控制柴油机炭烟排放的几项措施

柴油机要满足日益严格的排放法规要求，面临的最大问题就是减少炭烟和氮氧化物的排放量。在新型柴油机的设计上，需要采取多种排放控制技术。

（1）采用电子控制燃油喷射技术

采用电控燃油喷射技术，是从根本上改善柴油机排放性能的技术措施。电子控制系统由传感器、电控单元（ECU）和执行器等3部分组成（图1-52）。传感器是电控系统的“触角”和“耳目”。传感器的功用是随时检测柴油机各主要部件的工况变化，并实时向电控单元（ECU）传送相应的电信号。电控单元是一台微型计算机，它是整个电子控制系统的中枢。电控单元以传感器输入的信号为基础，利用硬件和内部存储的软件处理，经过数学运算和逻辑判断，发出各种控制指令，传送给执行器，从而实现对柴油机的精确控制。执行器是指电控喷油泵、喷油器、继电器等工作执行部件。

图1-52 电子控制系统的主要部件

（2）使用高品质的燃油和机油

高端电控柴油机对油品的要求非常高，要求含S（硫）、P（磷）量很低，含杂质少。从2008年开始，北京市在国内率先销售符合国Ⅳ标准的清洁车用汽油和柴油，北京市机动车的排放物因此减少近50%。

众所周知，劣质柴油容易造成喷油器堵塞和异常磨损，因此需要经常放出柴油机油水分离器中的水和沉淀物，定期更换或清洗柴油滤清器和机油滤清器。鉴于目前国内柴油的质量难以完全满足电控柴油机的要求，建议使用专用柴油添加剂加入燃油箱，并定期清洗燃油系统。(www.xing528.com)

（3）设置炭烟传感器

在柴油机电子控制系统中，采用了一种可以连续测量柴油机烟度的传感器，提供能够反映炭烟存在的信号，然后通过电控单元自动调节空气和燃油的供给，以达到完全燃烧和避免形成过多的炭烟。

炭烟传感器的外形与汽油机的火花塞相似，感应头本体（采用Al₂O₃制成陶瓷体）装在金属壳体中，通过上方的中间体与接线盒相连，金属体的下端有螺纹，可以方便地安装在排气管上。传感头由绝缘材料和两个贵金属（铂合金）电极组成，电极周围涂有强催化剂，使得沉积在电极上的炭烟能够迅速被氧化掉。感应头插入排气管的烟气中，电极隙缝中充满了炭烟，由于两个电极之间保持0.1mm左右的距离，形成炭桥，电极之间的电阻会随着烟度的多少而发生变化，炭烟少时电阻大，炭烟多时电阻小，于是炭烟传感器提供给电控单元的电流（μA）信号也会随着炭烟的多少做出相应的变化。

（4）安装炭烟微粒捕集器

电控柴油机对于炭烟微粒的过滤处理，通常采用碰撞吸附、惯性拦截、扩散拦截和重力沉降等方法，可以使柴油机尾气排放中的微粒下降70%～90%。

柴油机炭烟微粒捕集器又称“微粒过滤器”（DPF），它通过蜂窝状的闭锁式单元，扑捉柴油机尾气中的微粒，而允许气体通过，它的作用类似于汽油机上的三元催化转化器，是减少柴油机炭烟排放的一种废气后处理装备。DPF先捕捉、过滤废气中的炭烟微粒物质，然后对收集的微粒进行催化、氧化处理，以便清洁捕集器。炭烟微粒过滤器（DPF）捕获的炭烟在500～600℃的高温下燃尽，就像自洁式烤炉一样，使炭烟在柴油机电控单元（ECU）的控制下燃尽或再循环。再循环产生的热量使得DPF有足够的温度来燃尽引起排气管背压的炭烟。由于所采用的催化剂受到燃油中硫的影响，所以在定期维护中，必须卸下来清理炭烟或更换微粒过滤器。DPF的工作寿命是240000km。