柴油机排放物的危害及控制技术

龙超 喻革

摘要：随着环境问题的越发凸显，给人类的生活环境和空间带来了极大的不良影响，甚至影响到人们的身体健康，使得越来越多的人逐渐意识到保护环境的重要性和必要性。在这样的情况下，为了保护生态环境，针对排放法规不断进行完善和改进，并加强排放法规的全面贯彻和落实。在排放法规越发严格的背景下，对内燃机的排放进行了严格的控制，尤其为了促进内燃机的可持续发展，不断研发和发展各种先进的技术。本文主要针对柴油机排放物的危害及控制技术进行了详细的分析。

关键词：柴油机;有害排放物;控制技术

中图分类号：X513                                        文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）05-0038-02

0  引言

柴油机的最大特点在于拥有高热效率和大功率等，并且还具有一定的经济性和可靠性，正是因为具备这些优势使其在够工程机械领域中具有极其广泛的应用，如常见的挖掘机、大型卡车等都是以柴油机为动力。从柴油机在工程机械领域中的应用情况来看，虽然柴油机具有一定的优势，但是根据相关调查研究表明柴油机排放的尾气中含有较多的有害物质，不仅会对空气环境造成污染，还能影响到人类正常的生活，以及对人们的身心健康发展容易造成不利影响。近年来随着环保事业的不断发展，人们清楚意识到柴油机排放物的危害性并积极采取相应的控制措施降低其排放物造成的影响。

1  柴油机的有害排放物与危害

根据柴油机排放的有害物质进行检测和分析可知，其中包括了CO、NOX、HC、SOX和PM，其中PM是一种碳烟颗粒，这些有害物质主要是以气、液和固相等形式存在于空气中。气相排放物包括了CO、NOX和气态碳氢;而液相排放物主要含有SOX和液态碳氢;最后的固相排放物主要是一种较为微小的球状碳粒，其表面会吸附着HC和SOX，这些有害排放物对空气环境造成了极大的恶劣影响，甚至还会对周边居民的身体健康埋下严重的隐患。

①CO属于是一种无色无臭的物质，其最大特征是不完全燃烧，且带有一定的危害性，当这种有害气体被人们在无意中吸入体内，会在人体内与血红蛋白相结合，以此形成碳氧血红蛋白，如此便会影响到人体的正常氧气运送，则会导致人出现恶心和疲惫等现象，尤其严重的话会导致人出现窒息死亡的问题。此外一氧化碳也会导致人出现慢性中毒的症状，一般出现一氧化碳中毒症状的人会出记忆力减退等问题，这对人体的伤害是非常严重的。

②NOX是一种能够在空气中与高温高压环境下产生反应而出生成的一种有害物质，主要是以氧化氮和二氧化氮为主。依据相关调查数据可知这种有害物质具有较强的毒性，不仅会对周边区域生物的发育成长造成不利影响，还会对人体的健康造成极大的破坏，其中氮氧化物则是形成酸雨等的有害物质之一，由此可见该排放物具有较重的危害性。

③HC是一种未然燃料和窜漏的润滑油，该种有害排放物中含有多环芳烃，多环芳烃的最大特点在于具有极强的致癌性，而且有些烃类会对人体的眼睛和呼吸器官造成不利刺激，会引发人体出现呼吸困难等症状，严重的话会导致人体出现呼吸不畅或是窒息而死亡的恶劣情况。

④SOX主要是来源于燃料或是窜漏的润滑油，其中这种润滑油中含有一定的S，然后在排放出来后会与空气中的水产生反应而会生成硫酸，大部分都很清楚硫酸的危害性，不仅会破坏土壤和水源的成分，还会对树木和农作物造成严重的损害，尤其对于农作物来说这种有害物质不仅会影响到枝叶的正常生长，还会造成严重的经济损失。与此同时当柴油机排放出的SOX的浓度过高，则会对周边居民的身体健康产生不利影响，尤其会加重本身患有心血管等疾病居民的病情。

⑤PM也是属于柴油机排放的有害物质之一，这也是一种碳烟颗粒，这种有害排放物质的特性在于较为细小，很容易被人体吸入肺部器官的最深处，而且极容易在人体肺部最深处扎根和沉淀，长期以往则会对人体健康造成一定程度上的危害，其中还会引发人体出现支气管炎等呼吸系统病症，也会对肺部功能和身体免疫力造成破坏，最终会使人体的肺部器官出现肺组织器质性病变等，由此可见柴油机有害排放物不仅对环境会造成一定的恶劣影响，还会对人们的身心健康带来了较大的危害性，因此加强柴油机有害排放物的控制技术是势在必得的发展趋势。

2  柴油机排放物的控制技术分析

通过实际情况可知若是对柴油机有害排放物没能进行合理有效地控制，则会对空气质量、生态环境和人体健康造成不可挽回的恶劣影响，因此需要针对柴油机有害物质的排放情况进行科学高效的调研和分析，并采取一定的措施加以控制和治理。首先应当清楚知道降低柴油机在燃烧情况下产生的有害物质的排放量，需要对油气混合物进行有效改善，并运用科学高效的方法将局部过量空气系数控制在合理范围内，如此有助于促进碳烟的生成。在积极探索有效降低微粒的排放量时，需要对柴油机的燃烧进行科学的改善，使柴油机能够到燃烧充分和排放量降低等要求，从而有助于减少有害排放物的排放，同时还能起到节约资源和保护环境等作用。

2.1 合理运用先进的燃烧方式

随着科学技术的高速发展和不断革新，新的和先进的燃烧方式层出不穷，但是有时候为了控制成本和追求速度，一般在工程机械领域中依旧在使用传统的柴油机燃烧方式，主要包括了预混合燃烧和扩散燃烧。在使用扩散燃烧的方式时，火焰温度相对较高，极容易生成NOX，则会对空气环境造成污染。对于这种情况通过国内外相关研究表明，可以结合稀薄的均匀混合气对该问题进行有效解决。结合实际情况合理运用预混稀薄燃烧方，能够起到减少或消除扩散燃烧产生的不良影响，其中稀混合气能够起到降低燃烧温度的作用，如此便可降低NOX的生成量。通过采用新的燃烧方式，可以使气缸内混合气保持均匀，而且不存在局部具有过浓混合氣问题，如此使得PM的排放比一般柴油机能够降低27%，有效降低PM的排放对空气、环境或是人体健康造成的不良影响。虽然目前我国对于预混稀薄燃烧方式的研究和发展还不够成熟，但是该燃烧方式具有可观的发展前景。

2.2 加强燃料品质的合理改善

燃油中氮的含量和柴油的十六烷值对柴油机有害物的排放有着关键性的影响。其中燃料中的氮在氧化作用下能够增强NOX排放的危害性，而柴油的十六烷值具有极其容易燃烧和着火的特性，且具有较短的滞燃期，虽然能够使CO、NOX和HC的排放有所下降，但是十六烷值相对较高，其燃烧化学稳定性也就较差，也就容易造成碳烟的生成。为了降低柴油有害物的排放，可以在柴油中加入适量的添加剂，能够起到降低碳烟的生成的积极作用。燃油添加剂则是日常较为常见的助燃剂，通过加入燃油添加剂能够提高燃烧过程中碳分子的氧化速度。根据目前的实际情况一般使用的消烟剂主要是以含锰的化合物为主，通过使用该种消烟剂能够更好地降低碳烟的生成。

2.3 废气再循环

废气再循环简称为EGR，也是一种控制柴油机有害物排放的有效措施之一。通过废气再循环能够促进柴油机预混合燃烧缝制的有效降低，并且其滞燃期相对较短，有效起到促进氧浓度和火焰浓度呈下降趋势的作用，如此便可降低NOX的排放，有助于达到控制柴油机有害物排放的发展要求。同时需要注意的是当废气再循环使得燃烧持续时间呈不断趋势，则会导致碳烟排放也会跟着增加，这时候需要对废气再循环进行合理的管控。柴油机在保持低速运转和气缸内燃烧温度较高的时候，则会及时停止废气再循环，避免促进CO、HC和碳烟的大幅度生成。防止可以在当柴油机高转速和气缸内燃烧温度相对较高的情况下，促进废气再循环的有序开展，如此可以对NOX的生成进行有效控制。另外为了充分发挥和利用废气再循环的积极作用，需要安排专业人员对柴机油的工况进行详细的检查和判断，根据实际工况对废气再循环率进行合理的改变，在所有工況的情况下能够最大程度地降低柴油机有害污染物的排放。

2.4 加强燃油乳化技术的应用

燃油乳化技术也是一种控制柴油机排放物的危害性的重要技术，通过相关实验明确指出通过燃油乳化技术的合理运用，能够起到有效降低柴油机有害污染物排放的实际效果。在燃油中掺入适量的水后，能够降低火焰的温度，主要是因为水的最大特性在于具有较高的比热容和汽化热，其在进行升温和汽化的过程中需要热量的支持，于是能够使火焰温度呈降低趋势，从而有利于控制NOX的生成。一般水蒸气在气缸内会产生一定的分解反应，使汽缸内的氧原子浓度会在瞬间呈大幅度增加趋势，进一步会促进CO再氧化的机会的有效增加，也就使得CO的排放呈降低之势。根据具体情况可知乳化油的特性是具有一定的快燃性，能够使燃油达到充分燃烧的效果，从而使得HC的排放有着明显的降低。结合乳化油的科学应用能够起到控制碳烟排放的作用，因为碳烟是在扩散火焰中生成的，而结合乳化油的使用能够增加预混合比例，使扩散燃烧比例呈下降趋势，也就起到控制碳烟生成的效果。当柴油机气缸内的氧浓度在增加的同时，也会对已形成的碳烟起到氧化作用，如此便可控制碳烟的生成和排放。

2.5 加强喷油压力的有效提高

通过采取提高喷油压力的方式能够进一步细化燃油的喷雾颗粒，或是通过减少喷孔直径的方式降低柴油机有害排放物的排放，主要是因为可以运用提高喷油压力的方式促进燃油与空气接触的表面积的有效增大，使得燃油和空气的混合速度更加迅速，有助于对PM中碳的排放进行有效的控制。若是使用高压喷射的方式则会导致NOX的排放呈增加趋势，所以可以结合柴油机的实际情选择使用推迟喷油时间或是EGR等控制方式，以此使柴油机排放物的排放达到最低。高压喷射系统在运行的过程中需要结合燃烧室的匹配，才能防止燃油过度喷射到气缸的冷表面上，进一步有效降低PM中S的排放，甚至还能控制HC排放的危害性。高压喷射技术对喷油系统具有一定的要求，不仅需要整体喷油系统具备一定的强度和密封性等，还需要与其他有效方式相互结合才能达到最好的控制效果。

2.6 结合电子控制技术的科学应用

随着现代社会的蓬勃发展，更多先进科学的技术也在高速发展中，其中电子控制技术在控制柴油机有害排放物的时候能够起到非常重要的应用作用，通过电子控制技术的科学应用有效使柴油机排放控制与燃油经济性之间的矛盾争端得到良好的协调和平衡。通过利用电子控制技术能够降低颗粒的排放，以及可降低40%以上，还能使发动机的过渡工况和运行工况保持匹配。结合电控喷射有效对喷油规律进行有效控制，并依据发动机的运行工况选择最佳的喷油方案，从而有利于对发动机实现全面控制。

3  结语

综上所述，在环保事业不断发展的过程中，人们对自然环境的保护给予了高度重视，为了降低和控制柴油机排放物的危害性，为广大民众提供和谐、环保和健康的生存环境，应当结合排放法规相关标准和要求，积极研究和发展柴油机排放物的控制技术，在最大程度上降低柴油机有害物质的排放，促进工程机械行业的可持续发展。

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