柴油机NOX排放控制与废气再循环技术.doc

柴油机NOX排放控制与废气再循环技术
天津大学何邦全姚春德刘增勇李万众
(天津 300072)
摘要本文从柴油机废气再循环的角度分析了降低柴油机NOX排放的原理、实施方
案、存在的问题及其解决方法。可以相信,随着废气再循环技术和发动机相关技术的
发展,柴油机NOX和颗粒排放物将会进一步降低。
关键词废气再循环排放物
Reduction of NOXfrom Diesel Engines with EGR
Tianjin University He Bangquan Yao Chunde Liu Zengyong Li Wangzhong
(Tianjin 300072)
Abstract In this paper,the theory,application problems and their solutions are is
certain thatwith the development of exhaust gas re-circulation and its relevant technologies ap-
plied to diesel engines,the NOXand PMemissions fromdiesel engineswill be further reduced.
Key words Exhaust gas re-circulation,Emissions
1 前言
为了改善空气质量,各国开始制定自己
的排放法规。表1就是美国、欧共体制定出
的未来轻型柴油车严格的排放法规。
单位:(g/mile)
美国年份NOXCO NMHC或NMOG PM
联邦1现在0·4 3·4 0·25 0·08
联邦2 2004 0·2 1·7 0·125 0·08
欧Ⅲ2000 0·5 0·64 0·56 0·05
欧Ⅳ2005 0·25 0·5 0·30 0·025
由此可见,减少柴油机的有害排放物,特
别是NOX的措施已成为柴油机满足各种新
法规的必要手段。
2 废气再循环技术
与汽油机相比,柴油机由于其进气流动
损失小,燃油消耗率低,而且在低当量比下工
作时CO和HC排放低这些优点,所以使柴油
机成为很有吸引力的动力。柴油机的废气主
要由N2、CO2、H2O和O2组成,然而传统的柴
油机有相当高的NOX和颗粒排放物,大多数
降低NOX排放物的措施往往又致使HC和颗
粒排放增加。如推迟喷油提前角可使压力升
高率dp/dθ下降,最高燃烧温度下降,NOX
减少,但参与扩散燃烧的燃料增加,颗粒排放
增加,而且还使发动机热效率降低,燃油经济
性下降。图1给出了喷油提前角与燃油经济
性和排放之间的关系。
图1 喷油提前角与燃油消耗和排放之间的关系
图2给出了发动机燃烧放热率随排放法
规变化的趋势图。由此可见,仅用推迟喷油
提前角来改善排放是有限的。通常小于5g/

油提前角来改善NOX差不多已经达到了极
限。为了保证发动机的燃烧热效率,进一步
推迟喷油提前角必然要使用更高的喷油压
力,这又会对发动机材料的强度提出更高的
要求,同时喷油压力的提高又将增加驱动油
泵的功率损失,燃油