0引言

拖拉机是农业生产的主要工具，拖拉机的能源消耗占农业生产能源消耗的比重较大。做好拖拉机的节能减排，可降低农业生产成本，增加农民收入，减少污染物的排放，促进农业可持续发展。拖拉机的节能减排主要通过提高燃油利用率，提高发动机功率，减少发动机有害物质的排放，对排放的尾气进行循环利用，利用化学手段对有害排放物进行无害化处理。主要的技术包括涡轮增压技术，高压共轨技术，废气再循环技术，催化脱硝技术等。

1 涡轮增压技术

1.1 涡轮增压的原理

涡轮增压技术现在主要用的是废气涡轮增压系统，它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量就可以增加发动机的输出功率。

1.2涡轮增压的特点

加装废气涡轮增压器后的发动机功率及扭矩要增加20%一30%。由于涡轮增压器回收了废气的能量，增加了进气量，提高了发动机的机械效率和热效率，安装涡轮增压的发动机油耗降低5% - 10%，安装涡轮增压后，发动机排气噪声相对减少，排气烟度及排气中的有害成分也减少，减少了污染。

1.3 涡轮增压的主要部件

涡轮增压比传统的发动机增加的主要部件包括涡轮增压器和中冷器，中冷器是增压系统的一部分。当大量空气被压缩后会产生很高的热量，从而使空气膨胀，密度降低，同时也会使发动机温度过高造成损坏。为了得到更高的容积效率，需要在注入气缸之前对高温空气进行冷却。这就需要加装一个散热器，原理类似于水箱散热器，将高温高压空气分散到许多细小的管道里，而管道外有常温空气高速流过，从而达到降温目的（可以将气体温度从150℃降到50℃左右）。由于这个散热器位于发动机和涡轮增压器之间，所以又称作中间冷却器，简称中冷器。

2高压共轨技术

2.1 高压共轨的原理

高压共轨是指柴油机电控共轨式柴油喷射系统，在这个系统中，高压油泵和喷油器之间有一个大容积的共轨管，高压油泵把油输送进共轨管中并维持一定的压力，共轨管通过高压油管分别与每个喷油嘴相连，喷油器上的电磁阀控制喷油的开始和结束，喷油时间与喷油压力决定喷油量，“高压”是指喷油系统压力比传统柴油机要高出3倍，最高能达到200 MPa（而传统柴油机喷油压力在60 -70 MPa），压力大，雾化好，燃烧充分，从而提高了动力性，最终达到省油的目的。“电控”是指喷油系统由电脑控制，ECU（俗称电脑）对每个喷油嘴的喷油量、喷油时刻进行精确控制，能使柴油机的燃油经济性和动力性达到最佳的平衡，而传统的柴油机则是由机械控制，控制精度无法得以保证。

2.2 高压共轨技术特点

改善了柴油机的动力性、经济性、排放性和工作可靠性，它比传统增压柴油机燃烧效率提高8%、二氧化碳排放低10%、噪音下降15%，彻底改变了柴油机在人们心目中“噪音大、冒黑烟”的形象。对喷油定时的控制精度高，反应速度快，改进了柴油机的调整控制；柴油机具有自我保护功能和故障诊断功能；控制策略灵活。

2.3 高压共轨系统的组成

高压共轨系统由五部分组成，即高压油泵、共轨腔及高压油管、喷油器、电控单元、各类传感器和执行器。

3 废气再循环技术( EGR)

3.1 废气再循环技术原理

所谓EGR，即Exhaust Gas Recirculation，是废气再循环系统的英文简称，它的重要功用是将柴油机产生的废气的一小部分再送回气缸。再循环废气由于具有惰性，会延缓燃烧过程，达到减少NOx的生成量的效果（NOx在高温富氧的环境下产生），EGR对降低氮氧化物排放十分有效，根据测试可减少氮氧化物90%以上。最终完成了发动机排放程度的提升。

3.2废气再循环技术的特点

发动机控制电脑即ECU根据发动机的转速、负荷（节气门开度）、温度、进气流量、排气流量，温度控制电磁阀适时地打开，进气管真空度经电磁阀进入EGR阀真空膜室，膜片拉杆将EGR阀门打开，排气中的少部分废气经EGR阀进入进气系统，与混合气混合后进入气缸参与燃烧。少部分废气进入气缸参与混合气的燃烧，降低了燃烧时气缸中的温度，因NOx是在高温条件下生成的，故抑制了NOx的再次生成，从而降低了废气中的NOx的含量。但是，过度的废气参与再循环，将会影响混合气的着火性能，从而影响发动机的动力性，特别是在发动机怠速、低速、小负荷及冷机时，再循环的废气会明显地影响发动机性能。所以，当发动机在怠速、低速、小负荷及冷机时，ECU控制废气不参与再循环，避免发动机性能受到影响；当发动机超过一定的转速、负荷及达到一定的温度时，ECU控制少部分废气参与再循环，而且，参与再循环的废气量根据发动机转速、负荷、温度及废气温度的不同而不同，以达到废气中的NOx最低。EGR发动机要求燃油的硫含量要低于500 ppm，柴油中硫含量高，燃油燃烧后产生的二氧化碳跟水结合在一起腐蚀EGR通道，导致EGR的损坏。

3.3废气再循环主要零部件

包括ECU、各种传感器（包括水温传感器、进气温度压力传感器、转速传感器、油门位置传感器等）、电磁阀、EGR阀等。

4 SCR废气脱硝技术

4.1 SCR废气脱硝技术原理

SCR是Selective catalytic reduction的缩写，是有选择性催化还原法，在反应过程中，NH3和NOx反应生成N2和H20。

4.2 SCR废气脱硝技术的特点

采用尿素- SCR净化方案的发动机，其燃油消耗可节省5% -7%，扣除因使用尿素而增加的费用，还有节油2%~3%的优势。在不同的发动机工作环境下，SCR能降低氮氧化物排放65% -99%。这种技术适合我国高含硫柴油。SCR在拖拉机上的使用需要增加SCR本身的重量，还要增加尿素贮液罐和尿素的重量。

4.3工艺流程

SCR废气脱硫装置主要由尿素水溶液储罐、输送装置、计量装置、喷射装置、催化器以及温度和排气传感器等组成。尿素溶液的喷射量是根据柴油机的工况、催化器温度和环境状态来精确计量的。氨气与NO。发生催化氧化还原反应，将NOx还原为无害的N2和H20。

5结束语

随着国际社会对环境保护的日益重视，各国都制定了越来越严格的法规用来控制发动机能源的消耗和发动机的有害废气。新的环境政策促使各农机生产厂商采取不同的应对措施，来实现节能减排，今后越来越多的新技术将用在拖拉机制造中。

黑龙江省绥滨县农机化学校 李金华

农机使用与维修2012年第5期

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