由于井下工作特殊条件的限制，对无轨运输系统的动力总成都有一定的特殊要求。《MT990-2006矿用防爆柴油机通用技术条件》中规定，防爆柴油机的任一表面温度不得超过150℃，排气温度不得超过70℃；排气未经稀释CO和NOx排放浓度不应超过许可值0.1%和0.08%。尽管防爆柴油机先进技术不断向前发展，但单纯的机内净化技术很难满足矿用防爆柴油机通用技术条件要求，因此，需要借助机外净化措施即加装后处理设备来实现防爆柴油机的排放控制。那我们来看一下加装排放净化装置前后的排放对比。

排放特性对比

（1）CO排放

      内燃机排气中的CO是烃燃料在燃烧过程中生成的中间产物，是燃油在气缸中不充分燃烧所致。柴油机的特征是燃油与空气混合不均匀，其燃烧总有局部缺氧和低温的地方，并且燃烧时间较短，导致不充分燃烧，从而生成CO。

      防爆柴油机原机与加装后处理设备DOC和CDPF的CO排放对比图，如图2所示。由图2可见看出，在中低负荷时CO的排放量很低，只有在大负荷时，由于氧浓度变低和喷油后期的供油量增加，反应时间短，使CO急剧增加。

      加装后处理设备DOC、CDPF和DOC+CDPF后，防爆柴油机的CO排放明显降低，平均分别降低91.2%、85.3%和97.1%，并且随着负荷的增加，转换效率越好。这是因为低负荷时排气温度较低，而后处理设备DOC和CDPF在温度低于150℃时，其贵金属催化剂Pt和Pd基本不起作用；随着负荷的逐渐升高，排气温度升高，后处理设备对CO的氧化效果也随着温度的升高而变好。对于DOC+CDPF耦合设备，由于这两个设备内部都有贵金属催化剂涂层，为CO的氧化提供可更好的条件，同时由于前端DOC发生的化学反应，如表3所示。其反应是氧化反应放出热量，为CDPF中的CO氧化提供了高温环境。所以，加装后处理设备DOC、CDPF和DOC+CDPF后，CO排放均降低，并且加装DOC+CDPF耦合设备后对CO排放的改善效果优于单独使用DOC和CDPF时的效果。

（2）NOx排放

      内燃机排气中的NOx主要有NO和NO2，通常主要研究NO。NO的来源有三种：

      （1）高温富氧条件下产生的热NO，也是尾气排放中NO的主要来源；

      （2）发生在预混合富燃料混合气中的激发NO，在尾气排放中占很小的成分；

      （3）燃料中自带的燃料NO，生成量也是很小。故在研究内燃机排气中的NOx是主要研究热NO含量。

      防爆柴油机原机与加装后处理设备DOC和CDPF的NOx排放对比图，如图3所示。由图3可以看出随着负荷的增加，NOx的排放量不同程度的都显著增加，这主要是因为，随着负荷的增加，排气背压和排气温度都升高，可燃混合气的空燃比减小，高温高压环境导致NOx排放量增加。但当负荷超过一定值的时候，NOx排放量不增反降，这主要是因为缸内缺氧导致的燃烧恶化，高温和缺氧两条件对NOx的影响相互抵消，甚至超过高温的影响。

      加装后处理设备DOC和DOC+CDPF后，防爆柴油机的NOx排放明显降低，平均分别降低37.3%和25.5%，这主要不是因为后处理设备进行了催化反应，由表3可知，氮氧化为经过后处理设备只是把NO氧化成NO2，其总的NOx几乎不变，而是因为加装后处理设备后，影响了排气背压，进而影响了缸内燃烧，加装后处理DOC和DOC+CDPF耦合设备后，排气背压变小，排气温度也变小，由热NO的生成条件可知，NO生成量减少。但加装后处理设备CDPF后，防爆柴油机的NOx排放变化不大，平均降低2.5%，中低负荷时甚至高于原机。这主要是因为加装后处理设备CDPF后，排气背压升高，缸内燃烧恶化，燃烧产物在缸内停留时间增加，导致NOx生成量增加。

（3）PM排放

      柴油机颗粒物（PM）主要由干碳烟（DS）、可溶性有机物（SOF）和硫酸盐三部分组成，其中SOF占（35~45）%，产生于高温缺氧条件下的碳烟为PM的主要成分，碳烟主要是长碳链分子在特定环境下裂解形成。

      防爆柴油机原机与加装后处理设备DOC和CDPF的PM排放对比图，如图4所示。由图4可以看出随着负荷的增加，PM的排放量逐渐升高，这主要是因为随着负荷的增加，空燃比和温度较高，创造了裂解和脱氢的有利条件，使碳烟排放增加。加装后处理设备DOC、CDPF和DOC+CDPF后，防爆柴油机的PM排放明显降低，不透光烟度平均分别降低13%、92.2%和96.8%，这是因为，后处理设备DOC含有Pt、Pd、Rh贵金属氧化催化剂，可以催化氧化PM中的一些SOF，从而降低PM的排放量，而与PM中的DS并没有发生反应，所以DOC降低PM排放量效果并不是很好；后处理设备CDPF也含有贵金属氧化催化剂，用来降低被动再生温度，当尾气经过CDPF时，经过壁流式蜂窝陶瓷过滤体时，进行捕集，当温度达到200℃时，开始被动再生，由于试验时间短，所以捕集效果好，且没有使发动机背压增加，若要长时间单独使用CDPF，会有堵塞过滤器的可能；同时加装DOC+CDPF耦合设备时，两者都涂有的贵金属催化剂提高了对PM的被动再生能力，同时前边的DOC所发生的氧化反应放出大量的热，为CDPF提供了高温环境，更有利于净化PM。