柴油机排放控制与试验研究
摘要：汽车已经成为了我们生活中不可缺少的交通工具，为我们的出行提供了方便，但是随着汽车数量的增多对我们的环境污染也越来越严重，其带来的污染不可忽视，如何降低汽车排放污染已成为人们研究的重要课题，本文主要论述柴油机污染物的组成和生成机理，以及研究其目前主要的控制方法，并通过台架试验，分析目前柴油机的性能排放水平
关键词：柴油机;排放;控制
Diesel engine emission control and research methods
Abstract: Cars have become the indispensable traffic tools in our life, travel for us to provide the convenience, but the increase in the number of cars on our environmental pollution is becoming more and more serious, the pollution can not be ignored, how to reduce the vehicle emission pollution has become an important topic studied by people, this paper mainly discusses diesel engine components and formation mechanism of pollutants, and its main control method, and through bench test, analysis the performance of diesel engine emission levels so far
Keywords: diesel engine,Emissions,control
目录
一、序言 4
（一）引言 4
（二）汽车污染与环境的影响 4
二、柴油机的发展状况 5
（一）柴油机的发展历史 5
（二）国内外柴油机的发展状况 6
三、柴油机排放有害物危害和生成机理 6
（一）一氧化碳生成机理 7
（二）氮氧化物生成机理 8
（三）碳氢化合物产生机理 9
（四）微颗粒产生机理 9
四、柴油机排放物机内控制技术 10
（一）改善燃油品质 10
（二）中冷增压技术 10
（三）废气再循环技术（EGR) 11
（四）多气门技术 12
（五）电控燃油喷射系统 12
五、柴油机排放物机外处理技术 14
（一）氧化催化转换器DOC 14
（二）柴油微粒捕集器DPF 15
（三）还原催化转换器SCR 15
六、柴油机台架试验数据分析 16
（一）试验目的 17
（二）试验要求 17
（三）试验所使用的设备 17
（四）试验的方法 17
（五）试验的具体内容 18
（六）试验结果总结 25
七． 结论 25
致谢 26
参考文献 27
参考文献
[1]康轶男.机车柴油机排放控制技术研究[J].山东工业技术, 2017 (11):50.
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[7]郭刚，徐立峰，张少君.汽车尾气净化处理[M].北京：机械工业出版社，2017.11
一、序言
（一）引言
发动机作为汽车的核心部件，对其排放性能的研究具有重要意义，可以更好的降低汽车的排放污染。为了更好的了解发动机的排放性能，本文首先阐述了汽车污染与环境的关系和柴油机的发展历史，其次对柴油发动机排放污染物的组成和生成机理，并且对现在的排放控制的技术进行研究，最后根据台架试验方法对现在的柴油机的排放性能水平进行分析。虽然现在从发动机本身的设计到排放后处理就已经有很多先进的控制技术来降低柴油机的排放污染，但是依然有很多问题没有解决解决，如何有效提高发动机的燃烧效率、减少能源浪费、发动机结构设计、新型能源的发掘、排放后处理技术、仍然是人们的主要研究课题之一。
（二）汽车污染与环境的影响
每一辆行驶在路上的汽车都会给环境造成一些潜在的影响。汽车发动机在工作的时候会产生上百种污染物，污染物的数目非常多，但是在排放物的总数量中只占了十分之一。柴油机燃烧产生的污染物是由进入柴油机气缸的空气、柴油机自身的结构和运行状况，还有燃烧过程等共同决定的。当这些因素发生变化时，柴油机所产生的污染物也就会随之改变。
其中，碳氢化合物和氮氧化物以及碳烟是对环境和人们身体健康造成危害的主要物质。氮氧化物和硫化物以及硫酸盐等达到一定浓度时容易导致“酸雨”的发生，造成土壤和水源酸化，影响农作物和森林的生长。一氧化碳是一种无色无味的气体，并且含有剧毒，它非常容易与血液中的血红蛋白相结合，在浓度非常低的时候就能使人或动物造成缺氧。在碳氢化和物中还包含了很多芳香族物质，比如像多环芳香族，这种芳香族被科学家们认为会对人体造成严重的危害，严重时有可能会导致癌症的发生。氮氧化合物的毒性跟硫氧化物的毒性相比是硫化物毒性的4倍。氮氧化物在肺泡中能够形成硝酸和亚硝酸，这两种物质会对肺产生强烈的刺激性，肺部的毛细血管的通透性也会增加，严重时会造成肺气肿。在太阳光的作用下氮氧化物和碳氢化合物会产生光化学烟雾。在1955年美国的洛杉机发生了一起光化学烟雾事件，在这次事件中，造成多达500人呼吸系统衰竭而导致死亡。这也是世界上出现最早的汽车尾气对人们的身体健康造成的威胁。其中碳氢化合物和氮氧化物的浓度也会影响到臭氧浓度。汽车尾气中的污染物也是造成臭氧层空洞出现的原因之一。
二、柴油机的发展状况
（一）柴油机的发展历史
说起柴油机的发展就会想起它的发明者是谁，虽然时间冲淡了他的年代和故事，鲁道夫·狄塞尔（Rudof Diesel）一个永远不会被时间冲刷而忘记的名字，正由于他的出现，我们才有了现在的进步
1858年，狄塞尔出身在法国巴黎，成年之后，狄塞尔就进入了德国的慕尼黑技术大学读书。在他上大学的时候，德国人奥托就在1876年研制出了第一台4冲程煤气发动机，他的研制让机械研究的工程师们从中得到一些启发，但是狄塞尔的想法要远比这个超前，在当时发动机点火必须要有点火系统，但是他却不想运用这种系
统，因为点火系统非常的简陋并且不稳定，他想直接通过压缩空气与喷入气缸的燃料混合燃烧做功，这种方式与吸入燃料混合气燃烧工作方式是有区别的。后来人们把这种工作原理称为压缩式内燃机原理。当时还没有发明出分电器和高压点火线圈，狄塞尔万万没想到他的设想要实现比点火系统复杂的非常多多，要克服种种困难。
困难很快出现了，发动机的工作必须有燃料作为动力，首先想到的是汽油，但是汽油非常容易点燃，挥发性也很高。如果汽油在高压、高温的燃烧室燃烧，就会发生敲缸甚至还会爆炸，由于压燃式发动机的压缩比也非常高，所以汽油也被淘汰了。只能寻找其他的可用燃料，经过了一系列的试验，对植物油的最终尝试以失败告终了。最后确定石油裂解产物中未被重视的柴油，柴油的性质非常稳定，燃点比较高，而且在压缩比非常高的情况下柴油也不会出现爆震，这点令狄赛尔十分的满意，就这样，经过了无数次的失败后，狄塞尔终于在1892年制成了第一台压燃式内燃机，在当时他的对手在1886年把汽油机安装在了车辆上，所以狄塞尔也不甘示弱，想把自己的发动机也得以推广，最后由于他的柴油机由于技术的不完善，纷纷遭到了退货，这对他的打击非常的大，后来狄塞尔陷入了极端贫困。1913年10月29日，55岁的狄塞尔在轮船甲板上被卷入大海，为了纪念狄塞尔，人们把柴油发动机命名为Diesel
狄塞尔的柴油机确实存在着很多缺陷，发动机的质量很大，早期的柴油机的气缸压力要比汽油机的高很多，所以柴油机的缸体比汽油机的要厚许多，这就使的柴油机整体十分笨重，不适应小骨架的轿车。直到1924年美国的康明斯汽车公司采用泵喷油器后，柴油机重量有明显的降低。随后在1936年奔驰公司也产出了第一台柴油机轿车260D，如果想把柴油机引入到轿车领域，必须得解决排放问题，柴油燃烧会产生微粒。经过长时间的分析，柴油机的喷油规律、燃料的雾化、气体的流动及燃烧室的形状有直接的影响。在70年代后汽油机的电控喷油技术被博世公司运用到了柴油发动机，所以到后来才发展出电控泵喷嘴技术和高压共轨喷射技术。
（二）国内外柴油机的发展状况
由于柴油机在动力机械中中最节能的机型、热效率最高、能量利用率最好。柴油机被广泛应用于发电、灌溉、船舶动力、车辆动力等行业，尤其在动力方面的优势非常明显，柴油机使用的趋势化已然形成。以柴油机作为动力的国家有美国、以及欧洲，大约有90%的重型汽车都使用。欧洲也有大约90%的商用车和33%的轿车也运用了柴油车。有专家预测，在以后的50年里柴油机将会被作为车用动力的主要输出动力。汽车工业的崛起给发达国家带来了一笔财富，国家政府也对柴油机的发展十分看好，决定从燃料、税收等领域采取一些更加有效的措施以加快柴油机的普及和发展。随着经济的发展和技术的发展，一些新型技术被运用于柴油机，在烟度和噪声方面取得了有效成功，并且达到了汽油机的水平。
我国的柴油机行业非常的落后，从20世纪90年代末，开始随着经济的发展和一些先进技术的流入，柴油机行业发展有了很大的进步。近些年，国内的部分柴油机采用了国外柴油机所采用的排放控制技术。在排放污染方面，我国已经达到了国五标准。随后又颁布了更加严格的国六标准，将在2020年开始实施轻型车的国六标准。现在我国重型柴油车的年产量在逐年增加，中型、轻型柴油车的运用也在加快步伐，跟世界水平保持一致甚至超过世界水平。
