现代汽车排放控制技术

1.柴油排放技术路线

柴油机排气控制技术包含以下三种技术:后处理技术、发动机技术和燃油技术。

发动机技术也叫机内净化技术，是指优化燃烧，抑制氮氧化物NOx和微粒PM生成的技术，是柴油机排放控制策略的重要组成部分。

后处理技术也叫机外净化技术，是指对发动机排出物质在进入大气前进行处理、进一步减少NOx和微粒PM等污染物排放的技术。

燃油技术是指优化车用柴油质量品质规格，如质量、密度、蒸馏性态、十六烷值、硫含量、芳香烃含量等，达到减少NOx和PM排放的目的。

发动机技术与后处理技术合并形成汽车技术。如图2－26所示，形象地示出了这三种技术的具体内容，如何让柴油机达到超低NOx、Soot排放和高的热效率的研究已成为国内外内燃机界研究的热点。

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图2－26　柴油机排放污染物控制技术

2.柴油机排放机内净化技术

柴油机的压燃点火方式燃烧过程十分复杂，与有害物生成相关的燃烧特性因素很多，因此柴油机排放控制的关键在于找到兼顾排放、热效率等性能的理想放热量规律。以目前的技术水平来说，从排气后处理技术的角度，还无法找到一种能同时且持续净化NOx和PM的技术，所以解决问题的关键又回到了发动机机内净化的研究。

因为柴油机的过量空气系数比汽油机大很多，所以CO和HC排放量也会相对大大降低，但由于微粒PM要比汽油机多，降低柴油机NOx排放和微粒PM排放的方法措施之间即存在矛盾:有利于降低柴油机NOx的技术措施都有使微粒PM排放增加的趋势，而减少微粒PM排放的技术措施又会使NOx排放升高。数据显示，柴油机排放物中的微粒PM与氮氧化NOx的浓度存在着一条权衡(trade－off)关系曲线，如图2－27所示。

图2－27　柴油机NOx和PM的关系

柴油机的机内净化的手段主要有以下几种:低排放燃烧、燃烧室优化、电控高压喷射技术、多气门、废气再循环、降低油耗等。综合优化选用以上技术手段，污染物排放的水平能够降低到满足国三排放法规，甚至更好。增压柴油机，特别是采用高增压比和中冷技术后，可明显增大进气密度，增大缸内可用的空气量。如同时采用电控高压共轨喷射、高压燃油喷射、低排放燃烧系统和中心喷嘴四气门技术改善燃烧情况，则能够有效地控制颗粒物排放。试验结果表明，增压中冷技术的采用可使柴油机颗粒物排放降低。而在大负荷区，随着增压比的增大，与颗粒物排放密切相关的可见污染物排放也大大减少。近年来柴油机排放控制技术更是有了巨大的突破进展，相继提出了一些低排放、高燃油经济性的高效柴油机，能够在不需要任何后处理装置的情况下，满足高要求的排放法规。