关于自制柴油发动机尾气净化处理装置理论的探讨

陈豆

摘要：柴油发动机是当前我国非公路机械的主要动力设备，在国家绿色发展理念下，加强柴油发动机尾气净化处理装置的研究有着重要意义，是降低柴油发动机运行过程中所产生环境污染的关键举措。本文对柴油发动机污染产生的主要类型加以分析，探究柴油发动机尾气净化处理装置的基本原理，并提出一种自制柴油发动机尾气净化处理装置的设计理论，以降低柴油发动机的尾气污染。

关键词：柴油發动机;尾气污染;净化处理装置;基本原理

柴油发动机是当前我国社会发展中两大非公路用机动设备发动机类型之一，对于我国机械工程产业发展有着重要意义。而在柴油发动机的实际使用中，其运行产生的尾气也会对生态环境产生严重污染，尤其是近年国家发展中机械化程度的不断提升，柴油发动机的使用量也逐渐增高。这就更需要注重对柴油发动机尾气净化处理装置的研究，以降低柴油发动机使用的环境污染影响。

一、柴油发动机尾气污染的主要类型

柴油发动机主要应用于非公路用机动设备，尤其是在我国农业产业发展中，大量农业机械设备都以柴油发动机作为动力设备，包括了拖拉机、装载机、挖掘机、推土机、抽水机等等，甚至在发电厂中，也主要使用柴油发点机组。而在柴油发电机的实际运行中，其排放的尾气也会带来严重的污染问题，而其造成环境污染的主要类型就包含以下方面：

第一，氮氧化合物污染。在柴油发动机运行的过程中，会释放大量的氮氧化合物，主要就包含了NO和NO2，高浓度的NO可引起中枢神经的瘫痪及痉孪;NO2有特殊刺激性臭味，引起肺水肿的同时，引起独具特点的闭塞性纤维性支气管炎。同时，NO和NO2不仅会对人体产生严重危害，也会导致自然环境的严重污染，破坏臭氧层，导致温室效应的产生。因此，在柴油发动机尾气净化处理装置的研究过程中，就需要注重对尾气中NO和NO2物质的净化处理，以降低尾气对自然环境的影响。

第二，颗粒污染。颗粒污染也是柴油发动机造成环境污染的关键因素，同时也会对人体产生严重的污染危害。根据柴油发动机尾气中颗粒物的不同直径，对人体产生的危害也存在差异，具体如下： 2nm以下的碳烟吸入肺部后会沉积起来，而0.1-0.5nm的碳烟对人体危害最大除了致癌作用外，这种碳烟吸入肺部，还会导致慢性病、肺气肿、皮肤病及变态性疾病。同时，柴油发动机尾气中颗粒物的大量排放，也会大致雾霾天气的产生，严重威胁大气环境，给环境保护工作的发展带来巨大冲击。当前环境保护工作开展中，对于大气环境中颗粒污染物的治理高度重视，而加强对柴油发动机尾气中颗粒污染物的净化与处理，就是践行我国绿色发展理念要求的关键。

第三，一氧化碳污染。一氧化碳也是柴油发动机尾气排放中主要的污染性气体，一氧化碳的大量排放不仅会对自然生态环境产生影响，对于人体的危害更加严重，近年来我国一氧化碳中毒事件屡有发生。一氧化碳物质在发展过程中，极易通过人类的呼吸进入肺部，并且被人体内部血液被吸收之后则可以与人体内部血红蛋白相互结合，最终造成人体内部组织缺氧，严重甚至会造成人体中毒死亡。第四，碳氢化合物污染。根据相关研究发现，在柴油发动机的尾气中，所含有的污染物质大概占尾气总排放量的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%的碳氢化合物（HC）、和小于0.01%的PM[1]。所以，碳氢化合物质同样是柴油发动设备所产生尾气的主要污染物质和成分，并且内燃发动设备所排出废气物质大多数包含烃类物质，所以该物质基础成分高达200多种，比如：苯并芘物质、硝荃稀物质、甲醛物质、乙烯物质以及丙烯醛物质等，所以该物质的重要成分对于人体产生了何种影响，现阶段还比较混乱。但是经过详细探索和研究最终得出相关结论：苯并芘物质以及硝荃烯物质普遍具有一定致癌性。加上现阶段甲醛物质、丙烯醛物质则对于人体的眼睛以及呼吸器官具有强烈的刺激性，而乙稀物质在常见浓度环境下，还会伤害农作物以及植物等 [2]。

二、自制柴油发动机尾气净化处理装置理论的基本原则

随着我国农业和工业发展中柴油发动机使用量的逐渐增多，在绿色发展理念下对于其尾气净化处理的关注程度也不断提升。但是自制柴油发动机尾气净化处理装置的实际过程中，也必须遵循其基本原则，避免因为尾气净化处理装置的使用而对柴油发动机的运行产生影响，甚至增加柴油发动机运行的安全隐患。资质柴油发动机尾气净化处理装置理论的基本原则主要包含以下几个方面：

第一，经济性原则。尾气净化装置作为柴油发动机的附属系统，在装置的设计与制作过程中，必须注重对其经济性的把控，避免其装置的设计与制作成本过高而影响装置的使用及推广。因此，在自制柴油发动机尾气净化处理装置的实际过程中，就需要根据尾气中所含有的污染物质，针对性选择净化方式，遵循尾气净化处理的基本原则，全面保障装置的制作成本能够满足实际使用需求[3]。

第二，不影响发动机的基本性能。柴油发动机作为农业机械设备或者工业机械设备的动力源，其动力会直接影响农业生产发展以及工业生产活动，一旦柴油发动机的动力受到影响，就会对生产工作发展产生不利影响。因此，在自制柴油发动机尾气净化处理装置的实际过程中，也需要注重发动机动力问题的思考，避免因为尾气净化处理装置的使用而造成发动机本身的动力受到影响。

第三，保证装置的适用性。在柴油发动机尾气净化处理装置的制作中，也需要充分考虑柴油发动机型号的差异，尽可能兼顾净化装置的适用性，达到一装置通用的地步，以此实现对柴油发动机尾气问题的全面处理，降低尾气对人体以及环境的污染危害，在柴油发动机广泛使用的情况下，保证生态环境安全。

三、自制柴油发动机尾气净化处理装置理论的要点总结

柴油发动机尾气的主要污染物质包含了NOx、PM、CO以及HC等，在自制柴油发动机尾气净化处理装置的过程中，就需要针对上述几种污染物质进行净化装置的设计与制作，保证柴油发动机尾气净化处理的高效进行。因此，自制柴油发动机尾气净化处理装置的基本内容就包含以下方面：

第一，尾气颗粒净化处理装置设计。颗粒污染作为柴油发动机尾气污染的主要原因，在本次净化处理装置的设计与制作中，其基本原理就是高速旋转机构，通过机构旋轉产生的离心力，实现对尾气中颗粒污染物的沉降处理，将之沉降到过滤器之中，以此实现颗粒污染物与气体污染物的分离。本次设计中，柴油发动机净化装置主要由离心力分离机构以及二次过滤机构两部分组成，将净化装置的进气口和出气口连接在柴油发动机的尾气排气管路上，然后根据其净化原理，实现对尾气中颗粒污染物的沉降净化处理。该装置的实际运行过程中，未经过净化的尾气通过进气口接入到分离叶轮，在分离叶轮高速旋转的带动作用下，实现柴油发动机尾气中固体颗粒与气体污染物的分离。经过初次分离后的尾气经过石棉网进行二次过滤，然后经由出气口排出，其具体过程如图一所示。

该尾气净化装置具有着拆装方便的基本特点，并且其内部过滤净化装置能够进行多次拆洗并循环使用，这就全面保障了净化装置的适用性和经济性，能够满足柴油发动机尾气中颗粒污染物净化的实际需求。

第二，尾气污染气体净化处理装置。除了颗粒污染物外，柴油发动机尾气中所含有的NOx、CO以及HC等也是导致环境污染的主要原因，因此也需要注重对气体污染物的处理。因此，该净化装置有关气体污染物的净化处理装置主要就是让发动机的尾气排入水中，使得尾气中的污染性气体与水进行中和后不再排入空气中，同时尾气中部分颗粒也会因溶于水而进行二次净化，如图二所示。经过试验发现，通过净化水箱的设计与使用，能够实现对柴油发动机尾气中各种污染性气体的有效中和，降低尾气对环境及人体的污染危害，并且其适用性较高，能够

满足柴油发动机尾气中污染性气体净化处理的实际需求。

结束语：

综上所述，柴油发动机尾气净化处理装置的应用有着重要意义，能够全面降低柴油发动机的环境污染问题。在自制柴油发动机尾气净化处理装置的实际过程中，也需要注重对其基本原则要求的思考，根据其尾气中所存在的污染性问题，采用针对性的解决对策，实现净化处理装置的设计制作。

参考文献

[1]刘文强， 王巍， 邵庆然. 自制柴油发动机尾气净化处理装置理论思考[J]. 内燃机与配件， 2020（11）：2-2.

[2]王迎辉， 张昊男， 郭秀荣，等. NTP净化柴油车尾气的发展现状及前景分析[J]. 节能技术， 2019， 37（4）：5-5.