神经中枢的瘫痪和痉挛,而且NO排入大气后会逐渐被氧化为NO 2。
NO2是一种有刺激性气味、毒性很强(毒性大约是NO的5倍)的红棕色气体,可对人的呼吸道及肺造成损害,严重时能引起肺气肿。
当浓度高达100×10-6体积浓度以上时,会随时导致生命危险。
NOX和HC在太阳光作用下会生成光化学烟雾,NOX还会增加周围臭氧的浓度,而臭氧则会破坏植物的生长。
此外,NOX还对各种纤维、橡胶、塑料、电子材料等具有不良影响。
基于上述原因,柴油机排放物中的NOX对环境的严重污染引起了世界范围的普遍关注,因此各国限制其排放的法规亦越来越严格,表1是美国、日本、欧洲对重型柴油载货车NOX排放的有关规定。
表1 柴油机NOX排放的限值 单位:g/kW.h试验循环工况 过渡工况 日本十三工况 欧洲十三工况采用年份 美国 日本 欧洲1997 6.67 7.75(直喷)6.76(非直喷) 7.961998 5.33 - -1999 - 4.48(建议) 4.97(建议)2004 2.67 - -2.2 柴油机NOX排放物的生成机理迄今为止人们已经对NOX的生成机理进行了大量的研究,但尚未达成共识。
比较容易接受的是策尔多维奇机理。
该机理认为:柴油机排放中的NO并非来自燃油的燃烧,而是来自氮气与氧气的反应,它是在氧气过剩的情况下由于燃烧室的持续高温而形成的,在膨胀和排气时有少量的分解,排到大气后遇氧形成NO2和其它氮氧化物。
主要反应式如下:柴油机燃烧过程中喷射各区均可以生成NO,其生成浓度与局部温度、局部氮原子和氧原子的浓度、燃烧产物的冷却速度和滞留时间(即高温下所占燃烧循环的时间量)等因素有关。
从理论上讲,柴油机NOX排放的形成是无法避免的,但通过控制燃烧过程的最高温度和富氧空气在高温中的滞留时间等可以加以限制。
3 柴油机控制NOX排放的主要净化措施排放物中NOX的净化有两种途径:机内净化和机外净化。
3.1 机内净化措施采取机内净化是治本之举。
它是通过改进柴油机结构参数或者增加附加装置来改善燃烧性能,进而达到减少NOX排放的目的。
3.1.1 进气系统的优化对进气系统进行优化设计,主要目的是在提高充气效率的同时,合理组织进气涡流,以利于混合气的形成,提高燃烧速率,并尽量减少NOX的生成。
(1)进气涡流的优化提高涡流比可使燃烧加速并且完全,其结果可导致缸内最高燃烧压力与温度的升高,从而使NOX的排放明显增加;若减少进气涡流的强度虽可减少NOX的排放,但又势必会牺牲柴油机的动力性和经济性。
因此,可采用可变涡流进气道技术使涡流比在0.2-2.5范围内变化,以兼顾柴油机在整个工况范围内各个方面的性能。
但采用可变涡流进气道技术存在着结构复杂和成本较高的问题,因而限制了该技术的推广。
(2)增压中冷技术柴油机采用进气增压技术后,由于压缩温度升高,在动力性与经济性提高的同时,NOX的排量也必然增加。
但增压柴油机在采用中冷技术以后,增压空气在进入气缸以前被冷却,在一定程度上可以抑制NOX的排放。
因此,采用增压中冷技术可使柴油机NOX的排放降低。
目前,柴油机增压中冷技术在中型柴油机上应用日益广泛,小型柴油机上也逐渐在采用。
一些新研制的轿车柴油机上也开始采用。
3.1.2 喷油系统的优化喷油系统的优化就是使燃油喷射参数最佳化。
这些参数包括喷油定时、喷油压力、喷油速度和喷孔结构等。
通过参数的优化来抑制预混合燃烧,即减少在滞燃期内形成的可燃混合气量是降低NOX排放的有效途径,分别叙述如下。
(1)优化喷油定时NOX排放对喷油定时极为敏感。
延迟喷油可降低NOX排放,但必须合理调整燃烧系统及喷油系统的其他参数以减少油耗、烟度和微粒排放方面的损失。
为减少延迟喷油对经济性的不利影响,可采用较高的压缩比和较高的喷油压力。
采用电控技术和根据运行工况调节喷油始点,可降低NOX的排放。
(2)优化喷油压力提高喷油压力可有效地改善燃料的雾化性能,使混合气的混合质量得以改善,燃烧更加充分,燃烧温度上升,NOX排放增加。
因为提高喷油压力能改善燃烧过程,故可以补偿由于延迟喷油造成的油耗上升,但这又使延迟喷油以降低NOX排放的目的落空。
为减少NOX排放应该降低喷油压力,而喷油压力降低后又会使微粒排放增加。
(3)优化喷油速度当喷油提前角一定时,提高喷油速率,缩短喷油持续期,可以使柴油机产生的NOX 较少。
提高喷油速度与延迟喷油相结合亦可减少NOX的排放。
另外,喷油速度还与HC、碳烟的排放及燃油消耗、噪声有关,应综合权衡以谋求各参数的最佳值。
(4)优化喷孔结构喷油器喷孔直径和数目对柴油机排放也有明显的影响。
当循环供油量与启喷压力一定时,减少孔径会减少初期喷油量,抑制预混合燃烧和最高燃烧温度,以减少NOX的生成。
当喷油压力、喷油速度及喷孔总面积不变的情况下,增加喷孔直径或增加孔数,可降低流阻,改善燃油的雾化和分布,因而能降低NOX的排放。
3.1.3 燃烧室的结构和参数优化(1)优化压缩比柴油机压缩比控制着着火延迟期的长短。
降低压缩比,有利于着火延迟,能够减少峰值压力,可使燃烧最高温度降低,NOX排放减少,碳烟增加。
但压缩比过低,柴油机难于着火。
压缩比对NOX的影响较为复杂,选取压缩比时应综合考虑。
(2)燃烧室型式的优化燃烧室型式与NOX的排放有着密切关系。
直喷式柴油机NOX排放明显高于非直喷式柴油机,这是因为非直喷式柴油机前期的燃烧发生在混合气过浓的预燃室或涡流室里,由于缺氧NOX的生成受到了抑制,又因在主燃烧室中的燃烧开始较晚,且是在较低温度下进行的。
对于同一类型但结构不完全相同的燃烧室,其NOX的排量也有差异。
例如在直喷式柴油机中,涡流最强的球型燃烧室最高,浅盆型燃烧室最低。
3.1.4 燃烧室喷水冷却技术水具有较高的比热,在燃烧过程中吸热可降低燃烧最高温度;水与油混合喷入燃烧室还可以降低燃油密度,从而使燃烧温度进一步降低。
该技术在降低NOX排放的同时,还有利于改善燃油经济性和排气烟度,并有降噪的作用。
喷水冷却有如下形式:进气管喷水;用超声波将燃油与水乳化后喷入燃烧室;通过附加喷嘴把水直接喷入燃烧室;在喷嘴的两个燃烧层之间填充水,并分层喷入燃烧室。
但如何控制喷水的时机、数量和喷嘴的腐蚀等问题还有待于进一步研究。
3.1.5 燃料的改进(1)提高柴油机十六烷值十六烷值在柴油机燃料参数中对NOX排放影响最大。
十六烷值较高时,由于其稳定性变差,极易裂解为碳烟。
柴油机排气烟度较高,但其发火性能好,柴油机点火延迟期缩短,缸内温度与压力降低,NOX排放亦降低。
当十六烷值从40提高到50时,NOX排放可降低10%左右[19]。
(2)使用柴油添加剂在柴油中添加适量的硝酸盐、亚硝酸盐和各种过氧化物,可以提高燃料的十六烷值,缩短着火延迟期,使得NOX排放减少。
但使用添加剂会导致二次污染。
(3)使用代用燃料可以采用醇类、氢气和天然气等代替柴油。
柴油机燃用醇类燃料时,基本可以实现无烟排放,在中、低负荷时NOX的排量也很低。
近年来可以作为内燃机代用的醇类燃料很多,其中甲醇是目前应用最广的内燃机代用燃料。
但如果不采用适当措施,柴油机排放的HC、甲醛将成为重要的排气污染物。
以氢作为柴油机代用燃料时,NOX和其它污染物的排放都很低。
将来太阳能利用及氢的存储技术解决之后,氢将成为柴油机的主要燃料,但缺点是易于回火。
如采用燃料电池,其电能转化效率在40%-65%之间,远远高于柴油。
燃料电池的工作温度低于1000℃,此时基本不产生NOX,且其它污染物排放也很低。
燃料电池的应用在技术上已不存在重大问题,唯一的障碍在于成本太高。
燃用压缩天然气(CNG)或液化天然气(LNG),NOX和微粒排放可同时减少75%-80%。
二甲基乙醚作为最新出现的液体燃料,其燃烧后无微粒产生且NOX的排放亦很低。
3.1.6 采用多气门技术在柴油机上采用多气门技术是满足更严格排放指标的有效途径。
由于缸盖上的喷油嘴和活塞上的燃烧室凹坑布置在气缸中央,从而优化了进气涡流和油雾分布以及活塞与喷油器的冷却条件,并可实现涡流比在不同转速下的变化,这使混和气的形成进一步优化,因而在提高动力性和经济性的同时减少了NOX排放,但增加了成本和结构的复杂性。
在燃用汽油的大、中、小型轿车上,多气门技术已经作为成熟技术得到了应用。
在柴油机上应用多气门技术是国际学术界研究热点之一,国外内燃机的气门最多时已达到5个,目前已在大型柴油机应用的基础上,逐渐开始在小型柴油机上应用,国内在这方面的研究尚未成熟。
3.1.7 采用废气再循环技术采用废气再循环(EGR)是降低NOX排放的一项极为有效的措施,目前只是在汽油机上得到了较为成熟的应用。
EGR在所有负荷条件下都可以有效减少NOX排放。
将定量废气引入柴油机进气系统中,再循环到燃烧室内,有利于点火延迟,增加了参与反应物质的热容量以及CO2、H2O、N2等惰性气体的对氧气的稀释作用,从而可降低燃烧最高温度,减少NOX的生成。
大约60%-70%的NOX是在高负荷时产生的,此时采用合适的废气再循环率对于减少NOX是很有效的。
废气再循环率为15%时,NOX排放可以减少50%以上,而废气再循环率为25%时,NOX排放可减少80%以上,但随着废气再循环率的增加,发动机燃烧速度变慢,燃烧稳定性变差,HC和油耗增加,功率下降。
若采用“热EGR”还可以同时减少HC和PM的排放,并且不会增加油耗,在中、低负荷时净化效果更佳。
由于EGR气门的升程信号会因气门座积碳而不能正确反映EGR量,其响应速度较慢,所以废气再循环量应通过进气流量和EGR气门的升程信号相结合来反映。