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柴油机的排气污染物主要是PM和NOx,高达汽油机的50倍之多,所以对柴油机排气污染物的控制主要集中在对PM和NOx的控制上。相应的控制方法分为机内控制技术和机外控制技术,国内外对PM的控制主要是通过优化燃烧和采用微粒捕集器(DPF)进行捕集的方法,对于NOx的控制主要是运用选择性催化还原技术(SCR)和废气再循环技术(EGR)进行控制。由于柴油机的燃烧属于富氧燃烧,可用氧化催化转化器(OCC)进行处理,消耗微粒中的可溶性有机成分SOF来降低微粒排放,同时也降低HC和CO的排放。虽然氧化催化转化器对微粒的净化效果远远不如微粒捕集器,但由于碳氢化合物的起燃温度较低(在170℃以下就可再生),所以氧化催化转化器不需要昂贵的再生系统,投资费用较低。而用在氧化催化剂中的催化剂有贵金属催化剂和近年来关注的稀土催化剂,贵金属催化剂抗硫中毒能力不如稀土,实验表明钙钛矿型复合氧化物催化剂催化效果比较好,而且我国稀土资源丰富,所以本文选用了钙钛矿型复合氧化物La0.9K0.1Co03作为催化剂。但无论是贵金属催化剂还是稀土催化剂,其催化效果都很大程度低依赖于柴油机的排气温度,而柴油机的排气温度是比较低的,尤其是中轻型柴油机,一般在中低转速和负荷的工况下,排气温度很难达到催化剂比较好的工作温度,所以本文提出了电加热催化剂的方案,即在柴油机排气温度低的情况下用电加热的方式来提高催化剂的温度以改善催化效果,采用的电加热装置为不锈钢电热管,并在发动机台架上做了对比实验,在同样的工况下对比不对催化剂加热和对其加热之后柴油机排放的变化情况,验证电加热方案的可行性,实验结果表明,当电加热温度上升到400℃以上,催化剂的催化效果明显改善,尤其对NOx的催还转化效率明显提高。最后本文针对电加热温度的控制做了分析,提出了简单可靠的继电器控制的方法和精确度高的PID闭环控制方法,通过对比这两种控制方法和对本文电加热系统特性和要求的分析,认为采取继电器控制的方法对电加热温度进行控制是比较合适的。