關(guān)于自制柴油發(fā)動機(jī)尾氣凈化處理裝置理論的探討

陳豆

摘要：柴油發(fā)動機(jī)是當(dāng)前我國非公路機(jī)械的主要動力設(shè)備，在國家綠色發(fā)展理念下，加強(qiáng)柴油發(fā)動機(jī)尾氣凈化處理裝置的研究有著重要意義，是降低柴油發(fā)動機(jī)運行過程中所產(chǎn)生環(huán)境污染的關(guān)鍵舉措。本文對柴油發(fā)動機(jī)污染產(chǎn)生的主要類型加以分析，探究柴油發(fā)動機(jī)尾氣凈化處理裝置的基本原理，并提出一種自制柴油發(fā)動機(jī)尾氣凈化處理裝置的設(shè)計理論，以降低柴油發(fā)動機(jī)的尾氣污染。

關(guān)鍵詞：柴油發(fā)動機(jī);尾氣污染;凈化處理裝置;基本原理

柴油發(fā)動機(jī)是當(dāng)前我國社會發(fā)展中兩大非公路用機(jī)動設(shè)備發(fā)動機(jī)類型之一，對于我國機(jī)械工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展有著重要意義。而在柴油發(fā)動機(jī)的實際使用中，其運行產(chǎn)生的尾氣也會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染，尤其是近年國家發(fā)展中機(jī)械化程度的不斷提升，柴油發(fā)動機(jī)的使用量也逐漸增高。這就更需要注重對柴油發(fā)動機(jī)尾氣凈化處理裝置的研究，以降低柴油發(fā)動機(jī)使用的環(huán)境污染影響。

一、柴油發(fā)動機(jī)尾氣污染的主要類型

柴油發(fā)動機(jī)主要應(yīng)用于非公路用機(jī)動設(shè)備，尤其是在我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，大量農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備都以柴油發(fā)動機(jī)作為動力設(shè)備，包括了拖拉機(jī)、裝載機(jī)、挖掘機(jī)、推土機(jī)、抽水機(jī)等等，甚至在發(fā)電廠中，也主要使用柴油發(fā)點機(jī)組。而在柴油發(fā)電機(jī)的實際運行中，其排放的尾氣也會帶來嚴(yán)重的污染問題，而其造成環(huán)境污染的主要類型就包含以下方面：

第一，氮氧化合物污染。在柴油發(fā)動機(jī)運行的過程中，會釋放大量的氮氧化合物，主要就包含了NO和NO2，高濃度的NO可引起中樞神經(jīng)的癱瘓及痙孿;NO2有特殊刺激性臭味，引起肺水腫的同時，引起獨具特點的閉塞性纖維性支氣管炎。同時，NO和NO2不僅會對人體產(chǎn)生嚴(yán)重危害，也會導(dǎo)致自然環(huán)境的嚴(yán)重污染，破壞臭氧層，導(dǎo)致溫室效應(yīng)的產(chǎn)生。因此，在柴油發(fā)動機(jī)尾氣凈化處理裝置的研究過程中，就需要注重對尾氣中NO和NO2物質(zhì)的凈化處理，以降低尾氣對自然環(huán)境的影響。

第二，顆粒污染。顆粒污染也是柴油發(fā)動機(jī)造成環(huán)境污染的關(guān)鍵因素，同時也會對人體產(chǎn)生嚴(yán)重的污染危害。根據(jù)柴油發(fā)動機(jī)尾氣中顆粒物的不同直徑，對人體產(chǎn)生的危害也存在差異，具體如下： 2nm以下的碳煙吸入肺部后會沉積起來，而0.1-0.5nm的碳煙對人體危害最大除了致癌作用外，這種碳煙吸入肺部，還會導(dǎo)致慢性病、肺氣腫、皮膚病及變態(tài)性疾病。同時，柴油發(fā)動機(jī)尾氣中顆粒物的大量排放，也會大致霧霾天氣的產(chǎn)生，嚴(yán)重威脅大氣環(huán)境，給環(huán)境保護(hù)工作的發(fā)展帶來巨大沖擊。當(dāng)前環(huán)境保護(hù)工作開展中，對于大氣環(huán)境中顆粒污染物的治理高度重視，而加強(qiáng)對柴油發(fā)動機(jī)尾氣中顆粒污染物的凈化與處理，就是踐行我國綠色發(fā)展理念要求的關(guān)鍵。

第三，一氧化碳污染。一氧化碳也是柴油發(fā)動機(jī)尾氣排放中主要的污染性氣體，一氧化碳的大量排放不僅會對自然生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響，對于人體的危害更加嚴(yán)重，近年來我國一氧化碳中毒事件屢有發(fā)生。一氧化碳物質(zhì)在發(fā)展過程中，極易通過人類的呼吸進(jìn)入肺部，并且被人體內(nèi)部血液被吸收之后則可以與人體內(nèi)部血紅蛋白相互結(jié)合，最終造成人體內(nèi)部組織缺氧，嚴(yán)重甚至?xí)斐扇梭w中毒死亡。第四，碳?xì)浠衔镂廴尽８鶕?jù)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，在柴油發(fā)動機(jī)的尾氣中，所含有的污染物質(zhì)大概占尾氣總排放量的0.3%，其中包含有0.2%的一氧化氮（NO）、0.01%的二氧化氮（NO2）、0.01%的二氧化硫（SO2）、0.03%的碳?xì)浠衔铮℉C）、和小于0.01%的PM[1]。所以，碳?xì)浠衔镔|(zhì)同樣是柴油發(fā)動設(shè)備所產(chǎn)生尾氣的主要污染物質(zhì)和成分，并且內(nèi)燃發(fā)動設(shè)備所排出廢氣物質(zhì)大多數(shù)包含烴類物質(zhì)，所以該物質(zhì)基礎(chǔ)成分高達(dá)200多種，比如：苯并芘物質(zhì)、硝荃稀物質(zhì)、甲醛物質(zhì)、乙烯物質(zhì)以及丙烯醛物質(zhì)等，所以該物質(zhì)的重要成分對于人體產(chǎn)生了何種影響，現(xiàn)階段還比較混亂。但是經(jīng)過詳細(xì)探索和研究最終得出相關(guān)結(jié)論：苯并芘物質(zhì)以及硝荃烯物質(zhì)普遍具有一定致癌性。加上現(xiàn)階段甲醛物質(zhì)、丙烯醛物質(zhì)則對于人體的眼睛以及呼吸器官具有強(qiáng)烈的刺激性，而乙稀物質(zhì)在常見濃度環(huán)境下，還會傷害農(nóng)作物以及植物等 [2]。

二、自制柴油發(fā)動機(jī)尾氣凈化處理裝置理論的基本原則

隨著我國農(nóng)業(yè)和工業(yè)發(fā)展中柴油發(fā)動機(jī)使用量的逐漸增多，在綠色發(fā)展理念下對于其尾氣凈化處理的關(guān)注程度也不斷提升。但是自制柴油發(fā)動機(jī)尾氣凈化處理裝置的實際過程中，也必須遵循其基本原則，避免因為尾氣凈化處理裝置的使用而對柴油發(fā)動機(jī)的運行產(chǎn)生影響，甚至增加柴油發(fā)動機(jī)運行的安全隱患。資質(zhì)柴油發(fā)動機(jī)尾氣凈化處理裝置理論的基本原則主要包含以下幾個方面：

第一，經(jīng)濟(jì)性原則。尾氣凈化裝置作為柴油發(fā)動機(jī)的附屬系統(tǒng)，在裝置的設(shè)計與制作過程中，必須注重對其經(jīng)濟(jì)性的把控，避免其裝置的設(shè)計與制作成本過高而影響裝置的使用及推廣。因此，在自制柴油發(fā)動機(jī)尾氣凈化處理裝置的實際過程中，就需要根據(jù)尾氣中所含有的污染物質(zhì)，針對性選擇凈化方式，遵循尾氣凈化處理的基本原則，全面保障裝置的制作成本能夠滿足實際使用需求[3]。

第二，不影響發(fā)動機(jī)的基本性能。柴油發(fā)動機(jī)作為農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備或者工業(yè)機(jī)械設(shè)備的動力源，其動力會直接影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展以及工業(yè)生產(chǎn)活動，一旦柴油發(fā)動機(jī)的動力受到影響，就會對生產(chǎn)工作發(fā)展產(chǎn)生不利影響。因此，在自制柴油發(fā)動機(jī)尾氣凈化處理裝置的實際過程中，也需要注重發(fā)動機(jī)動力問題的思考，避免因為尾氣凈化處理裝置的使用而造成發(fā)動機(jī)本身的動力受到影響。

第三，保證裝置的適用性。在柴油發(fā)動機(jī)尾氣凈化處理裝置的制作中，也需要充分考慮柴油發(fā)動機(jī)型號的差異，盡可能兼顧凈化裝置的適用性，達(dá)到一裝置通用的地步，以此實現(xiàn)對柴油發(fā)動機(jī)尾氣問題的全面處理，降低尾氣對人體以及環(huán)境的污染危害，在柴油發(fā)動機(jī)廣泛使用的情況下，保證生態(tài)環(huán)境安全。

三、自制柴油發(fā)動機(jī)尾氣凈化處理裝置理論的要點總結(jié)

柴油發(fā)動機(jī)尾氣的主要污染物質(zhì)包含了NOx、PM、CO以及HC等，在自制柴油發(fā)動機(jī)尾氣凈化處理裝置的過程中，就需要針對上述幾種污染物質(zhì)進(jìn)行凈化裝置的設(shè)計與制作，保證柴油發(fā)動機(jī)尾氣凈化處理的高效進(jìn)行。因此，自制柴油發(fā)動機(jī)尾氣凈化處理裝置的基本內(nèi)容就包含以下方面：

第一，尾氣顆粒凈化處理裝置設(shè)計。顆粒污染作為柴油發(fā)動機(jī)尾氣污染的主要原因，在本次凈化處理裝置的設(shè)計與制作中，其基本原理就是高速旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，通過機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，實現(xiàn)對尾氣中顆粒污染物的沉降處理，將之沉降到過濾器之中，以此實現(xiàn)顆粒污染物與氣體污染物的分離。本次設(shè)計中，柴油發(fā)動機(jī)凈化裝置主要由離心力分離機(jī)構(gòu)以及二次過濾機(jī)構(gòu)兩部分組成，將凈化裝置的進(jìn)氣口和出氣口連接在柴油發(fā)動機(jī)的尾氣排氣管路上，然后根據(jù)其凈化原理，實現(xiàn)對尾氣中顆粒污染物的沉降凈化處理。該裝置的實際運行過程中，未經(jīng)過凈化的尾氣通過進(jìn)氣口接入到分離葉輪，在分離葉輪高速旋轉(zhuǎn)的帶動作用下，實現(xiàn)柴油發(fā)動機(jī)尾氣中固體顆粒與氣體污染物的分離。經(jīng)過初次分離后的尾氣經(jīng)過石棉網(wǎng)進(jìn)行二次過濾，然后經(jīng)由出氣口排出，其具體過程如圖一所示。

該尾氣凈化裝置具有著拆裝方便的基本特點，并且其內(nèi)部過濾凈化裝置能夠進(jìn)行多次拆洗并循環(huán)使用，這就全面保障了凈化裝置的適用性和經(jīng)濟(jì)性，能夠滿足柴油發(fā)動機(jī)尾氣中顆粒污染物凈化的實際需求。

第二，尾氣污染氣體凈化處理裝置。除了顆粒污染物外，柴油發(fā)動機(jī)尾氣中所含有的NOx、CO以及HC等也是導(dǎo)致環(huán)境污染的主要原因，因此也需要注重對氣體污染物的處理。因此，該凈化裝置有關(guān)氣體污染物的凈化處理裝置主要就是讓發(fā)動機(jī)的尾氣排入水中，使得尾氣中的污染性氣體與水進(jìn)行中和后不再排入空氣中，同時尾氣中部分顆粒也會因溶于水而進(jìn)行二次凈化，如圖二所示。經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)，通過凈化水箱的設(shè)計與使用，能夠?qū)崿F(xiàn)對柴油發(fā)動機(jī)尾氣中各種污染性氣體的有效中和，降低尾氣對環(huán)境及人體的污染危害，并且其適用性較高，能夠

滿足柴油發(fā)動機(jī)尾氣中污染性氣體凈化處理的實際需求。

結(jié)束語：

綜上所述，柴油發(fā)動機(jī)尾氣凈化處理裝置的應(yīng)用有著重要意義，能夠全面降低柴油發(fā)動機(jī)的環(huán)境污染問題。在自制柴油發(fā)動機(jī)尾氣凈化處理裝置的實際過程中，也需要注重對其基本原則要求的思考，根據(jù)其尾氣中所存在的污染性問題，采用針對性的解決對策，實現(xiàn)凈化處理裝置的設(shè)計制作。

參考文獻(xiàn)

[1]劉文強(qiáng)， 王巍， 邵慶然. 自制柴油發(fā)動機(jī)尾氣凈化處理裝置理論思考[J]. 內(nèi)燃機(jī)與配件， 2020（11）：2-2.

[2]王迎輝， 張昊男， 郭秀榮，等. NTP凈化柴油車尾氣的發(fā)展現(xiàn)狀及前景分析[J]. 節(jié)能技術(shù)， 2019， 37（4）：5-5.