作者简介：黎巧安（1984—），男，本科，工程师，研究方向为柴油发动机研发及应用。

摘要：面对环保问题的日益严峻，柴油发动机作为大气污染的排放大户，其在社会上的大量使用，注定了其尾气排放治理工作将会成为全球人类关注的重点所在。也正因如此，针对柴油发动机尾气排放展开详细的研究与探索，做好尾气排放的控制工作则具有十分重要的现实意义。鉴于此，本文结合相关参考文献及笔者个人的研究经验，浅谈柴油发动机尾气排放问题并对相关控制技术展开探讨，以期为广大同行在今后的实践研究工作提出有益的参考。

关键词：柴油发动机   尾气排放   解决方案  控制方法

中图分类号：X701

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098x.2201-5640-1364

Abstract：Facing the increasingly serious environmental protection problems， diesel engine， as a large emitter of air pollution， is widely used in society， which is destined to become the focus of global human attention. Therefore， it is of great practical significance to carry out detailed research and Exploration on diesel engine exhaust emission and do a good job in exhaust emission control. In view of this， combined with relevant references and personal research experience， the author discusses the diesel engine exhaust emission and its related control technology， in order to make a useful reference for the majority of peers in the future practical research work.

Key Words：Diesel engine; Tail gas emission; Solution; Control method

因柴油发动机具备力量较大、更加省油、安全等诸多优势，其在当今社会得到了非常广泛的应用，这也就决定柴油发动机同样也是大气污染的排放大户。因此，如何在保护人们赖以生活的生存环境的同时，不会降低科技的进步与发展速度，早已成为当今社会各界关注的重点所在，这就需要相关企业与科研人员对柴油发动机做出应有的优化与改进，针对柴油发动机尾气排放问题制定出行之有效的控制措施，从而减少有害气体的排放。基于此，笔者结合个人实践工作经验与相关参考文献，针对柴油发动机尾气排放问题展开研究与探索。

1 环境问题与柴油发动机的尾气排放特点

废气污染物可谓是柴油发动机最为主要，也最为严重的污染物之一。一般来讲，柴油发动机产生的废气污染物，主要分为工作时产生的废气与行驶时产生的汽车尾气两种类型。其中，工作时产生的废气是指柴油发动机在原料燃烧时产生的废气，这些废气通常难以避免。所以，在实际处理过程中，主要是采取简单的过滤措施，随后再将废气排出;而汽车行驶过程中所产生的尾气，恰恰是造成我国环境污染的关键所在[1]。

尤其是通过对柴油发动机尾气排放特点的分析，可以清楚地看到，柴油作为一种挥发性极低的燃料，其本身排放的HC极少。在实际工作过程中，柴油发动机主要是依托气缸压缩空气进行升温，摄入少量的柴油喷射到缸内燃烧。这种汽多油少的工作方式，也决定了尾气排放出的CO和HC的排量相对较低，但因大量的N2和O2参与了气缸内的反应，因此也就形成了大量的NOX。与此同时，柴油发动机采取的是非均值燃烧，形成可燃混合气体的时间相对較短，且可燃混合气体在形成过程中与燃烧过程相互交错，也就造成了燃油与空气无法混合均匀，进一步增加了颗粒的排放量[2]。

由此可见，在柴油发动机尾气排放过程中，CO与HC的含量相对较低，NOX和PM的含量相对较高。因此，要想有效控制柴油发动机的尾气排放问题，对柴油发动机进行优化设计，其工作重点应集中在NOX和PM的排放量控制上[3]。

2 柴油发动机尾气排放的解决方案与控制方法

2.1 柴油发动机尾气排放的解决方案

现如今针对柴油发动机尾气排放问题，绝大多数情况下人们都会采取在排气口处配备相应过滤装置的方式，对尾气排放展开过滤处理，以此降低柴油发动机尾气排放对环境所造成的影响。可以说，加装过滤装置可谓是解决尾气排放问题最为直接的解决方案。但因收效甚微，所以笔者建议还可以从对柴油发动机本体实施优化设计及采取油料清洁技术方面入手[4]。

在对柴油发动机本体实施优化设计的过程中，应该将优化设计的重点放在燃油动力系统之上，以此进一步提高柴油发动机的燃油燃烧效率，使柴油能够在动力系统中得以充分燃烧，进而降低柴油发动机尾气排放中的烟雾含量，实现合理控制柴油发动机废气污染物的目标。需要注意的是，在对发动机燃烧动力系统实施优化的过程中，要时刻结合柴油发动机的实际使用方向进行设计优化，从而确保柴油发动机能够满足不同环境下的不同使用需求，达到最佳的使用效果，得以更加稳定地进入到燃烧控制环节，顺利完成对废气污染物排放量的控制。

柴油本身的纯净程度能够切实达到柴油发动机的燃烧使用标准，那么在燃烧过程中会大大降低污染物质的产生。因此，提高柴油纯净度，也是解决柴油发动机尾气排放污染的有效方案之一。为此，许多企业与相关工作人员将净化过滤功能添加到柴油发动机及动力燃烧系统之中，进一步强化柴油发动机与动力燃烧系统的过滤效率，使柴油得以更加高效、更加充分地燃烧，以此降低柴油发动机排放的废气污染，从源头上控制废气污染物的产生。而油料清洁技术恰恰是控制充分燃烧的有效方案，使用油料清洁技术可对油料成分配比进行调整，这是提升柴油纯净度的优化重点所在。同时，通过这种成分配比的调整，还可以进一步促进管控任务的完善，对汽车生产过程中可能产生的技术性问题展开更加合理的管控[5]。

2.2 柴油发动机尾气排放的控制方法

通过上文的叙述，可以清楚地看到在柴油发动机尾气排放中NOX与PM的含量极高，所以在尾气处理的控制上，也将关注的重点放在NOX与PM的排放控制上[6]。

在NOX的排放控制上，可以引入EGR系统。EGR系统是借助于管道，将柴油发动机产生的一部分废气重新送回到气缸之中，重新参与气缸的燃烧。而因排放的尾气中含有大量的CO2，其身为惰性气体能够吸收大量的热量，但温度值变化不大。所以，将CO2重新送回气缸中参与燃烧，可有效降低燃烧室的温度，从而破坏NOX的形成条件，降低NOX的排放量。但需注意的是因为CO2属于不可燃烧气体，将其过多输入气缸中参与燃烧，就会导致发动机功率输出被迫降低，因此就需要对EGR的开启时间、开启程度做出严格的控制，从而在保证发动机输出功率的同时，实现降低污染废气NOX排放量的根本目的[7]。

对于富氧燃烧的柴油发动机而言，因其排气管内含有大量氧气，可采取喷入NH3的方式，让NH3与NOx发生反应，进而生成N2和H2O。

在PM的排放控制上，可采取PM后处理技术，如催化氧化与过滤这两种控制方法。可在柴油发动机上加装氧化催化器，氧化催化器本身可以净化排气中所蕴含的可燃气体和可溶性SOF。而使用氧化催化器时，利用Pt或者是Pd贵金属当做催化剂，恰恰可以大量减少废气中产生的PM。但需要注意的是使用氧化催化器会将排气中所蕴含的SO2氧化成为SO3，进而产生一定量的硫酸雾或者是固态的硫酸盐颗粒，也就进一步加剧了颗粒物质的实际排放。

在PM过滤处理上，可在排气管上安装排气微粒捕集器，从而对柴油发动机的尾气起到良好的过滤作用。安装的微粒捕集器，其本身应该具备较高的过滤效率及较低的压降，以便于更好地保证柴油机的输出功率，且使用的材料应该具备耐高温效应，从而延长微粒捕集器的实际使用寿命[8]。

目前，最为常见的微粒捕集器主要分为体积过滤型与表面过滤型。其中，体积过滤型颗粒捕集器的滤芯多采用的是泡沫陶瓷、陶瓷纤维筒等相对较为疏松的材料，形状呈现形。一般由柴油机的实际排气量决定体积过滤型颗粒捕集器的横截面积或者是直径，由材料孔隙度及过滤效率决定体积过滤型颗粒捕集器的长度。对于体积过滤型颗粒捕集器而言，其最大的缺点就是过滤效率与排气阻力、外形尺寸之间存在着较大的矛盾点，即过滤效果相对良好的体积过滤型颗粒捕集器，同样阻力也相对较小，但是体积往往过大。体积相对较小的体积过滤型颗粒捕集器，其过滤效果却往往不够理想;表面过滤型颗粒捕集器多采用蜂窝陶瓷作为滤芯，对尾气中的颗粒进行过滤。为了保证蜂窝陶瓷滤芯的透气性，最大限度地降低气流阻力，应具备较大的多孔度。在实际过滤过程中，虽然柴油机碳粒直径要小于陶瓷滤芯的孔径，但因为微孔的分布十分曲折，捕集器在颗粒捕集过程中，除了利用机械进行拦截以外，还会利用撞击与扩散原理，因此捕集的效率相對较高[9]。

现如今，壁流式蜂窝陶瓷式微粒捕集器可谓是最成功的柴油机微粒捕集器，其捕集效率可以达到90%。但是在某种意义上，颗粒捕集器采取的主要是物理方法，对排气颗粒进行降低。因此从柴油机中排出的废气颗粒往往会聚集在颗粒捕集器上，时间长了就会对排气造成不必要的阻力，进而降低柴油发动机的输出功率，增加柴油发动机本身的油耗。所以，必须要及时清理聚集在颗粒捕集器上的微粒，从而使颗粒捕集器得以发挥最佳效用，这个过程可称之为颗粒捕集器的再生。

历经多年的研究与努力，柴油发动机的尾气排放已经日益清洁，但还需给予高度的重视，不断的进行探索与研究。尤其是为了更好地维护人们赖以生存的生态环境，除了要做好柴油发动机尾气排放的控制以外，还要结合先进的科学技术对柴油发动机技术不断更新，尽可能降低柴油发动机产生的废气污染物，以便于实现生态与经济的平衡发展[10]。

3 结语

交通出行与人们的生活息息相关，其中驾车出行又是交通出行最为重要的组成部分。尤其是随着近些年来我国科学技术的不断发展，人们生活质量的日益提高，驾车早已成为人们最为常见的交通出行工具与工作方式，但其所产生的大量废气，也早已严重影响到国家的环境质量，可即便如此，要想保证国家的发展与科技的不断进步，仍需要不断发展我国的交通行业。这就使得环保问题日益严峻。尤其是柴油发动机作为大气污染的排放大户，在大量使用的同时，也给环境保护工作带来了巨大的困扰。也正因如此，既要满足我国的环境保护要求，又要推动国家的发展，就必须做好柴油发动机的优化与改进工作。因此，本文针对柴油发动机废气排放的解决方案与控制方法，提出几点个人建议，其根本目的就是为了进一步减少有害气体的排放，从而有效提升我国的环境质量，更好地满足当今社会的可持续发展要求。所以，在今后的实践工作中，相关企业与工作人员仍然要以控制排放污染物为主要工作内容，并且结合各种先进的技术，切实做好柴油机尾气排放控制工作。

参考文献

[1]王林波.柴油发动机排放尾气的控制分析[J].中国高新区，2018（6）：176.

[2]原新涛.柴油发动机尾气后处理技术[J].中国设备工程，2021（2）：217-219.

[3]高健，章明阳，蔡利凯.柴油发动机尾气排放与控制技术[J].内燃机与配件，2021（1）：35-36.

[4]江舸.浅谈柴油发动机尾气排放与控制技术[J].内燃机与配件，2019（22）：41-42.

[5]董素荣，任露，刘鹏宇，等.高海拔条件下柴油机排放特性及控制技术[J].军事交通学院学报，2019，21（7）：41-46.

[6]刘颖帅，葛蕴珊，谭建伟.基于国Ⅵ标准的重型柴油车气态污染物排放控制技术[J].环境工程学报，2019，13（7）：1703-1710.

[7]胡晶晶.从排放法规浅谈柴油机排放控制技术[J].汽车维护与修理，2018（21）：69-74.

[8]张丽君.钙钛矿型催化剂同时去除柴油机尾气中碳烟颗粒物和NOx的研究[D].北京：北京工业大学，2020.

[9]朱健勇.微米级雾滴吸收柴油机尾气VOCs污染物的应用研究[D].兰州：兰州大学，2020.

[10]郭星萌.船用柴油机尾气后处理系统的优化设计[D].贵阳：贵州民族大学，2019.