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       柴油機(jī)的有害排放物是造成大氣污染的一個主要來源，隨著環(huán)境保護(hù)問題重要性的日趨增加，降低柴油機(jī)有害排放物這一目標(biāo)成為當(dāng)今世界上柴油機(jī)發(fā)展的一個重要方向。

　　為了減少柴油排放對大氣的污染，開展柴油機(jī)有害排放物控制方法的研究，是從事柴油機(jī)設(shè)計者的首要任務(wù)，本文在這里簡述幾種降低有害排放物的控制技術(shù)。

　　1.柴油機(jī)有害排放物及其危害

　　柴油機(jī)排氣中包含各種成分，其基本成分是二氧化碳（CO2），水蒸氣（H2O），過剩的氧氣（O2）以及存留下來的氮氣（N2）等。他們是燃料和空氣完全燃燒后的產(chǎn)物，從毒物學(xué)的觀點看，排氣中的這些成分是無害的，除上述基本成分外，柴油機(jī)排氣中還含有不完全燃燒的產(chǎn)物和燃燒反應(yīng)的中間產(chǎn)物，包括一氧化碳（CO），碳?xì)浠衔铮℉C），氮氧化合物（NOX），微粒（PT）及醛類生平。這些成分的質(zhì)量總和在柴油機(jī)排氣中所占的比例雖然還不到1%，但它們大部分是有害的，或有強烈刺激的臭味，有的還有致癌作用，因此被列為有害排放物。

　　2.控制方法之一——高壓共軌噴射系統(tǒng)

　　柴油機(jī)降低排放的對策主要是改善燃燒，而噴射系統(tǒng)性能是影響柴油機(jī)燃燒過程的關(guān)鍵因素，要改進(jìn)傳統(tǒng)的由柱塞泵分缸脈動噴射系統(tǒng)難度較大，高壓共軌噴射系統(tǒng)正是順應(yīng)上述需求而誕生，且正得到了很大發(fā)展。

　　它被世界內(nèi)燃機(jī)行業(yè)公認(rèn)為二十世紀(jì)三大突破之一（另外兩項是汽油直噴技術(shù)和DME代用燃料）。高壓共軌噴射系統(tǒng)是建立在直噴技術(shù)、預(yù)噴射技術(shù)和電控技術(shù)基礎(chǔ)之上的一種全新概念的噴射系統(tǒng)。

　　它主要有高壓泵，帶調(diào)壓閥的共軌管，帶電磁閥的噴油器，ECV（電子控制單元）和各種傳感器組成高壓共軌系統(tǒng)不再用柱塞泵分缸脈動供油原理，而是用一個設(shè)置在噴油泵和噴油器之間的具有較大容積的共軌管把高壓油泵輸出的燃油蓄積起來并平抑壓力波，再通過各高壓油管輸送到噴油器上，由噴油器上的電磁閥的動作控制噴油的開始和終止。

　　電磁閥作用的時刻決定噴油定時，起作用的持續(xù)時間和共軌壓力共同決定噴油量。由于這種系統(tǒng)采用壓力時間式燃油計量原理，因此又可稱為壓力時間控制式控噴射系統(tǒng)。高壓共軌噴射系統(tǒng)的特點是；噴油壓力的建立與噴油過程無關(guān)；噴油壓力，噴油過程和噴油持續(xù)期不受負(fù)荷和轉(zhuǎn)速的影響；噴油定時與噴油計量完全分開，可以自由調(diào)整每缸的噴油量和噴油始點；能實現(xiàn)預(yù)噴射，快速停噴和多段噴射。

　　因此高壓共軌噴射系統(tǒng)通過對噴油要素的優(yōu)化控制柴油機(jī)燃燒更充分，從而減少燃燒中有害物的形成，使柴油機(jī)的有害排放，噪聲排放和冷起動性能都得到很大改善。

　　3.控制方法之二——廢氣再循環(huán)系統(tǒng)

　　廢氣再循環(huán)系統(tǒng)是將柴油機(jī)產(chǎn)生的廢氣的一小部分再送回氣缸。由于柴油機(jī)中富余的氧氣較多，當(dāng)送回汽缸的廢氣與新鮮空氣混合后，該過程導(dǎo)致氣缸內(nèi)氧氣濃度降低，使燃燒速度減慢，燃燒溫度下降，從而減少有害成分氮氧化物（NOX）的形成。

　　目前采用和研究廢氣再循環(huán)系統(tǒng)有多種類型，日野汽車公司開發(fā)的脈沖式廢氣再循環(huán)系統(tǒng)在柴油機(jī)進(jìn)氣過程中，排氣門稍有提升，使部分高壓廢氣回流到汽缸內(nèi)。排氣門的這個作用是通過修改排氣門凸輪的形狀和將廢氣再循環(huán)系統(tǒng)微升來實現(xiàn)的。

　　在脈沖式廢氣再循環(huán)系統(tǒng)中，廢氣被重新送回氣缸內(nèi)，因此廢氣的壓力應(yīng)高到足以使氣流反向。要達(dá)到這樣高的壓力只有通過優(yōu)化氣門微升和定時，從而利用廢氣的壓力波才能實現(xiàn)，在該廢氣再循環(huán)系統(tǒng)中，廢氣壓力“脈沖”被有效利用。

　　增壓中冷柴油機(jī)實現(xiàn)廢氣再循環(huán)還有另外兩種方式，一種是將渦輪前的排氣引入中冷器之后，稱為高壓廢氣反向。采用可變截面渦輪增壓器，可以擴(kuò)大廢氣再循環(huán)有效工作范圍，降低氮氧化物（NOX）和微粒（PT），燃油耗也不升高，這可能是將高壓廢氣再循環(huán)系統(tǒng)用于增壓中冷柴油機(jī)的最好方法。

　　另一種是將渦輪后的排氣引入壓氣機(jī)之前，稱為低壓廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，它可有效降低氮氧化物（NOX），而廢氣循環(huán)工作范圍較大，與柴油機(jī)匹配能有效地發(fā)揮其功能。

　　4.控制方法之三——增壓中冷技術(shù)

　　所謂增壓，就是增加進(jìn)入柴油機(jī)汽缸內(nèi)的空氣密度。中冷則是將壓縮后的空氣的溫度降低。

　　因此，柴油機(jī)采用增壓中冷系統(tǒng)后，滯燃期縮短，在稀烯火焰熄滅區(qū)內(nèi)積壓的燃油量較少，從而減少排氣中有害成分碳?xì)浠衔铮℉C）和氮氧化物（NOX）的生成。目前，增壓方法主要有機(jī)械增壓三種方式。其中廢氣渦輪增壓器主要是由渦輪和壓氣機(jī)組成，它與柴油機(jī)沒有機(jī)械傳動聯(lián)系，柴油機(jī)排出的廢氣經(jīng)排氣管進(jìn)入渦輪，對渦輪作功，渦輪葉輪與壓氣機(jī)葉輪同軸，從而帶動壓氣機(jī)吸入外界空氣并壓縮后送至柴油機(jī)進(jìn)氣管。

　　增壓中冷柴油機(jī)在壓氣機(jī)出口和柴油機(jī)進(jìn)氣管入口之間增設(shè)中間冷卻器（簡稱中冷器），使壓縮后的空氣的溫度下降，密度增大。增壓中冷可以在柴油機(jī)的熱負(fù)荷不增加甚至降低，以及機(jī)械負(fù)荷加不多的前提下，大幅度地提高柴油機(jī)的功率，降低有害物的排放。

　　由于廢氣渦輪增壓方式與機(jī)械增壓和氣波增壓方式比較，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，在柴油機(jī)上得到普遍采用，其他兩種增壓方式基本不使用。