惠州康明斯发电机油气混合不均匀，燃料无法完全燃烧，引起分解为以碳为主的颗粒。同时，与柴油机相比，康明斯柴油发电机的过大空气系数很高，且燃烧中出现局部高温，引起氮氧化物（NOx）大量生成，但一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）的排放比柴油机低得多，燃油经济性也非常好。由此可以看出，优化东风康明斯发电机的排放性能，具体解除如何减小氮氧化物（NOx）和微粒。

　　合资康明斯发电机在缓燃期中燃烧温度达到最大，直接影响到氮氧化物（NOx）的生成量。同时缓燃期中，若康明斯发电机还在喷油，且喷到高温废气区，或者混合气过浓，都会致使因缺氧而生成微粒。

　　因此，从机内净化的角度，可以通过调整最高温度与燃油浓度的关系，减轻氮氧化物（NOx）的生成。可采用多气门技术、增压中冷技术、控制喷油速率和废气再循环。通过调节喷油或组织气流，使燃料迅速而完全地燃烧，减小微粒的生成。可采用废气涡轮增压技术、提升喷射压力、改良燃烧室组成、减轻机油消耗、使用低硫燃油、控制喷油步骤和调节燃油量。

　　根据增压的方式不同，深圳康明斯发电机的增压可分为：机械增压、气波增压、废气涡轮增压、复合增压。其中废气涡轮增压是利用重庆康明斯发电机排出的具有一定能量的废气进入涡轮并膨胀作功，废气涡轮的全部容量用于驱动与涡轮机同轴旋转的压气机，在压气机中将新鲜空气压缩后再送人汽缸，如图1所示。

　　废气涡轮增压器可提高东莞康明斯发电机的进气密度，提升东莞康明斯发电机的充量。一般合资康明斯发电机多采用径流式，以满足高速度及偏高响应性能的要求。增压器的压气机部分一般都采用单极离心式构成，而涡轮增压装置，可分为定压涡轮增压系统和脉冲涡轮增压系统。其中，定压增压装置对排气利用率低，低速转矩特征和加载性能较差，适合低增压时使用。脉冲涡轮增压装置低增压时对废气利用率相对偏高，扫气功能明显，排气管容积小，对负载变化敏感，动态响应好，结构复杂。合资康明斯发电机，对加载性能和转矩特征要求过高，因此多采用脉冲涡轮增压装置。

　　与机械增压相比，废气涡轮增压不消耗由康明斯柴油发电机曲轴输出的功率，不影响康明斯发电机功率，不会增加燃油消耗。与气波增压相比，其增压压力高，可达0.4MPa，用于康明斯柴油发电机时单机容量大于35kW，且技术相对成熟，已实现产品化。与复合增压相比，其构成简单，易控制，更适于合资康明斯发电机使用。使用废气涡轮增压器，惠州康明斯发电机经过必要的改装，可使功率提升30%～50%，燃油消耗率减小5%左右，有利于改良整机的动力性、经济性和排放性能。

　　但废气涡轮增压技术也存在一定的短处。首先，低转速时性能不良。当深圳康明斯发电机处于过低速度时，带动涡轮机所发生的功率也会减少，引起压气机的增压压力相应减小，增压效果不佳。其次，加载响应慢。因为使用废气带动增压器，东风康明斯发电机至少经过一个循环排出废气量才会增加，才会反映到增压器上，因此瞬间响应性不良。再次，对进、排气压力的敏感度高。当气缸排气量过小，增压器会产生喘震。当气缸排量过大，增压器会出现堵塞。这两种非正常工况均会影响增压器的增压压力及工作效率。

　　合资康明斯发电机中CO是燃料不完全燃烧的产物，详细在局部缺氧或低温下形成。康明斯柴油发电机一般作业在稀燃因素下，涡轮增压技术使过大空气系数变大，燃料雾化和混合得到改良，使燃料燃烧更充分，CO排放进一步降低。

　　东风康明斯发电机中的HC主要是由原始燃料分子、分解的燃料分子以及燃烧反应中的中间化合物所构成，小部分由窜人汽缸的润滑油生成。增压后进气密度增加，过量空气系数变大，可以提升燃油雾化品质，减少沉积于燃烧室壁面上的燃油，HC排放降低。

　　NOx的生成主要取决于燃烧程序中的浓度、温度和反应时间。东风康明斯发电机单纯增压后，因过大空气系数增大和燃烧温度升高而致使NOx排放增加。因此常在增压同时配合减少压缩比、推迟喷油、废气再循环等方式，减轻NOx的排放。采用进气中冷技术可以大大减少增压后进气温度，高效控制燃烧温度，利于降低NOx。

　　影响微粒生成的缘由较复杂，主要受过大空气系数、燃油雾化品质、喷油速率、燃烧过程和燃油质量影响。通常有利于减轻NOx的途径都不利于微粒的排放。增压后，进气密度增加，充量增大，配合中冷技术、高压燃油喷射、电喷共轨喷射、多气门技术等，可更有效地控制微粒的排放。

　　CO2是重要的温室气体，可引起全球气温升高。同时，CO2的排放也是衡量康明斯发电机燃油经济性的指标。增压深圳康明斯发电机充分利用了废气的能量，经济性高，整机的平均有效压力增加，CO2排放优于柴油机。

　　可变截面涡轮增压是未来有发展潜力的一种增压技术。由于传统的涡轮增压器不能随速度、负荷的变化调整喷嘴截面，可以满足高速度的良好作业，但无法满足低速度的良好工作，低速度时的增压效率较低。可变截面涡轮可在低转速时减少涡轮喷嘴面积，达到提升增压压力的效果，保证低速度时的良好工作。

　　为通晓决NOx排放，发生了废气再循环装置（EGR），构成框图如图2所示。其机理是将一部分废气导入燃烧室，增加燃烧室内气体的热功率，减轻燃烧气体的最高温度，从而抑制NOx排放。

　　从20世纪70年代开始，国外就开始了废气再循环装置的讨论，现在一些康明斯发电机上已经安装了EGR系统，为重庆康明斯发电机达到欧Ⅳ标准奠定了基本。

　　对于增压中冷合资康明斯发电机，通常有以下两种方式：从涡轮前取气回流到压气机后的EGR系统；从涡轮后取气回流到压气机前的EGR系统。涡轮增压康明斯柴油发电机的冷却再循环组成布置适宜采用前一种方式，可避免产生再循环废气污染压气机和中冷器，减少淤塞和腐蚀问题，同时防范EGR随工况变化响应滞后。

　　因为东莞康明斯发电机过氧燃烧，直喷式惠州康明斯发电机的EGR率超过40%，非直喷式可达25%。为防范微粒出现，中、低负荷常采用较大的EGR率，全负荷不采用EGR，以保证惠州康明斯发电机的动力性和燃油经济性。当速度提升时减少EGR率，保证较多新鲜空气的进入，由实验标定测得最佳的EGR脉谱。

　　对EGR率的精准控制多采用电子信号。根据广州康明斯发电机的转速信号、油泵齿条信号（即供油量）和水温信号等，按预先设定好的脉谱改变EGR率。因柴油进、排烟管间压差较小，深圳康明斯发电机的E－GR回流管直径较大，且康明斯发电机所需的EGR率偏高，可在进气管上加节气门，低负荷时，通过进气节流达到增加进、排烟管间压差。同时，采用冷EGR，可进一步减少NOx的排放。惠州康明斯发电机排气中的SO2会生成硫酸，对EGR装置的管路和阀门以及气缸壁面形成腐蚀，应选取高质量润滑油和低硫柴油。

　　废气再循环技术减轻了燃烧室内可达到的最高燃烧温度，降低了进气充量，从而抑制NOx的排放。实验表明，当东风康明斯发电机的速度一定时，废气中NOx的比例，会随废气再循环率的增加而减小。当深圳康明斯发电机处于不一样负荷时，NOx排放下降率与EGR率呈近似线性关系。较大的废气再循环率会致使深圳康明斯发电机供电不足，在中高负载时，EGR率过低，在小负荷时，EGR率较高，根据不同的工况，选定适当的EGR率。

　　当东莞康明斯发电机的转速一定期，微粒排放量会随EGR率的变化而变化。一般来说，废气的引入会造成进入汽缸的新鲜空气减少，易造成局部缺氧和燃料燃烧不完全，引起微粒的增加。随着EGR率的增加，康明斯发电机排出的微粒也随之增加。但实际上中、高负载时，喷油较多，燃烧时间较短，E－GR率对过量空气系数的影响较大，微粒增加幅度较大。在小负载时，喷油较少，EGR率对过度空气系数的影响相对减弱，微粒增加的趋势也相对较小。与NOx的线性关系不同，微粒排放量增加率与EGR率关系为二次响应，因此微粒增加比例相对更大。

　　随着废气的引入，NOx排放会减小，微粒值会升高，负荷较大的工况微粒增加的趋势很明显，应限制高负载工况下的EGR率。同时，带有EGR系统的广州康明斯发电机排气微粒中的HC成分较少。需综合NOx和微粒两方面选定适当的EGR率。

　　随着EGR率的增加，康明斯发电机尾气中HC与CO的排放变化关系较为一致，呈现上升趋势。在合资康明斯发电机速度一定的情况下，随着EGR率增加，HC和CO均为燃料燃烧不充分所发生的排放物。当充入汽缸内的废气增加，必然引起参与燃烧的氧气量相对降低，燃料燃烧因素恶化。HC排放在中高负荷时呈现增加趋势，在小负载时呈现下降趋势。HC排放具体来自滞燃期内形成的极稀混合气，因此HC排放与滞燃期时间长短有关。负荷越低，滞燃期内形成的极稀混合气越多，东莞康明斯发电机排气中HC的浓度越高。在同样低负载时，废气回流率越大，加热进气的作用越明显，滞燃期将缩短，对改进HC排放有利。

　　试验表明，当合资康明斯发电机的废气再循环率增加，过量空气系数有所降低，但CO2的排放量及燃油消耗率只有很小波动，基本保持不变。

　　在欧美发达国家，EGR在柴油机和轻型东莞康明斯发电机领域已是一种成熟的工业技术，发展方向是将其完善：如何将EGR技术与颗粒捕捉技术、电控高压喷油技术、进气富氧技术等密切结合起来，使各种有害排放物全面减轻；怎样实现EGR率变工况时的精准控制以及动态响应特点的提高都是以后的研究重点。为达到欧Ⅳ标准，EGR率还需进一步提升，EGR应用于增压康明斯柴油发电机时，腐蚀性问题和进排压逆差问题需要讨论，以得到一个比较理想的解除办法。在重型惠州康明斯发电机领域，运用EGR的问题更多更复杂，在重型康明斯柴油发电机过高负载情形下，随着EGR率的增加微粒排放增加载度加快，深圳康明斯发电机的耐久性和可靠性受到影响。目前EGR在重型深圳康明斯发电机的应用是国外的一个重点研究方向，可以预见在不远的将来，EGR将在重型合资康明斯发电机领域得到广泛的应用。

　　以上两种手段是通过改变广州康明斯发电机燃烧室内的燃烧方式达到降低NOx或者微粒的目的。但是，因NOx与微粒的排放规律常常相悖，通常是减轻一种而另一种随之增加，因此，可以考虑通过改良燃料的方式来达到既减少NOx又降低微粒。

　　实验表明，东风康明斯发电机掺烧LPG后，由于LPG在进气道与空气混合，较为均匀，燃烧流程中的局部缺氧情形得到改进，微粒的排放得到抑制。NOx、HC、CO会随LPG加入量及工况的变化而变化。NOx排放在中小负荷时随LPG量增大而减小，全负载工况时，LPG量较少，NOx随LPG量增大而减小宁德康明斯发电机。当LPG量继续增大，NOx排放略有升高。HC、CO排放随LPG量增大而升高，可通过减少供油提前角来降低排放。

　　天然气是一种比较易损的燃料，CNG/柴油双燃料广州康明斯发电机已经产品化。例如用少量柴油引燃天然气的合资康明斯发电机，其混合气为预混燃烧，燃烧程序中产生很多着火点，燃烧中局部缺氧现状得到改良，减少了微粒的排放。同时燃烧转速更快，选取适当的天燃气、柴油比例，可以减小NOx的排放量。

　　氢气是一种热值很高的物质，氢气在燃烧步骤中，火焰传播速度很快，不会出现HC、CO和CO2，是一种十分清洗的燃料，而且资源极其丰富。当惠州康明斯发电机掺氢燃烧时，可大大改良燃烧情况。等离子体制氢技术在发电机组上有运用前景，可以为东风康明斯发电机供应富氢气体，提升热效率，同时氢气燃烧转速快，可以缩短滞燃期，可以抑制NOx的排放。目前，等离子体制氢技术在柴油机上应用有所进步，在重庆康明斯发电机上也会有不错的效果。

　　随着能源的紧缺，会有更多的新型燃料参与到优化深圳康明斯发电机燃烧的策略中。通过改善燃料的品质和结构，改善缸内燃烧步骤，以提高康明斯柴油发电机效率和排放性能，一定会有十分广阔的前景。

　　（1）使用废气涡轮增压技术，可以提升燃油的经济性，减轻HC、CO和微粒的排放，但会恶化NOx的排放。因此需要通过加装后处置设备，才可以全面降低各种排放物。

　　（2）废气再循环技术详细关于惠州康明斯发电机稀燃产生大量NOx排放，可显着减小NOx的排放量，相比会增加其他排放物的生成量，尤其是微粒的排放随EGR率升高，快速增加，配合微粒捕捉器排放效果会有改良。

　　（3）通过掺烧其他燃。