农用柴油机排放性能研究

徐瑞 万继武 杨红梅 吴广

摘要：今年来，经济的发展，人们逐渐意识到可持续发展的重要。农用柴油机广泛应用于农业生产中，由于柴油机燃料所排放的废气给空气带来了更多的污染，给环境造成了较大的压力，所以解决农用柴油机排放问题迫在眉睫。本文就农用柴油机排放性能展开探讨。

关键词：农用柴油机；排放性能；研究

引言

与汽油机相比，柴油机具有优良的动力性、经济性和可靠性，因而在农机动力上应用得较为广泛。它主要用来作为固定作业（排灌、发电和农副产品加工等）、拖拉机、三轮和四轮运输车、农用汽车以及小型船舶等的动力。但因其产品质量不高，又长期在恶劣环境下工作，并且缺少必要的日常维护，所以它的油耗和污染物排放要比正常条件下要高。

1农用柴油机工作原理及污染问题

柴油机的工作原理是将燃料燃烧的热能，通过活塞转化为机械动能的过程。柴油机是内燃发动机，整个过程都在内部进行，极大的减少了热量损失。柴油机的工作要经过4个过程，包括进气冲程、压缩冲程、燃烧膨胀冲程以及排气冲程。四个过程的循环工作才产生了源源不断的动力，排气冲程作为循环的最后一个环节，其作用就是将内部废气排出，为填进新鲜空气提供空间。现阶段的柴油机排放的有害气体多为氮氧化合物、一氧化碳、二氧化硫以及一些细微颗粒等。这些都是柴油燃烧反应的产物以及燃烧不完全所产生的气体。当大量的有害气体被排放到空气中时，有较大几率造成植物以及农作物的死亡，空气中的一氧化碳浓度以及二氧化硫浓度较高时，极易引发人体中毒、窒息等危害。另外颗粒物的增多会导致人们吸入肺部，进而引发肺病、慢性病或癌症等。所以小型农用柴油机排放污染问题是急需解决的。

2农用柴油机使用的节气技术

2.1可变进气管长度技术

对于农用柴油机性能的优化过程中，可以通过调节柴油机进气管的长度来对运行效率进行优化。一般来说，都会在柴油机进气管的内部进行阀门的安装，安装的数量在1-3个。通过开闭阀门来完成对于进气管道长度的改变。阀门开关的数量根据发动机运行的工况而定，不同的进气系统会有不同的压缩波的波长，通过阀门的改变使进气量满足其所需要的气流。在压缩波和机器匹配的情况下，使得气缸内的气流能够进行正常的工作，并且机器的工作的扭矩会得到有效的匹配，在最合适的情况下来获得机器的最大扭矩，以此来达到农用柴油机节能的效果。此种方法在实际的实施过程中具有简单的操作性特点，只需要在结构上增加柴油机的进气管道即可，并在空气滤芯内进行圆筒的加装，圆筒的容积需要与气缸的容积相等。此种节油方式在额定功率或者超负荷工作的情况下会有更好的效果。

2.2采用废气再循环（EGR）技术

采用废气再循环是降低NOx排放的一项极为有效的措施，在所有负荷条件下都可有效减少NOx排放。将定量废气引入柴油机进气系统中，再循环到燃烧室内，有利于点火延迟，增加参与反应物质的热容量以及CO2，H2O，N2等惰性气体的对氧气的稀释作用，从而可降低燃烧最高温度，减少NOx的生成。

2.3可变进气涡流技术

通过对于可变进气的气流的改变，也能够在一定程度上提高发动机的工作性能及工作效率。依靠此种方式在技术上的可操性使在机器内部的进气旋涡中安装涡流的控制阀，通过依靠阀门来进行涡流的调节。此种措施在涡流的使用过程中具有非常有效的作用，能够在很大的程度上对涡流进行有效的调节，还能够在一定程度上增加涡流的流量系数，能有效的提高涡流的燃烧性能。

3在用农用柴油机排放治理的对策

3.1加强检测维修，，确保柴油机良好技术状态

要保证在用农用柴油机车排放达标，就必须确保柴油机具有良好的技术状态。但有时柴油机排放性能下降的外在症状并不明显，不易直接发现，因，必须强化柴油机的检测与维修。为使在用柴油机车的排放快速、经济地达标，治理可按“优化调校、专项维护、技术改造或大修”3个层次进行。（1）“优化调校”即对柴油机的可调参数进行兼顾排放性、动力性和经济性的合理调校。主要内容包括检查和校正气门伺隙、配气相位、供油时间、喷油提前角、喷油压力、喷油嘴的喷油量、喷油雾化质量、最大供油量的调校等。（2）“专项维护”即对影响柴油机排放性能的零部件进行清洁、更换或维修，如清洁空气、燃油、机油滤清器和排气消声器、铰磨气门、更换缸筒、活塞及活塞环，更换喷油器，校修喷油泵等。（3）“技术改造”即在不改变原柴油机主要结构的基础上，采用新技术、新工艺、新装置，实现旧机改新机，其性能指标达到或超过原机的水平。“大修”即用修理或更换零部件的方法，恢复柴油机完好技术状况的恢复性修理。對于治理排放超标的在用柴油机车应采用先易后难、由表及里和充分利用检测手段的方法进行。首先进行合理调校，排除因调校不当导致排放超标的故障。如果检测排放仍不能达标，则应进一步地检测诊断，根据需要进行专项维护。至于柴油机需要技术改造或大修，要根据机车的使用年限、技术状态和费用等进行综合分析。而对于排放超标、没有修复价值的机车，要强制报废。

3.2喷油系统优化

喷油系统的优化主要包括以下几个方面：（1）喷油器应选用低惯量型，这样针阀的开启速度会有很大提升并且断油速度明显；（2）采油机加速过程中时常“冒蓝烟”，可以适当将高压油管内直径调小，高压油泵的选用采用小柱结构。

3.3应用涡轮增压技术和增压中冷技术进行排放性能的提升

（1）涡轮增压技术。在农用柴油机性能的使用过程中，可以通过涡轮增压技术来提高涡轮的运行效率。此技术在汽车发动机中已经得到了广泛的应用。在发动机中添加涡轮增压器。其主要的作用就是作为一个空气泵，对发动机使用过程中产生的废气进行驱动，提高柴油发动机的运行效率。（2）增压中冷技术。在进行柴油机的涡轮增压的过程中，随着发动机涡轮增压器的进气量的增加，使得涡轮增压器的出口的温度得到了大大的升高。由于温度的升高，在一定程度上会限制空气的进气量，由于发动机内的空气的进气量的减少，会在一定程度上降低柴油发动机的使用性能，需要对柴油发动机的涡轮增压技术进行冷却。在进行柴油机的增压冷却技术中，可以通过两种方式进行冷却，第一种是利用柴油机内部的冷却循环技术对柴油机的涡轮温度进行降低，另一种是通过外界的空气对涡轮温度进行降低。在用外界空气进行压缩机冷却时，主要将吸收的空气进行收集，通过以散热器的形式，将冷空气通过风扇动力的形式进行冷却。安装的位置一半在柴油发动机的水箱旁，冷却的温度应控制在50-60℃。在此项温度的情况下能够很好的提高涡轮增压的性能。采用废气涡轮增压一般可降低燃油消耗3%～10%，一般高速柴油机采用增压可提高功率30%，采用中冷技术可进一步提高50%～60%。目前，农用柴油机一般均采用该项技术来达到国Ⅱ排放要求。

结语

农用柴油机是农业运输以及农业机械的基础，在发展农业之时，还要注重农村生态环境的建设，解决农用柴油机的排放问题，改善柴油机排放控制技术，缓解废气对空气的破坏，给人们的生活带来更健康的环境。

参考文献

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[3] 张振乾，官春云.菜籽油生物柴油的生产方法研究进展[J].农业工程学报，2015（2）：304-308.

（作者单位：洛阳西苑车辆与动力检验所有限公司）