柴油发动机尾气后处理技术研究

柴油发动机尾气后处理技术研究

屈首都 1 李东禹 2

一拖（洛阳）柴油机有限公司 471000

摘要：柴油发动机诞生以来，就由于其扭矩大、经济性高的优点而广泛应用在各种大功率柴油装置上。但是，柴油发动机所产生的废气中却包含上百种化合物，此类废气味道古怪，且具有致癌效果，危害人类身心健康，而且还极易对大气造成污染。因此，如何处理好柴油发动机汽车尾气污染问题，是其发展过程中的重要研究课题。

关键词：柴油发动机；尾气后处理技术；催化还原技术

一、对柴油发动机尾气的分析

柴油发动机在点燃汽油后喷射产生的废气称之为汽油发动机废气。柴油发动机废气危害性很大，世界卫生组织专家认为柴油发动机废气和石棉、红矾等化学物质相似，对人类有着很高的致癌性。二零一七年，世界卫生组织的全球癌症与科研组织也把柴油发动机排气纳入了第一类致癌物名单中。所以，目前对于柴油发动机尾的处理已经非常紧迫。

发动机废气的物理化学构成复杂多变，它们往往会随着发动机的工作状况而出现明显的改变，这对于其处理来说是不小的障碍，所以通过分析了解其成分是做好下一次处理工作的关键的理论基础。

调查表明，柴油机废气中排出的空气污染物，主要由碳烟颗粒物、烃类物、一氧化碳和氮氧化物等物质构成。

二、柴油发动机尾气处理技术方法

（一）催化转化器技术

在处理柴油发动机废气中，所使用的催化转化技术是指通过使用适当的催化剂，使废气中的CO和HC产生化学反应，来吸附和处理发动机废气内所含的污染。利用化学反应将其存在的CO和HC转化为CO₂和H₂O等对于人类无害的化学物质并在进行环境污染，这样利用催化转换器技术，就能够将汽车尾气污染中的废气逐步降低，之后再加以利用，就能够降低其对空气中的环境污染，使生态环境也能够进行良好的要保护。而催化的各种生化反应，也就促成了催化氧化器工艺技术的各种多样化，譬如有氧化催化剂工艺技术、还原催化工艺技术，以及三元催化剂工艺技术。而由于柴油发动机的日益发达，在当前柴油发动机废气处理当中最主流使用的便是二元催化剂技术，因为使用这些二元催化剂技术，就可以合理地让汽车对因焚烧柴油时所释放的CO和HC进行一定的化学反应，进而让其所含有的CO和HC浓度下降，从而减少了其释放在空气当中的几率，从而有效地降低了对室内空气环境所带来的损害。不过对于催化转换装置技术的使用，则必须注意到实际的使用条件，并使其所使用的温度可以维持在某个程度当中，以防止由于环境温度的过高而使其催化反应无效，也因此而无法对废气当中的污染物作出相应的化学反应。

（二）氮氧化物选择性催化还原技术

尽管三元催化技术目前已经取得了相当良好的技术进展，不过因为它还可以使用于汽油发动机的废气管理当中，所以对汽油或者汽油发电机所排出的废气中除了CO和HC，另外氮氧化物还必须去使用另外科学技术加以解决，于是就有了氮氧化物选择性还原催化剂技术的应用。而这个反应催化剂科技就是通过氨、尿素的改性，对汽油发电机中通过焚烧汽油而排出的废气中的氮氧化物完成还原处理工作，进而生成对人类健康不产生危害的氮气和水。这些氮氧化物分解还原催化技术的使用中，也能够利用一些含氮化合物去制作还原剂，还原化学反应在更多的高工作温度（870摄氏度－1100摄氏度）进行时不要求催化物，还原化学反应在较低工作温度（320摄氏度－450摄氏度）进行时要求催生物，两者反应均能将汽油发动机所生成的氮氧化物加以无害化处理，而后再将其释放到室内空气当中，降低对于室内空气的污染。

（三）颗粒捕集与再生技术

粒子捕捉再生的方法主要是将柴油或柴油发动机所产生的废气中所包含的微粒加以捕获，从而使排出后的废气中微粒浓度减少，不过在粒子捕集器成功将上述粒子实施捕捉以后，收集器内的粒子数量就会增多，而过多的粒子则将会威胁到内燃发电机排气备压的换气效率，从而导致输出功率受限制而下降，然后燃料的消耗量也会上升，所以当收集器成功捕捉粒子以后，就必须及时地将上述粒子加以去除，而目前的消除粒子主要分为主动重生与被动重生两类，以保证收集器所捕捉粒子的连续性。当前针对汽车柴油发动机所产生的废气进行管理时，可运用过滤载体技术，其中具有透气性、耐温性等滤网材质能够高效地完成过滤，并便于后再生技术的应用。这是因为将过滤载体放置于汽车排水阀中，可以有效地将汽车尾气污染当中的小颗粒有害物质经由过滤系统捕集到捕集器当中，从而减少小颗粒污染物质直接释放到大气当中，然后再采用主动再造或被动再造方法将捕集器当中的粒子转化成无毒的化合物并释放到空气当中。

（四）四元催化技术

四元催化剂工艺技术和三元催化技术的性质大多一样，就是利用特定的催化剂对废气当中所存在的污染物质加以消除的催化剂工艺技术。而三元催化技术则是在柴油机当中广泛地运用，不过因为柴油柴油发动机和汽油柴油发动机的燃烧方法并不一样，所以这就导致了柴油柴油发动机所排出的废气和汽油柴油发动机废气当中的废气浓度有所不同，所以三元催化技术就无法运用在柴油柴油发动机所排出的废气管理当中去。

这样就形成了四元催化剂工艺技术，通过对汽车发动机柴油发动机在点燃后将会形成的废气中的所有污染物进行研究，进而去选用比较有针对性的催化剂对汽车发动机的废气进行净化。在当前对于四元催化剂工艺技术的使用中，还必须去重视到对其整体的优化以及组合技术水平的提高，使之可以经过良好的综合，比较合理地对废气进行处理，同时又要进一步的针对车辆废气污染物的排放量研发比较有针对性的催化剂，以便于提升汽车空气净化技术水平。

（五）增压空气冷却器

增压气冷器直接影响了汽车发电机控制系统的总体输出功率和总耗油量的实际使用情况，因为受高温和挤压影响而使得在废气涡轮机械增压内形成了承受热点的增压空气。由于增大气冷器数量，就可能减少对其注入室内空气温度控制，也因此大大提高了这部分室内空气的热密度，就可能更好地促进了汽车发电机内汽车的点燃，同时减少汽车发电机内爆燃的风险。而完全点燃汽车也能大大提高发电机的效率。在汽油焚烧不完全时候，就会使得柴油发动机所排出的废气污染浓度增大，所以利用这样空气冷却器将燃料完全的加以焚烧，就可能使得其由于焚烧不完全所排出的废气减少。由于其完全焚烧，使得汽车引擎废气排出的污染浓度减少、种类变小，也就会使得相关的废气处置技术才能变得有针对性，从而才能更好地处置掉汽车尾气排出中的污染，进而降低对海洋生态环境的污染，保护自然生态环境。

三、总结

由于当前柴油发动机汽车的数量日益增多，也就导致了其排出的发动机废气数量进一步的上升，所以给地球生态环境造成的影响也就更加严峻，由于当前人类环境保护意识的增强，导致人类越来越关注由于柴油发动机废气污染后所产生大气环境污染的问题，所以人类也就必须进一步地去改善柴油发动机的废气处理技术，在柴油发动机当中具有更加完善的应用，以实现人类对于柴油发动机废气可以加以管理，减少废气污染后对大气环境污染的影响程度，进而使得地球目前生态环境的污染得到有效抑制。

参考文献

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