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技術(shù)文章
柴油機(jī)排放的環(huán)境保護(hù)
點(diǎn)擊次數(shù)：538 發(fā)布時(shí)間：2015-1-13
工程機(jī)械對(duì)環(huán)境的影響主要有三：一是柴油機(jī)的廢氣排放物對(duì)大氣的污染；二是噪聲對(duì)人居環(huán)境的污染；三是廢油、廢水對(duì)土壤或地表水的污染。其中，尤以廢氣排放對(duì)人類健康的危害zui大。
1、廢氣中的污染物及其危害
柴油機(jī)排放的廢氣中包含有氣態(tài)、液態(tài)及固態(tài)的污染物。氣態(tài)污染物中含有CO2、CO、H2、NOx、SO2、HC、氧化物,裝載機(jī)，有機(jī)氮化物及含硫混合物等；液態(tài)污染物中含有H2SO4、HC、氧化物等；固態(tài)污染物有碳、金屬、無機(jī)氧化物、硫酸鹽，以及多環(huán)芳烴(PAH)和醛等碳?xì)浠衔铩?br />
上述污染物中，zui主要的是CO、HC、NOx以及固體微粒(PM)。CO是柴油不*燃燒產(chǎn)生的無色無味氣體；HC也是柴油不*燃燒和氣缸壁淬冷的產(chǎn)物；NOx是NO2與NO的總稱，它們都是在燃燒時(shí)空氣過量、溫度過高而生成的氮?dú)馊紵a(chǎn)物，NO在空氣中即被氧化成NO2，NO2呈紅褐色并有強(qiáng)烈氣味；PM是所排氣體中可見污染物，它是由柴油燃燒中裂解的碳(干煙灰)、未燃碳?xì)浠衔铩C(jī)油與柴油在燃燒時(shí)生成的硫酸鹽等組成的微粒，也就是我們常見的由排氣管冒出的黑煙。相對(duì)汽油機(jī)而言，柴油機(jī)的CO和HC排放量較少，主要排放的污染物是NOx和PM。
CO通過呼吸道進(jìn)入人體后，會(huì)同血紅蛋白結(jié)合，破壞血液中的氧交換機(jī)制，使人缺氧而損害中樞神經(jīng)，引起頭痛、嘔吐、昏迷和癡呆等后果，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成CO中毒。
HC中含有許多致癌物質(zhì)，長(zhǎng)期接觸會(huì)誘發(fā)肺癌、胃癌和皮膚癌。
NO2刺激人眼黏膜，引起結(jié)膜炎、角膜炎，吸入肺臟還會(huì)引起肺炎和肺水腫。
HC和NOx在陽(yáng)光強(qiáng)烈時(shí)的紫外線照射下，會(huì)產(chǎn)生光化學(xué)煙霧，使人呼吸困難、植物枯黃落葉、加速橡膠制品與建筑物的老化。
PM被吸入人體后會(huì)引起氣喘、支氣管炎及肺氣腫等慢性??；在碳煙微粒上吸附的PAH等有機(jī)物，更是極有害的致癌物。
2、機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)
車用柴油及改善混合氣質(zhì)量和燃燒狀況的措施有：采用可變進(jìn)氣流量裝置；優(yōu)化噴油器設(shè)計(jì)；采用可變噴油正時(shí)系統(tǒng)；采用HEUI、EUI、LDCR等*的電噴技術(shù)；優(yōu)化燃燒室設(shè)計(jì)，強(qiáng)化紊流，減小縫隙容積等。采用垂直*噴射和更高的噴射壓力，使排放污染物減少了1/5。廢氣再循環(huán)技術(shù)可有效地控制NOx的排放；但是，要想不增加HC的排放，還得采用電控廢氣再循環(huán)技術(shù)，利用調(diào)整裝置來優(yōu)化不同負(fù)荷時(shí)的廢氣再循環(huán)。
4、機(jī)外后處理技術(shù)
采用后處理技術(shù)，是對(duì)現(xiàn)有車型進(jìn)行技改、控制排放的zui有效措施；對(duì)于新車，采用機(jī)外后處理措施也比采用機(jī)內(nèi)凈化措施容易得多。機(jī)外后處理裝置主要是催化凈化器的微粒捕集器。
常用的催化器是三元催化轉(zhuǎn)化器，它是由金屬殼體、隔溫襯墊和催化劑組成的筒型構(gòu)件。隔溫襯墊使用堇青石陶瓷壓制成，橫截面上每cm2有32~64個(gè)小孔；在這種蜂窩狀陶瓷載體表面，附著有作為催化劑的鉑、鐒、鈀等貴金屬和作為助催化劑的稀土添加劑。貴金屬稀土聯(lián)用催化劑是目前zui有效的催化劑,吊車。柴油機(jī)廢氣的氣相反應(yīng)通常在很慢的速度下進(jìn)行，一旦有了催化劑，CO、HC、NOx在催化劑作用下被迅速氧化還原成CO2、H2O、N2。在工程機(jī)械柴油機(jī)上采用電子噴射系統(tǒng)是重大的技術(shù)進(jìn)步。在液壓共軌中保持4~23MPa油壓，通過噴油器的增壓活塞使燃油壓力增至30~140MPa；噴油計(jì)量由噴由時(shí)段與噴油壓力決定，而噴油時(shí)段則取決于電磁閥通電時(shí)間的長(zhǎng)短；電磁閥按負(fù)荷情況與轉(zhuǎn)速的變化自動(dòng)地調(diào)節(jié)噴油正時(shí)。EUI高壓共軌電子噴油系統(tǒng)則能夠進(jìn)行預(yù)噴射與后噴射，還可實(shí)現(xiàn)△型噴油規(guī)律的多段噴射。LICR電液控制噴油系統(tǒng)則可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況，更好地實(shí)現(xiàn)預(yù)噴壓力的調(diào)節(jié)。電噴技術(shù)由于可根據(jù)負(fù)荷與轉(zhuǎn)速的變化自動(dòng)地按柴油噴射曲線噴油，使柴油更好的霧化、充分燃燒，凈化了廢氣，也減少了可見污染物(黑煙)的排放。
1、廢氣中的污染物及其危害
柴油機(jī)排放的廢氣中包含有氣態(tài)、液態(tài)及固態(tài)的污染物。氣態(tài)污染物中含有CO2、CO、H2、NOx、SO2、HC、氧化物,裝載機(jī)，有機(jī)氮化物及含硫混合物等；液態(tài)污染物中含有H2SO4、HC、氧化物等；固態(tài)污染物有碳、金屬、無機(jī)氧化物、硫酸鹽，以及多環(huán)芳烴(PAH)和醛等碳?xì)浠衔铩?br />
上述污染物中，zui主要的是CO、HC、NOx以及固體微粒(PM)。CO是柴油不*燃燒產(chǎn)生的無色無味氣體；HC也是柴油不*燃燒和氣缸壁淬冷的產(chǎn)物；NOx是NO2與NO的總稱，它們都是在燃燒時(shí)空氣過量、溫度過高而生成的氮?dú)馊紵a(chǎn)物，NO在空氣中即被氧化成NO2，NO2呈紅褐色并有強(qiáng)烈氣味；PM是所排氣體中可見污染物，它是由柴油燃燒中裂解的碳(干煙灰)、未燃碳?xì)浠衔铩C(jī)油與柴油在燃燒時(shí)生成的硫酸鹽等組成的微粒，也就是我們常見的由排氣管冒出的黑煙。相對(duì)汽油機(jī)而言，柴油機(jī)的CO和HC排放量較少，主要排放的污染物是NOx和PM。
CO通過呼吸道進(jìn)入人體后，會(huì)同血紅蛋白結(jié)合，破壞血液中的氧交換機(jī)制，使人缺氧而損害中樞神經(jīng)，引起頭痛、嘔吐、昏迷和癡呆等后果，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成CO中毒。
HC中含有許多致癌物質(zhì)，長(zhǎng)期接觸會(huì)誘發(fā)肺癌、胃癌和皮膚癌。
NO2刺激人眼黏膜，引起結(jié)膜炎、角膜炎，吸入肺臟還會(huì)引起肺炎和肺水腫。
HC和NOx在陽(yáng)光強(qiáng)烈時(shí)的紫外線照射下，會(huì)產(chǎn)生光化學(xué)煙霧，使人呼吸困難、植物枯黃落葉、加速橡膠制品與建筑物的老化。
PM被吸入人體后會(huì)引起氣喘、支氣管炎及肺氣腫等慢性??；在碳煙微粒上吸附的PAH等有機(jī)物，更是極有害的致癌物。
2、機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)
車用柴油及改善混合氣質(zhì)量和燃燒狀況的措施有：采用可變進(jìn)氣流量裝置；優(yōu)化噴油器設(shè)計(jì)；采用可變噴油正時(shí)系統(tǒng)；采用HEUI、EUI、LDCR等*的電噴技術(shù)；優(yōu)化燃燒室設(shè)計(jì)，強(qiáng)化紊流，減小縫隙容積等。采用垂直*噴射和更高的噴射壓力，使排放污染物減少了1/5。廢氣再循環(huán)技術(shù)可有效地控制NOx的排放；但是，要想不增加HC的排放，還得采用電控廢氣再循環(huán)技術(shù)，利用調(diào)整裝置來優(yōu)化不同負(fù)荷時(shí)的廢氣再循環(huán)。
4、機(jī)外后處理技術(shù)
采用后處理技術(shù)，是對(duì)現(xiàn)有車型進(jìn)行技改、控制排放的zui有效措施；對(duì)于新車，采用機(jī)外后處理措施也比采用機(jī)內(nèi)凈化措施容易得多。機(jī)外后處理裝置主要是催化凈化器的微粒捕集器。
常用的催化器是三元催化轉(zhuǎn)化器，它是由金屬殼體、隔溫襯墊和催化劑組成的筒型構(gòu)件。隔溫襯墊使用堇青石陶瓷壓制成，橫截面上每cm2有32~64個(gè)小孔；在這種蜂窩狀陶瓷載體表面，附著有作為催化劑的鉑、鐒、鈀等貴金屬和作為助催化劑的稀土添加劑。貴金屬稀土聯(lián)用催化劑是目前zui有效的催化劑,吊車。柴油機(jī)廢氣的氣相反應(yīng)通常在很慢的速度下進(jìn)行，一旦有了催化劑，CO、HC、NOx在催化劑作用下被迅速氧化還原成CO2、H2O、N2。在工程機(jī)械柴油機(jī)上采用電子噴射系統(tǒng)是重大的技術(shù)進(jìn)步。在液壓共軌中保持4~23MPa油壓，通過噴油器的增壓活塞使燃油壓力增至30~140MPa；噴油計(jì)量由噴由時(shí)段與噴油壓力決定，而噴油時(shí)段則取決于電磁閥通電時(shí)間的長(zhǎng)短；電磁閥按負(fù)荷情況與轉(zhuǎn)速的變化自動(dòng)地調(diào)節(jié)噴油正時(shí)。EUI高壓共軌電子噴油系統(tǒng)則能夠進(jìn)行預(yù)噴射與后噴射，還可實(shí)現(xiàn)△型噴油規(guī)律的多段噴射。LICR電液控制噴油系統(tǒng)則可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況，更好地實(shí)現(xiàn)預(yù)噴壓力的調(diào)節(jié)。電噴技術(shù)由于可根據(jù)負(fù)荷與轉(zhuǎn)速的變化自動(dòng)地按柴油噴射曲線噴油，使柴油更好的霧化、充分燃燒，凈化了廢氣，也減少了可見污染物(黑煙)的排放。