柴油机NOx排放控制技术

1 .中国内燃机世界 2 .内燃机学报 3 .中国发动机网 4 .道依茨发动机维修网 5 .博世有限公司 6 .内燃机工程 柴油机NOx 排放控制技术 柴油机自1892 年问世以来，凭借其良好的动力性、经济性和耐久性等优点在各种动力装置、船舶和车辆上得到日益广泛的应用。欧洲和日本在 70 年代就基本实现了载货汽车和大型客车的柴油机化。从 80 年代后期开始，轿车上也越来越多的应用柴油机，例如目前德国生产的1.4L-2.0L 排量的小轿车中，柴油机轿车占 61%，而法国轿车柴油机的比例高达 88%。从世界范围来看，汽车柴油化已经成为一种不可逆转的趋势。柴油机与同等功率的汽油机相比，微粒和NOX 是排放中两种最主要的污染物。目前，世界各国都在致力于减少柴油机颗粒排放的技术研究，并且已经取得了实质性的进展。由于柴油机排气微粒与 NOX 的生成机理不同，因此减少微粒的同时又增加了 NOX 的排放，同时微粒的减少又使得催化剂中毒得以有效的扼制，从而使采用机外催化技术净化 NOX 成为可能。今后研究的重点应转向使柴油机排放的微粒与 NOX同时减少。 2 柴油机NOX 排放的危害和生成机理 2.1 柴油机NOX 排放的危害 柴油机排出的NOX 中，NO 约占 90%，NO2 只是其中很少的一部分。NO 无色无味、毒性不大，但高浓度时能导致神经中枢的瘫痪和痉挛，而且 NO 排入大气后会逐渐被氧化为 NO2。NO2 是一种有刺激性气味、毒性很强(毒性大约是 NO 的5 倍)的红棕色气体，可对人的呼吸道及肺造成损害，严重时能引起肺气肿。当浓度高达 100×10-6 体积浓度以上时，会随时导致生命危险。 NOX 和 HC 在太阳光作用下会生成光化学烟雾，NOX 还会增加周围臭氧的浓度，而臭氧则会破坏植物的生长。此外，NOX 还对各种纤维、橡胶、塑料、电子材料等具有不良影响。 基于上述原因，柴油机排放物中的NOX 对环境的严重污染引起了世界范围的普遍关注，因此各国限制其排放的法规亦越来越严格，表 1 是美国、日本、欧洲对重型柴油载货车 NOX 排放的有关规定。 表 1 柴油机NOX 排放的限值 单位：g/kW.h 试验循环工况 过渡工况 日本十三工况 欧洲十三工况 采用年份 美国 日本 欧洲 1997 6.67 7.75( 直喷)6.76(非直喷) 7.96 1998 5.33 - - 1999 - 4.48(建议) 4.97(建议) 2004 2.67 - - 2.2 柴油机NOX排放物的生成机理 迄今为止人们已经对NOX 的生成机理进行了大量的研究，但尚未达成共识。比较容...