汽车发动机排气净化技术

（1）柴油机的主要排放污染物 柴油机燃烧的柴油主要成分是碳氢化合物，当其完全燃烧时只产生CO₂和H₂O。但由于可燃混合气是在燃烧前和燃烧中的极短时间内形成的，混合气不均匀程度比较严重。在高温富氧环境下易生成氮氧化物（NO_x），在高温缺氧环境下燃油易发生裂解、脱氢，发生不完全燃烧生成一氧化碳（CO）和碳烟粒子，在低温及混合气过稀的条件下易生成未燃碳氢化物（HC）。燃油中含有的硫可使柴油机燃烧过程中生成二氧化硫（SO₂）及三氧化硫（SO₃）。其中C烟排放量比较大，约为汽油机的20倍，是柴油机排放中重点要控制的对象之一。

表5-1所示为汽油机与柴油机排放污染情况的对比。

表5-1 汽油机和柴油机的排放污染体积百分比对比

图5-58 废气涡轮增压器工作原理

1—排气管 2—喷嘴环 3—涡轮 4—涡轮壳 5—转子轴 6—轴承 7—扩压器 8—压气机叶轮 9—压气机壳 10—进气管(www.xing528.com)

（2）柴油机排气污染物的控制措施 柴油机排放物的控制，重点是固体颗粒碳烟和NO_x，其次是HC。但NO_x与颗粒之间存在相互关联的关系，即在一方改善的同时另一方会恶化，这就为柴油机的排放控制造成了特殊的困难。一般可采取以下措施减少排放污染。

1）减少喷油提前角。喷油提前角减少后，最高燃烧温度也随之下降，会减少NO_x的排放，由于喷油提前角减少，同时也会引起碳烟增加和功率下降，因此应注意综合考虑。

2）采用分隔式燃烧室。由于分隔式燃烧室采用主、副燃烧室形式。副燃烧室中，混合气浓度大，且温度峰值低，不利于NO_x的形成；主燃烧室中，空气量多，且此时活塞已下移，所以最高温度低，也有利于减少NO_x的形成。同时由于采用分级燃烧的方式，空气得到充分利用，产生的HC、CO也较少。

3）使用废气涡轮增压器增压。使用废气涡轮增压的柴油机，除NO_x外的所有排放物都减少，而在增压器中加入中冷器，则既能减少排放污染，又能提高柴油机性能。

4）使用进气管喷水或者柴油掺水。因水分蒸发吸收热量，柴油掺水降低了混合气中柴油含量，从而降低了燃烧温度，可减少NO_x的生成，但因加水量少，一般不会影响功率，但加水容易生成腐蚀性物质。

5）安装碳烟净化装置。安装碳烟净化装置后，废气通过蒸发器的水层时，水吸收热而蒸发，经过冷凝管，形成以碳粒为核心的水滴，最后被过滤器滤去，水滴流经回流管流回蒸发器。这种装置被隧道作业的铲车和自卸柴油车所采用。其问题是质量增加，并必须定期加水和清洗过滤器。