農用柴油機排放性能研究

徐瑞 萬繼武 楊紅梅 吳廣

摘要：今年來，經濟的發展，人們逐漸意識到可持續發展的重要。農用柴油機廣泛應用于農業生產中，由于柴油機燃料所排放的廢氣給空氣帶來了更多的污染，給環境造成了較大的壓力，所以解決農用柴油機排放問題迫在眉睫。本文就農用柴油機排放性能展開探討。

關鍵詞：農用柴油機；排放性能；研究

引言

與汽油機相比，柴油機具有優良的動力性、經濟性和可靠性，因而在農機動力上應用得較為廣泛。它主要用來作為固定作業（排灌、發電和農副產品加工等）、拖拉機、三輪和四輪運輸車、農用汽車以及小型船舶等的動力。但因其產品質量不高，又長期在惡劣環境下工作，并且缺少必要的日常維護，所以它的油耗和污染物排放要比正常條件下要高。

1農用柴油機工作原理及污染問題

柴油機的工作原理是將燃料燃燒的熱能，通過活塞轉化為機械動能的過程。柴油機是內燃發動機，整個過程都在內部進行，極大的減少了熱量損失。柴油機的工作要經過4個過程，包括進氣沖程、壓縮沖程、燃燒膨脹沖程以及排氣沖程。四個過程的循環工作才產生了源源不斷的動力，排氣沖程作為循環的最后一個環節，其作用就是將內部廢氣排出，為填進新鮮空氣提供空間。現階段的柴油機排放的有害氣體多為氮氧化合物、一氧化碳、二氧化硫以及一些細微顆粒等。這些都是柴油燃燒反應的產物以及燃燒不完全所產生的氣體。當大量的有害氣體被排放到空氣中時，有較大幾率造成植物以及農作物的死亡，空氣中的一氧化碳濃度以及二氧化硫濃度較高時，極易引發人體中毒、窒息等危害。另外顆粒物的增多會導致人們吸入肺部，進而引發肺病、慢性病或癌癥等。所以小型農用柴油機排放污染問題是急需解決的。

2農用柴油機使用的節氣技術

2.1可變進氣管長度技術

對于農用柴油機性能的優化過程中，可以通過調節柴油機進氣管的長度來對運行效率進行優化。一般來說，都會在柴油機進氣管的內部進行閥門的安裝，安裝的數量在1-3個。通過開閉閥門來完成對于進氣管道長度的改變。閥門開關的數量根據發動機運行的工況而定，不同的進氣系統會有不同的壓縮波的波長，通過閥門的改變使進氣量滿足其所需要的氣流。在壓縮波和機器匹配的情況下，使得氣缸內的氣流能夠進行正常的工作，并且機器的工作的扭矩會得到有效的匹配，在最合適的情況下來獲得機器的最大扭矩，以此來達到農用柴油機節能的效果。此種方法在實際的實施過程中具有簡單的操作性特點，只需要在結構上增加柴油機的進氣管道即可，并在空氣濾芯內進行圓筒的加裝，圓筒的容積需要與氣缸的容積相等。此種節油方式在額定功率或者超負荷工作的情況下會有更好的效果。

2.2采用廢氣再循環（EGR）技術

采用廢氣再循環是降低NOx排放的一項極為有效的措施，在所有負荷條件下都可有效減少NOx排放。將定量廢氣引入柴油機進氣系統中，再循環到燃燒室內，有利于點火延遲，增加參與反應物質的熱容量以及CO2，H2O，N2等惰性氣體的對氧氣的稀釋作用，從而可降低燃燒最高溫度，減少NOx的生成。

2.3可變進氣渦流技術

通過對于可變進氣的氣流的改變，也能夠在一定程度上提高發動機的工作性能及工作效率。依靠此種方式在技術上的可操性使在機器內部的進氣旋渦中安裝渦流的控制閥，通過依靠閥門來進行渦流的調節。此種措施在渦流的使用過程中具有非常有效的作用，能夠在很大的程度上對渦流進行有效的調節，還能夠在一定程度上增加渦流的流量系數，能有效的提高渦流的燃燒性能。

3在用農用柴油機排放治理的對策

3.1加強檢測維修，，確保柴油機良好技術狀態

要保證在用農用柴油機車排放達標，就必須確保柴油機具有良好的技術狀態。但有時柴油機排放性能下降的外在癥狀并不明顯，不易直接發現，因，必須強化柴油機的檢測與維修。為使在用柴油機車的排放快速、經濟地達標，治理可按“優化調校、專項維護、技術改造或大修”3個層次進行。（1）“優化調校”即對柴油機的可調參數進行兼顧排放性、動力性和經濟性的合理調校。主要內容包括檢查和校正氣門伺隙、配氣相位、供油時間、噴油提前角、噴油壓力、噴油嘴的噴油量、噴油霧化質量、最大供油量的調校等。（2）“專項維護”即對影響柴油機排放性能的零部件進行清潔、更換或維修，如清潔空氣、燃油、機油濾清器和排氣消聲器、鉸磨氣門、更換缸筒、活塞及活塞環，更換噴油器，校修噴油泵等。（3）“技術改造”即在不改變原柴油機主要結構的基礎上，采用新技術、新工藝、新裝置，實現舊機改新機，其性能指標達到或超過原機的水平。“大修”即用修理或更換零部件的方法，恢復柴油機完好技術狀況的恢復性修理。對于治理排放超標的在用柴油機車應采用先易后難、由表及里和充分利用檢測手段的方法進行。首先進行合理調校，排除因調校不當導致排放超標的故障。如果檢測排放仍不能達標，則應進一步地檢測診斷，根據需要進行專項維護。至于柴油機需要技術改造或大修，要根據機車的使用年限、技術狀態和費用等進行綜合分析。而對于排放超標、沒有修復價值的機車，要強制報廢。

3.2噴油系統優化

噴油系統的優化主要包括以下幾個方面：（1）噴油器應選用低慣量型，這樣針閥的開啟速度會有很大提升并且斷油速度明顯；（2）采油機加速過程中時常“冒藍煙”，可以適當將高壓油管內直徑調小，高壓油泵的選用采用小柱結構。

3.3應用渦輪增壓技術和增壓中冷技術進行排放性能的提升

（1）渦輪增壓技術。在農用柴油機性能的使用過程中，可以通過渦輪增壓技術來提高渦輪的運行效率。此技術在汽車發動機中已經得到了廣泛的應用。在發動機中添加渦輪增壓器。其主要的作用就是作為一個空氣泵，對發動機使用過程中產生的廢氣進行驅動，提高柴油發動機的運行效率。（2）增壓中冷技術。在進行柴油機的渦輪增壓的過程中，隨著發動機渦輪增壓器的進氣量的增加，使得渦輪增壓器的出口的溫度得到了大大的升高。由于溫度的升高，在一定程度上會限制空氣的進氣量，由于發動機內的空氣的進氣量的減少，會在一定程度上降低柴油發動機的使用性能，需要對柴油發動機的渦輪增壓技術進行冷卻。在進行柴油機的增壓冷卻技術中，可以通過兩種方式進行冷卻，第一種是利用柴油機內部的冷卻循環技術對柴油機的渦輪溫度進行降低，另一種是通過外界的空氣對渦輪溫度進行降低。在用外界空氣進行壓縮機冷卻時，主要將吸收的空氣進行收集，通過以散熱器的形式，將冷空氣通過風扇動力的形式進行冷卻。安裝的位置一半在柴油發動機的水箱旁，冷卻的溫度應控制在50-60℃。在此項溫度的情況下能夠很好的提高渦輪增壓的性能。采用廢氣渦輪增壓一般可降低燃油消耗3%～10%，一般高速柴油機采用增壓可提高功率30%，采用中冷技術可進一步提高50%～60%。目前，農用柴油機一般均采用該項技術來達到國Ⅱ排放要求。

結語

農用柴油機是農業運輸以及農業機械的基礎，在發展農業之時，還要注重農村生態環境的建設，解決農用柴油機的排放問題，改善柴油機排放控制技術，緩解廢氣對空氣的破壞，給人們的生活帶來更健康的環境。

參考文獻

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（作者單位：洛陽西苑車輛與動力檢驗所有限公司）