導讀：長期以來國內非道路用柴油發(fā)電機出口到歐美等地區(qū)，都會受到當?shù)嘏欧欧ㄒ?guī)的嚴重制約。2007年我國也制定了標準，柴油機的排放要求將逐步與國際接軌，要滿足未來嚴格更嚴格的排放法規(guī)，我們必須進行技術改造升級，也就是實現(xiàn)國三排放。可供選擇的技術路線有兩條：電控柴油發(fā)電機+EGR（機內凈化）+顆粒捕捉器（后處理）；電控柴油發(fā)電機+SCR（后處理）。國三標準柴油機是一種符合國家第三階段排放標準的柴油機，它在設計、制造和試驗中，都嚴格按照國家標準進行，具有更加環(huán)保、節(jié)能、高效等優(yōu)點。

 

一、國三柴油機主要特點

 

      國三柴油機的特點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1、排放方面

      國三標準柴油機采用了先進的排放控制技術，實現(xiàn)了低排放、低噪音、高效率的特性。它能夠有效地減少一氧化碳、二氧化碳等有害氣體，同時降低噪音污染，為環(huán)保事業(yè)做出了積極的貢獻。

2、性能方面

      國三標準柴油機具有更高的動力輸出和更強的耐久性。它采用了先進的燃油噴射技術，能夠更好地控制燃油噴射時間和噴射壓力，從而提高了燃油的利用率，降低了油耗，同時也提高了發(fā)動機的動力性能。此外，它還采用了先進的潤滑系統(tǒng)，能夠更好地保護發(fā)動機內部零件，延長了發(fā)動機的使用壽命。

3、結構方面

      國三標準柴油機采用了模塊化設計，使得維修和保養(yǎng)更加方便快捷。同時，它還采用了智能化控制系統(tǒng)，能夠根據不同的工況條件自動調整發(fā)動機的工作狀態(tài)，提高發(fā)動機的工作效率和燃油經濟性。

4、應用方面

      國三標準柴油機適用于各種領域，如工程機械、農業(yè)機械、船舶、發(fā)電機組等。它在提高工作效率、降低成本、減少環(huán)境污染等方面發(fā)揮著重要作用。

      當然，國三標準柴油機也存在一些不足之處。例如，在低溫環(huán)境下啟動時，可能會出現(xiàn)啟動困難的問題。此外，對于一些特殊工況，如高原地區(qū)的高原缺氧、特殊材料燃燒室的適應等，還需要進行進一步的研究和改進。

 

二、國三柴油機技術線路

 

1、電控柴油發(fā)電機+EGR（機內凈化）+顆粒捕捉器DPF（或POC、D0C）技術路線

      該技術路線組成如圖1所示。NO?的生成條件是高溫、富氧的反應條件，而PM則在燃燒不完全的情況下產生，這使兩者的控制成為矛盾。EGR系統(tǒng)適時將適量的廢氣導人氣缸內，降低缸內最高溫度，抑制NO?的生成。缸內溫度的降低，使顆粒物（PM）的生成量較高，為此，在排氣管上增設DPF（顆粒捕捉器），將PM過濾掉。

（1）EGR

       內燃機在燃燒后將排出氣體的一部分分離出、并導入進氣側使其再度燃燒的技術（手法或方法）。主要目的為降低排出氣體中的氮氧化物（NOx）與分擔部分負荷時可提高燃料消耗率。

（2）SCR

      在催化劑作用下，將還原劑NH3噴入處理器中，使其在290～400℃下將NO和NO2還原成N2，而幾乎不發(fā)生NH3的氧化反應，從而提高了N2的選擇性，減少了NH3的消耗。

      柴油發(fā)電機組排氣、電氣電子等系統(tǒng)有較大變動，主要是增加排氣處理裝置、尿素罐、尿素泵、尿素噴嘴、尿素噴射管路、尿素加熱管路、NOx傳感器、排氣溫度傳感器、氮氧傳感器等眾多零部件，儀表上增加尿素報警及液位顯示等功能。

（3）DPF

      DPF是目前公認的有效的柴油機微粒后處理技術，它利用過濾體對排氣中的PM 進行過濾處理， 降低PM的效率高達90%以上。該裝置原理如圖2所示。

      一般情況下，PM 起燃溫度一般為550~ 650℃， 要高于柴油機的正常排氣溫度。因此，要使PM 燃燒，一是通過在燃油或者過濾體表面加入催化劑，降低PM 的反應活化能，從而降低PM 的起燃溫度，在正常排氣溫度下使其氧化, 即被動再生；二是采用電加熱技術提高柴油機排氣溫度或過濾體的溫度，達到PM 起燃溫度，使過濾體內沉積的PM 得以燃燒，即主動再生。

       柴油發(fā)電機組進排氣、電氣電子等各系統(tǒng)有較大變動，主要是增加DPF后處理、PM傳感器、排氣溫度傳感器等零部件。

 

圖1  柴油發(fā)電機+EGR+DPF系統(tǒng)圖

圖2  柴油機微粒捕捉器裝置（PDF）

 

2、電控柴油發(fā)電機+SCR技術路線

      選擇性催化還原反應（SCR）是一種排氣后處理策略，用來處理柴油機生成的氮氧化物。 

（1）原理

      原理如圖3所示。通過優(yōu)化燃燒（優(yōu)化燃燒技術包括優(yōu)化增壓控制，采用多次噴射、超高壓噴射等）來降低PM排放。為控制NO?排放，采用向排氣管中噴人尿素的方法來將NO?還原為無害的氮氣和水。此路線在我國中重型柴油發(fā)電機上普遍應用，內部結構如圖4所示。

（2）氮氧化物降低過程

      噴射適量氨（通常是尿素水溶液）作為還原劑進入排放尾氣，隨后氨氣和排氣混合后進入安裝有催化劑模塊的反應器中，氮氧化物在催化劑作用下還原為氮氣和水。

① 噴射尿素溶液40%（質量含量）CO(NH2)2 + H2O。

② 尿素溶液分解為氨氣 CO(NH2)2 + H2O →NH3 + CO2。

③ 氮氧化物與氨氣發(fā)生氧化還原反應 NO?+NH3+O2 →N2+ H2O。

 

圖3  柴油發(fā)電機+SCR系統(tǒng)圖

圖4  尾氣脫硝系統(tǒng)結構圖

 

總結：

      總之，國三標準柴油機作為一種先進的柴油機技術，具有顯著的優(yōu)點和一定的局限性。在實際應用中，需要根據具體情況進行選擇和使用。同時，我們也需要加強技術研發(fā)和推廣應用，推動柴油機的綠色發(fā)展，為環(huán)保事業(yè)做出更大的貢獻。

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