柴油机排放控制技术研究现状与发展趋势.pdf

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1、第3期2010年6月内燃机InternalCombustionEnginesNo．3Jun．2010油机排放控制技术研究i{觋状与发展趋势★'^■★’，’，‘·女，●t★t★★★★■★，★t'★t★★★★★t★t★■●★t★t’●·‘t^★t：：：：：：：：潘芝桂；邵毅明：吴岳伟：：：：："，／r：★★t+■●‘，’，t★●★tii(嚣戎聋通本学；霉通蘑揄拦障，三章床；删≮)；；；；i；；i!；；；!；；t★★t★'★'-Rt★★★★★摘要：阐述了柴油机尾气的主要组分和生成机理，简要介绍了柴油机机前预处理和机内净化措施，重点对柴油机PM和NOx排放

2、后处理技术进行了探讨，评述了不同技术存在的问题和未来的发展趋势。关键词：柴油机尾气组分；生成机理；机前预处理；机内净化；后处理技术中图分类号：TK421文献标识码：A文章编号：1000—6494(2010)03—0001—04CurrentResearchandDevelopmentTrendofTechnologyforDieselEngineExhaustPANZhi-gui，SHAOYi-ming，WUYue-wei(CollegeofTransportation，ChongqingJiaotongUniversity，Chongqing40

3、0074，China)Abstract：Theconstitutionandmechanismofdieselengineexhaustareelaboratedinthepaper．Thepretreatmentandpurificationindieselenginem'eintroducedbriefly，especiallythemostrepresentativetechnology，aftertreatmentofPMandNOx．Theproblemanddevelopmenttrendofthesetechnologyaresumm

4、arized．Keywords：tail-gascompositionofdiesel；mechanism；pretreatment；pufi母in-engine；aftertreatmenttechnology柴油车具有良好的经济性、动力性和可靠性，以及较高的热效率和较低的CO、Hc排放，因而逐渐被广泛应用。柴油机不仅在中、重型汽车上占有统治地位，轿车柴油机化也是未来汽车行业的发展趋势。近几年来，欧洲轿车使用柴油机的数量上升了40％，而整个柴油轿车已经达到了在用轿车总量的50％t1I。但是柴油机高的颗粒物(PM)和NOx排放也对大气环境造成了一定

5、程度的污染，因此，美国、欧洲和日本等世界各国(地区)在大量采用柴油机的同时相继制定了越来越严格的排放法规，迫使各汽车厂商也对柴油机汽车采取了更为先进的控制技术来控制污染物的生成和排放。笔者首先阐述了柴油机尾气的主要成分和生成机理，简要介绍了柴油机机前预处理和机内净化措施，然后重点针对柴油机PM和NOx排放最具代表性的后处理技术，如选择性催化还原、NOx吸附一催化还原、颗粒捕集器、氧化催化器以及PM—NOx控作者简介：潘芝桂(1983一)，女，在读硕士，研究方向为车辆能源及污染控制。收稿日期：2009—11—27制整合技术等进行了综述，并指出了柴油机

6、后处理技术的进一步发展方向。1柴油机尾气的主要组分和生成机理1．1组成成分柴油机排放的废气当中，氮气约占75．2％，二氧化碳约占7．1％，氧气及其它成分约占16．89％，有害排放物约占0．8l％12J，见图1(a)，有害排放物主要包括氮氧化物NOx(35．4％)，一氧化碳CO(35．3％)，PM，SOx(20．76％)，HC(8．54％)，其组成比例见图1(b)。1．2生成机理NOx是在气缸内高温燃烧条件下空气中的氧与氮气反应生成的，根据燃料特性及其混合气形成方式，可将燃烧过程中生成的NO分为热力NO、快速NO和燃料NO，其生成量主要取决于缸内燃烧

7、温度、氧的浓度以及反应进行的时间。微粒状物质(碳烟)可分为可溶性有机成分和不可溶成分两种，主要由燃烧时生成的含碳粒子(碳烟)及其表面上吸附的多种有机物组成在高温环境下由于热分解而形成的低级碳氢化合物中，没有与空气再接触的部分最终内燃机2010年6月图1尾气组成成分形成微粒。柴油机CO生成机理与汽油机相同，也是燃油中烃基化合物燃烧不完全的产物，主要是在缺氧或过低温度下形成的。柴油机未燃HC排放物，多发牛在柴油喷注外缘混合气过稀的地区，而且与喷油器的雾化特性有很大关系，燃油的不完全燃烧以及缸壤淬熄作用、缝隙效应是发动机排气管中HC排放的主要来源。2柴油

8、机前处理技术在不同时期，美国、欧洲和日本等世界各国(地区)对汽车排放物的排放限值是不一样的，从而为达到不同阶段的排放法规所