2 柴油机排气净化技术

柴油机排出的CO和HC仅为汽油机的1/10或更少，因此，柴油机排放污染主要是NOx和微粒，除废气再循环技术外，近年来，柴油机排放控制技术的发展主要围绕以下几个方面进行。

2.1 燃烧系统直喷技术

柴油机污染物的排放量很大程度上取决于气缸内的燃烧过程，改进燃烧过程的各个环节(如燃烧喷射系统、进气系统、进气口形状和燃烧室形状等)都会改善燃烧过程。燃烧系统直喷技术的燃烧效率高，比非直喷式系统节油5%～10%，但要求发动机吸入较多的空气。目前，这种技术基本上成熟，对控制柴油机排放污染起到了一定的作用。预计不久的将来，相比分隔式燃烧系统，直喷技术将占主导地位。

2.2 废气涡轮增压与中冷技术

废气涡轮增压技术是使发动机轻量化、提高输出功率的有效措施，也是现代柴油机的代表性技术。经废气涡轮增压后，进气温度提高，滞燃期缩短，混合气适当变稀，这些因素使噪声、CO和HC排放以及油耗都有所降低。但是，进气温度上升使NOx增多，空气密度因温升而下降，也使进气量未达到期望的水平。于是出现了将增压后空气再进行冷却的中冷技术，使进气温度降低，循环进气量更大，NOx排放下降而功率进一步增加。采用废气涡轮增压与中冷技术是降低NOx和微粒、改善柴油机经济性和提高动力性的最佳措施。实践证明：这一技术可使柴油机体积功率提高200% , NOx降低80%，微粒减少90%，耗油量降低16%。

2.3 燃油喷射高压化和多次喷射技术

燃油喷射系统是柴油机的心脏，也是发展最快的系统。传统的泵喷嘴系统的喷油压力比较低，一般不超过50MPa，而现代燃油喷射系统除泵喷嘴外，还有新型的共轨系统，喷油压力普遍提高，其喷油压力可达140MPa。柴油机喷油压力越高，燃油和空气的混合就越好，排烟就越少。与此同时，将电子技术应用于燃油喷射过程也是一个发展方向。有些厂商已将电子技术应用到燃油喷射的控制上，非常精确地控制喷油量和喷油时间，以适应不同的道路工况，并且有的还具有自适应能力，可以补偿零件磨损和零件制造偏差引起的变化，以取得NOx、微粒排放量和燃油经济性之间的最佳配合。采用燃油多次喷射技术可以实现柔和燃烧，亦可减少柴油机碳烟与颗粒的排放。

2.4 多气门技术

目前，车用中、小型柴油机正向多气门方向发展，以加大循环充气量，改善其动力性、经济性及排放性能。柴油机使用四气门(两进两排)技术，可增大进气通过的最小截面积，增加循环进气量，提高柴油机功率和转速；可实现喷油嘴正中布置，保证各喷嘴喷注的形态和混合条件相同，使喷注分布和混合气形成更加合理；低速时可通过关闭一个进气道来提高缸内漩流速度，并通过特殊设计，充分利用进气惯性来提高低速进气量。以上各点对减少有害排放物都是有利的，特别是低速涡流比和进气量的提高，部分解决了传统机型低速性能较差的缺点。

2.5 排气后处理技术

尽管有多种柴油机排气后处理技术方案被提出并被研制开发，但目前被认为较实用的仅有：氧化催化转化器、微粒捕集器和NOx还原催化转化器。其中，微粒捕集器是目前国际上最接近商品化的柴油机微粒后处理技术。

目前应用最多的是美国康宁(Corning)公司和日本NGK公司生产的壁流式蜂窝陶瓷微粒捕集器。与一般催化剂载体不同的是，这种微粒捕集器的壁面是多孔陶瓷，相邻的两个通道中，一个通道的出口侧被堵住，而另一通道的进口侧被堵住。这就迫使排气由入口敞开的通道进人，穿过多孔陶瓷壁面进入相邻的出口敞开通道，而微粒就被过滤在通道壁面上。这种微粒捕集器对碳烟的过滤率达90%以上，可溶性有机成分SOF（主要是高沸点HC)也能部分被捕集。