柴油车机内净化及非排气污染物控制技术

全国强制执行柴油车污染治理4G远程排放管理车载终端H6 (远程OBD)GB-17691监控以来，深圳速锐得按照国标要求及柴油机富氧燃烧的特点，通过远程排放管理终端采集柴油车相关的参数，按照在用车检查、维修制度有效的控制在用车的排放。

柴油机中的CO和HC的排放比较低，CO和HC的排放比较容易通过系统匹配的方法得到控制，因此也较容易达到排放要求。而NOx和颗粒物的排放必须采集一定的措施才能得到有效的控制，对于柴油车氮氧化合物的排放控制思路主要有两个方面，一是抑制预混合燃烧以降低氮氧化物，二是促进扩散燃烧以降低颗粒。

一、推迟喷油提前角

和汽油机相似，在柴油车动力系统上通过推迟喷油提前角可以有效抑制氮氧化物的排放，且方法简单易行。随着喷油提前角的延时，氮氧化物显著降低，但同时燃油消耗率和炭烟排放恶化。

柴油机喷时间延迟使氮氧化物排放量下降的原因主要有两个：一是使燃烧过程避开上止点进行，燃烧等容度下降，因而温度下降；二是越接近上止喷油，缸内空气温度越高，燃油一旦喷入缸内便会很快蒸发混合并着火，及着火落后期可以缩短，燃烧初期的放热速率降低，导致燃烧温度降低。

要注意的是，推迟喷油提前角对降低氮氧化物的效果是有限的，过分推迟，往往会牺牲燃油经济性和颗粒物排放特性，出现典型的交替换位关系，为此，推迟喷油提前角最好是与其他加速燃烧的措施并用，如高压喷射或加强缸内气体运动，氢氧含量等，防止其他性能恶化。

二、废气再循环（EGR）

如前所述，废气再循环是降低汽油机氮氧化物排放的实用化措施。柴油机废气再循环的作用与汽油机相通、也相同。主要目的也是通过降低最高燃烧温度达到降低氮氧化物的目的。目前废气再循环系统已经基本覆盖，除了少量落后的旧型发动机、柴油机并未入列。但是随着全国强制执行柴油车污染治理4G远程排放管理车载终端H6 (远程OBD)GB-17691，这大部分车基本就远离了废气再循环，直接报废来得更简单。

由于柴油机排气中的氧含量相对汽油机要高得多，以及二氧化碳浓度要小得多，因为必须使用大量的废气再循环才能有效降低氮氧化物，一般汽油机废气再循环率不超过20%（废气还流量/（废气还流量+进气量）*100%），但柴油机（多为直喷式）在25%-40%，有的甚至还超过60-70%的氮氧化物是在高负荷时产生的。此时采用合适的废气再循环对减少氨氧化物是很有效的。若废气再循环率过高，柴机油燃烧速度变慢，燃烧稳定性变差，HC和油耗增加，功率下降。一般用冷却再循环系统，降低进气温度，更加有利于降低氮氧化物的排放。在废气再循环率低于30%时，冷却废气再循环充电柴油机比没经过冷却的柴油机更有效的降低氮氧化物排放。为了达到最小的氮氧化物排放，废气再循环系统提供流量必须尽量达到各缸之间允许的最大燃烧不均匀性和瞬态响应引起的误差。

三、增压中冷却技术

增压是提高提高发动机进气充量的有效措施，最常用的增压方法是废气涡轮增压。增压可以大幅度提高进气的密度，可使柴油机的功率提高30%-100%，还可以减少单位功率发动机的质量，降低燃油消耗效率；同时由于过量空气系数足够大，燃烧完全以及泵气过程做正功，因而燃油经济性也好于非增压柴油机。也正是由于柴油机空气过量系数较大，因而炭烟和颗粒的产生很容易被抑制，CO和HC排放也会进一步降低。

但是增压后的进入温度往往会升高至150度，导致压缩终了温度的升高，使燃烧温度升高，加之这时的富氧燃烧可能造成氮氧化物排放量升高，所以，一般司机不会激烈驾驶，另外采用涡轮增压加进缸空气冷却使进气温度降低，控制氮氧化物的恶化。

四、喷油系统的优化

喷油系统的优化就是使燃油喷射参数最佳化。这些参数包括喷油定时、喷射压力、喷油速度和喷孔结构。提高喷油压力、减少喷孔直径、增加孔数、燃油喷射的高亚化可进一步改善燃烧室内的喷油雾化，使燃油喷雾颗粒进一步细化，增加燃油与空气的接触表面积和缩短混合时间，对改善燃烧、降低颗粒物排放很有帮助。

涡轮带来的高压化，可采用大型供油泵来提高喷油速率，并配合缩小喷孔孔径的方法，有效减少着火滞后期，降低颗粒物和氮氧化物的排放。目前在改装领域，将一些存量车改进氧氢，掺和一些化油类催化剂均有一定效果。

汽车本身的催化剂主要有氧化性催化剂、三元催化剂转化器为主流。据统计，世界上车用催化剂载体主要有陶瓷蜂窝载体，有的用金属载体。陶瓷蜂窝载体具有热膨胀系数小、结构紧凑、压力损失小、加热块、背压低等热点，以及设计不受外形和安装位置的限制，金属载体优点是加热快、阻力小、热容小、导热快，但成本高，目前金属载体的主要用做前置催化器，用来改善催化转化器的冷启动性能。

不少车已经具备多喷射系统，ECU控制系统比较复杂，造价成本也高，用的还不是很广泛。

五、非排气污染物控制技术

非排气污染物是指由排气管以外的其他途径排放到大气中的有害污染物，主要指曲轴箱窜气和燃油蒸发所产生的HC化合物排放。

在汽车所排放到大气中的HC化合物总量中，来自曲轴箱窜气的约占20%-25%。当汽油机运转时，燃烧室中的高压混合气和已燃气体或多或少会通过活塞组与汽缸之间的间隙漏入曲轴箱。

    为防止曲轴箱内压力过高，早起汽油机一般都通过机油机注油口让曲轴箱与大气相通而进行“呼吸”，这就直接将曲轴箱中的HC化合物排到大气中。通常做法就是安装强制通风装置，依靠进气歧管的真空将曲轴箱内的气体吸入进气歧管，并重新进入汽缸燃烧掉。

燃油蒸发也排放HC化合物，所以，如果不跑长途，并不建议车主将油加的太满。这里有两部分，油箱系统也有燃油蒸汽。邮箱和燃油系统管接头由活性炭罐、控制电磁阀、蒸气（气体）分离阀及相应的蒸气管道和真空软管组成。蒸气分离阀安装在油箱的顶部，油箱内的汽油蒸气从该阀出口经管道进入蒸气回收罐。该阀的作用是防止汽车翻车时油箱内的燃油从蒸气管道中流出。回收罐内充满了活性炭颗粒，可以吸附汽油蒸气中的汽油分子。回收罐上的另一个出口经真空软管与发动机进气歧管相通，软管中部有一个电磁阀控制管路的通断，所以，目前GPS断油断电中个断油部分，就是控制这个电磁阀就好了，要多简单就有多简单。

进入进气歧管的回收燃油蒸气量必须加以控制，以防破坏正常混合气成分。这一控制过程由ECU根据发动机的水温、转速、节气门开度等运行参数，通过操控电磁阀的开、闭来实现。在发动机停机或者怠速运转时，ECU使电磁阀关闭，从油箱中逸出的燃油蒸气被回收罐中的活性炭吸收。当发动机以中、高速行驶时，ECU使电磁阀开启，储存在蒸气回收罐内的汽油蒸气经过真空软管后被吸入发动机。

此时，因为发动机的进气量较大，少量的燃油蒸气不会影响混合气部分。

全国强制执行柴油车污染治理4G远程排放管理车载终端H6 (远程OBD)GB-17691监控对从业人员提出了更高的要求，既要懂车、又要懂汽车电子、网络、数据、采集、运算、分析、而且需要知道哪些数据怎么用，这才是最考验人或者团队的地方。

对于车厂，确保汽车在批量生产前的设计阶段就能达到排放标准，还应当通过“国六”这种强制推行的标准及对应的回收制度对生产排放超标的生产商予以严格监控，从此，将中国的汽车（非新能源车）也实现销售到全世界。