（环境工程专业论文）非平衡等离子体净化汽车尾气的实验研究.pdf

江苏太擘硕士季位论文 a b s t 戳l c t t o d a y ，e n v i r o m n e n t a lp o l l u t i o ni sam a i np r o b l e m v em e e t w f i t ht h er a p i d d e v e l o p m e n to f o u re c o n o m y ，a i rp o l l u t i o nc a u s e db yg a se m i s s i o no f al a r g aa m o l n l t o f a u t o m o b i l e sh a sl e dt o1 1 1 0 r ea n dm o r es e r i o u sp r o b l e r o s t h e r ea r em a n yk i n d so f t e c h n i q u e sm v eb e e na p p l i e dt or e m o v ep o l l u t a n t sf r o mt h ee x h a u s tg a s t b u tt h e i r i n h e r e n ti i m i t a t i o n sr e s t r i c tt h e i ra p p l i c a t i o n t h ep o l l u t i o no f t h ee x h a u s tg a si sa n i m p o r t a n tt a s ki n 廿l ee n v i n 3 r m l e n tp r o t e c t i o n n o n * t h e r m a lp l a s m a ，w l i c ho f f e r s c o n s i d e r a b l ea d v a n t a g ei ni i m i t i n gt h ep o l l u t i o no fe x h a u s tg a s ，c a nr e m o v et h e m a j o rp o l l u t i n gc o n s t i t u e n t so f n o x ， s o m er e s u l t sh a v eb e e ng o t t e nf r o mt h ee x p e r i m e n to ns i m u l a t i n gg a sa n d e x h a u s tg a s0 f g a s c t i n ee n g i n e ： las e to fe x p e r i m e n t a ls y s t e mh a sb e e nc o n d u c t e db yu s i n gh i 曲v o l t a g et o d r i v e a d i s c h a r g e t u b e a n d a d i e l e c t r i c b a r r i e r d i s c h a r g er e a c t o r h a s b e e n d e s i g n e d 、 w h i c hp r o d u c en o n t h e m a a lp l a s m a ，t h e nu s e dt od e c o m p o s et h ep o l l u t a n t s 2f r o mt h ee x p e r i m e n t ，w eh a v eg o tt h er e m o v a lr a t eo f n o xa saf u n c t i o no f t h e i n p u tv o l t a g eo f t h ed i s c h a r g e ，t h ei n i t i a l l yf e dn o xc o n c e n t r a t i o na n dt h ef l u xo f t h e m i x e dg a s 3 ，a d d i t i o n a l l y ，w eh a v em a d ear e s e a r c hf o rt h ed i s c h a r g el o b e sc o n s t r u c t i o n a n dm a t e r i a l ，t h ed i f f e r e n ti n s u l a t e dm e d i a ma n dt h ed i f f e r e n ts i z eo fd i s c h a r g e t u b u s 4 t h eu o n , c e n t r a t i o no fn 0 。i se f f e c t u a lb yr e d u c e de l e c t r i cf i e l dw h e nt h e o r i g i n a lc o n c e n t r a t i o ni sf i x e d ，t h ec o n c e n t r a t i o no fn od e c r e a s es h a r p l yw h e nt h e 船l d i n c r e a s e n or e d u c t i o nr a t eo f n o zi u e r e a s e d i s t i n c t l yb e c a u s eo f t h eo x i d a t i o n o fn 0 b u tt h ec o n c e n t r a t i o no fn 0 xi sr e d u c e d ，a n dt h er e d u c t i o nr a t eo fn o ki s 5 4 ， 5 t h ee x p e r i m e n td a t u ms h o wt h a tt h ef l o wo fe x h a u s tg a sa n dt h ei n i t i a l c o u c e n t r a 蛙o nc a f f e c tr e d u c t i o nr a t e + w h e nt h ef l o wr a t ea n dt h ei n i t i a l c o n c e n t r a t i o nb e c o m el a r g e r ，t h er e d u c t i o nr a t eo f n o x d r o p s 6t r e a t i n ge x h a u s tg a sw i t hd i e l e c t r i cb a r r i e rd i s c h a r g ew i l lb e c o m eo n eo ft h e m o s te f f c c t i v em e t h o d si nt h ef n t u r e t h ee x p r i m e n tr e s u l t ss h o wt h a tb o r e re f f e c t sc a n b ea r a i n e dw h e nt h et e c h n o l o g yi sa p p l i e dt ot r e a te x h a u s t ，w h i c hi sam o s tp r o m i s i n g a f f e r - t r e a t m e 矗m e t h o df o fa n t o n i o b i l ee x h a l s t k e yw o r d s ：n o n - t h e r m a lp l a s m a ，d i e l e c t r i cb a r r i e rd i s c h a r g e ，r e d u c t i o n ， e x h a u s tg a s 疆 江苏大学硕士学位论文 图l - l 图2 - 1 图2 2 图3 - 1 图3 - 2 图3 - 3 图3 4 图3 - 5 图3 - 6 图3 - 7 图3 8 圈4 1 图目录 n o , 净化技术效果比较 非平衡等离子化学反应中的能量传递过程 n t p 的物理模型简化 脉冲电源原理示意图。 典型的介质阻挡放电原理结构示意图 介质阻挡放电的微放电电流电压波形 n o 与h c 的化学反应机理。 n o 、n o ：的之间的转化浓度。 ”o 参与的硝酸化合物的澎成 内燃机排气处理简图 n 0 2 浓度对再生效果的影响。 介质阻挡的结构图 图4 - 2 微观放电圈 图4 3 图4 - 4 图4 5 图4 6 图4 7 图4 - 8 圈4 - 9 图5 1 图5 - 2 图5 - 3 图5 - 4 图5 5 圈5 - 6 图5 7 图5 - 8 两种介质放电下的电流脉冲 高频高压电源原理倚国 6 2 2 。2 3 2 4 3 0 3 0 3 1 3 2 介质阻挡放电下的电压电流图。 放电电压与n o 分解率的关系图 普通填充式反应器简圈。 含绝缘介质的填充式反应器简圈 放电间隙与n o 分解率的关系 实验流程示意图 放电管结构示意图 3 3 。3 5 3 6 。3 8 3 8 3 8 3 9 4 0 4 0 4 0 4 3 4 4 n o 初始浓度为5 9 0 p p m 时n o 去除率随放电电压的变化4 5 n o 初始浓度为4 2 0 p p m 时n o 去除率随放电电压的变化4 5 n o 初始浓度为2 9 0 p p m 时n o 去除率随放电电压的变化4 5 n o 初始浓度为5 9 0 p p m 时n o 去除率随工作气体流量的变化4 6 n o 初始浓度为4 2 0 p p m 时n o 去除率随工作气体流量的变化4 6 n o 初始浓度为2 9 0 p p m 时n o 去除率随工作气体流量的变化4 6 v 江苏大学硕士学位论文 图5 9 圈5 - 1 0 图s 1 l 图5 1 2 图5 1 3 图5 1 4 图5 - 1 5 图5 1 6 图5 1 7 图5 1 8 图5 1 9 图5 - 2 0 图5 - 2 1 圈5 2 2 图5 2 3 图5 2 4 图6 1 圈6 2 图6 3 图6 - 4 图6 5 图6 6 图6 7 图6 8 图6 9 在放电电压在9 5 k v 下n o 去除率随浓度变化的曲线 在放电电压在1 1 4 i 【v 下n o 去除率随浓度变化的曲线 在放电电压在1 2 6 k v 下n o 去除率随浓度变化的曲线 在放电电压在1 4 3 k v 下n o 去除率随浓度变化的曲线。 在放电电压在1 6 k v 下n o 去除率随浓度变化的曲线 在放电电压在1 7 8 k v 下n o 去除率随浓度变化的曲线 在放电电压在1 2 6 k v 下n o 去除率随浓度变化的曲线 在放电电压在1 7 8 k v 下n o 去除率醢浓度变化的曲线。 在放电电压在9 5 k v 下n o 去除率随浓度变化的曲线 在放电电压在1 2 8 k v 下n o 去除率随浓度变化的曲线。 在放电电压在1 7 6 k v 下n o 去除率随浓度变化的曲线 在放电电压在1 7 6 k v 下n o 去除率随浓度变化的曲线 在放电电压在1 7 6 k v 下n o 去除率随浓度变化的曲线。 n o 初始浓度为2 9 0 p p m 时，n o 去除率随气体流量的变化的曲线 n o 初始浓度为4 2 0 p p m 时，n o 去除率随气体流量的变化的曲线 n o 初始浓度为5 9 0 p p m 时，n o 去除率随气体流量的变化的曲线 非平衡等离子体分解尾气实验流程 等离子体反应器结构 4 7 4 7 4 8 4 8 4 8 4 9 折合电场强度与n o 浓度关系曲线( n o 初始浓度2 9 5p p m ) 。5 8 折合电场强度与n o ：浓度关系曲线。 折合电场强度与n o , 浓度关系嗌线 n o x 初始浓度3 0 0p p m ) 5 9 电离放电折合电场强度与n o ，净化率净化的关系 电离放电折合电场强度与n o 。净化率净化的关系 气体流速与n o x 脱除率关系 电离放电处理时间与n o 。分解率的关系 v i 6 0 6 1 6 1 6 2 曲卯轧 乳轧敛敛黔豁钳弱 江苏大学硕士学位论文 表目录 表1 _ 1 欧洲汽车尾气排放标准 表1 - 2 欧洲柴油机排气限制标准 表3 - 1 三种低温等离子体放电形式的特征参量 表3 - 2 徽放电的主要特征。 表3 - 3 综合了微放电主要特性和一些参量的关系 表3 - 4 主要的等离子体反应。 2 1 2 5 2 6 2 7 表4 - l 高压脉冲电晕等离子体降解甲苯、= 甲苯3 9 表6 1 脱除n o 、n o ：实验测试数据表 表6 - 2 时间与n o x 分解率关系实数据表。 v 5 8 6 2 江苏大学硕士学位论文 1 1 选题背景及意义 第一章绪论 在不断追求高效益的今天，能源问题在全球范围内得到了相当大的关注。随 着科技的进步，人们越来越认识到自身环境的宝贵。珍惜能源，保护环境，实现 人类的可持续发展，是二十一世纪世界各国发展的共同目标。以柴油机和汽油机 为主的交通运载工具不仅是地球上有限石化能源消耗的大户，而且是大气污染的 主要来源。据初步调查，在我国大城市中，由汽车排放造成的一氧化碳、碳氢化 合物的污染已占总量的6 0 7 0 ，氮氧化合物已占3 0 左右，对城市居民的健 康造成了严重的威胁i lj 。为此我国政府的相关部门提出“发展清洁汽车，调整能 源结构，减少环境污染，改善大气质量”等重要指示，并把发展清洁环保汽车作 为本世纪我国汽车工业发展的一个重要方向。这对实现我国国民经济的可持续发 展有着十分重要的意义。 柴油机凭着优越的的动力性、经济性，在载重汽车、工程机械、农业机械、 船舶等领域得到了十分广泛的应用。近年来，高速柴油机在轻型车和轿车上的应 用比例也不断提高。并且，国家已经颁布了严格的法规强制控制车辆的污染排放。 因此，内燃机的排放达标问题，将是推进内燃机发展的关键。在控制排放技术的 研究上，尽管在近年来有了较快发展，但是从总体上看，柴油机的控制技术落后 于汽油机，我国汽车控制技术的发展要落后于欧美国家。降低汽车尾气的排放的 问题，成为汽车制造商和相关研究单位面前急待解决的难题。 汽车尾气的排放控制，从已有的技术，大体可以分为机内净化和机外净化两类。 机内净化如：直喷技术、超高压电控喷射、废气再循环( e g r ) 、改进燃烧室、改 善燃油品质等。这些技术的应用对降低排放起到了相当大的作用，但是单纯的机内 净化，是不能根本上消除有害排放的，更不能满足未来越来越严格的排放法规的要 求。配备必要的后处理系统来净化汽车尾气，将会显得越来越重要。这是减少汽车 尾气有害排放简便有效的方法，也是国外实现汽车排气净化行之多年的途径。 关于后处理方案，从目前的研究进展来看，具有实用化前景的有n o x 还原催化 转化器、氧化催化转化器、微粒捕捉器。在进行技术转化的过程中，一些技术在其 江苏大学硕士学位论文 它领域的“移植”，也获得了很强的生命力。比如等离子体技术在环境污染处理方面 的应用研究就引起了人们极大的关注。其中许多技术已经商品化，并取得了较好的 经济效益和社会效益，由此被认为是环境污染物处理领域内很有发展前景的技术之 - - 12 1 。但是把该技术应用于汽车尾气处理中，才刚刚起步。国内外利用脉冲电晕放 电脱除发动机尾气排放中的c o 、h c 、和n o 。排放取得了一定的成果例，在提高捕 集效率上，效果令人满意。其主要依据在于柴油机排气微粒中有7 0 - 8 0 ( 以质量 计) 是带电的，可以采用强制荷电机制捕集。其中，m i n n e s t o t a 大学的d b k i t t l e s o n t 4 1 6 j 等人对柴油机微粒的物理特性和电特性做了大量的基础研究工作，并且取得了很好 的实验室效果。大连理工大学内燃机实验室设计的静电高压装置。碳粒去除效率可 达8 0 以上。在处理n o x 方面，基本上是与催化剂结合，难度上要比处理微粒大， 而且存在很多微观化学反应机理不明，难以形成理论指导。尽管该技术还处在实验 室阶段，但在尾气处理领域内，吸引着很多专家、学者的浓厚兴趣。 本文在对以往该技术总结分析的基础上，详细考察在汽车尾气环境下非平衡 等离子体的作用机理，提出了一种新的处理汽车尾气有害排放的后处理方法，即 利用非平衡等离子体( n t p ) ，来降低汽车尾气有害排放。经过研究设计，通过 实验反复探讨了反应器的构造、电源参数以及效果之间的关系，提出了一些建设 性的意见，为该项技术的实用化做了一些前期开发工作。 1 2 汽车尾气的排放控制 柴油机的尾气成分与汽油机不同【7 一】，柴油机排放中c o 和h c 较低，一般 只有汽油机排放的十分之一：n o x 排放量与汽油机大致处于同一水平，而柴油 机微粒排放量却是汽油机的几十倍。尤其是冒黑烟问题，一直令人头疼。微粒这 种有害污染物，成分相当复杂，按照美国环保局( e p a ) 的定义分析，它包括以 碳元素为主的干碳烟( d s ) ，可溶性有机成分( s o f ) 和硫酸盐以及硫酸盐结合 的水及其它物质。在对一些柴油机的微粒粒径的统计结果表明，按质量计算，柴 油机排气中9 0 左右的微粒直径小于l l i m 且大多在o 0 1 0 3 岬。由于这些粒 径很小的微粒会长期悬浮在空气中，容易进入人体呼吸道，会导致慢性肺病，甚 至致癌。所以未来的排放法规对微粒的排放限制也会相当的严格( 可以比较欧i i i 和欧法规对p m 的要求) 。另一个“隐形杀手”就是n o ；。氮氧化物( n 0 。) 是内燃 2 江苏大学硕士学位论文 机排放气体中的有害物之一，它有几种不同形式：一氧化氮( n o ) 、二氧化氮( n 0 2 ) 、 一氧化二氮( n 2 0 ) 、三氧化二氮( n 2 0 3 ) 、四氧化二氮( n 2 0 4 ) 和五氧化二氮( n 2 0 5 ) 。 其中n o 和n 0 2 是重要的大气污染物。氮氧化物叫o x ) 引起的环境问题和人体健 康的危害主要有以下几方面： ( 1 ) n o 。对人体的致毒作用。危害最大的是n 0 2 ，主要影响呼吸系统，可 引起支气管炎和肺气肿等疾病。 ( 2 ) n o 。对植物的损害。 ( 3 ) n o 。是形成酸雨、酸雾的主要污染物。 ( 4 ) n o 。与碳氢化合物可形成光化学烟雾。 ( 5 ) n o 。参与臭氧层的破坏。 所以，在大气环境的治理方面，n o 。的控制和治理尤为重要，因此n o 。的排 放控制是汽车排放控制的主要目标。 1 2 1 柴油机排放控制 柴油机与汽油机在经济活动和国民生活中，发挥着越来越重要的作用。尤其 是柴油机的高燃油经济性和低排放性特点，使汽车柴油化成为不可逆转的国际潮 流。目前欧洲有2 0 的轿车和9 0 的商用车采用柴油机，日本有9 2 的轿车和 3 8 的商用车采用柴油机，美国大部分商用车采用柴油机，我国的柴油车发展比 较晚，9 0 年代以来国产柴油车由7 5 8 万辆增加到4 2 5 8 万辆，在总产量中的比 例从1 4 8 8 增加到2 6 1 6 ，其中，柴油货车的比例超过了5 0 。发展新的柴油 车有广阔的前景，但是，随着全球环境保护意识的提高，柴油机有害排放物对人 类健康和环境的危害已引起人们的广泛关注。柴油机的有害排放物主要是微粒物 ( p m ) 和氮氧化物( n o 。) ，其n o 。的排放量与汽油机相当，而微粒的排放量为汽油机 微粒排放量的3 0 5 0 倍，c o 、h c 的排放量只有汽油机的几十分之一。 随着排放法规的严格执行，今后市场上的产品必须得满足排放法规，因此汽 车的排放问题将是制约其未来发展的关键问题。内燃机相关研究部门对汽车尾气 净化技术的研究特别重视，已经提出了很多的卓有成效的措施，大体可以分为机 内净化和机外净化两大方面。 机内净化 比如：超高压电控喷射、废气再循环( e g r ) 、改进燃烧室、改善燃油品质等。 3 江苏大学硕士学位论文 电控燃油喷射系统能精确控制喷油定时与喷油规律，因此能在很大幅度提 高柴油机的动力性、经济性和排放性能。 废气再循环( e g r ) 技术是柴油机在满足欧i i 排放标准的一项关键技术， 在汽油机上的应用较为成功。在柴油机上应用，虽然也能降低n o ；的排放，但 柴油机尾气微粒的含量很大，当尾气直接回流入气缸后，很有可能引起微粒排放 的进一步增加，甚至导致气缸的严重磨损。由此可见，e g r 技术在柴油机上要 能很好的应用。很有必要加装微粒捕集装置。另外从燃烧机理上，n o 。和碳烟的 生成存在固有矛盾，一般都是采用折衷的办法来降低这两种主要污染物，由此导 致降低的程度很有限。 改进燃烧室，优化缸内气体流动。采用中央布置的燃烧室并同时采用多气门 技术，可改善燃烧室内燃油和空气分布，使燃油和空气充分组合，有效地减少微 粒的排放。该技术己成为新一代直喷式柴油机的设计潮流。发展新概念的燃烧系 统有可能突破由传统直喷式柴油机燃烧过程决定的排放极限。 另外关于燃油品质，这是一个不容忽视的问题。燃油中含硫量的降低，不仅 可以降低排放，而且可以使柴油机催化氧化转化器( 0 c c ) 的应用成为可能。日本、 美国、欧盟等国家在制定排放标准的同时就明确表示，首先要提高燃油的品质， 规定燃油含硫量的上限。在我国，燃油中硫的含量恰恰普遍偏高，所以更需要引 起重视。 总而言之，机内净化的措施对发动机排放性能有很大的改善，但其主要目的 不是只追求低排放，往往受到其他各方面因素的制约，导致降低的程度上受到限 制。因此单纯的机内净化是不能从根本上消除有害排放的，需要配备必要的机外 净化措施。 机外净化 在技术的应用上，柴油机排放控制的难度是相当大的。在汽油机上广泛使用、 效果良好的三效催化转化器却无法在柴油机上使用，原因是柴油机的排气中氧含 量高，n o 。的还原反应困难；柴油机的排气温度低；柴油机的排气中含有微粒和 硫化物，易导致催化剂“中毒”失效。因此目前对柴油机尾气的后处理措施，主要 是微粒捕集器( d p f ) 、n o x 吸附还原催化器、氧化催化器( o c c ) 等。 处理颗粒的后处理技术 4 江苏大学硕士学位论文 微粒过滤器与再生技术。柴油机排气微粒过滤器( d p f ) 是减少柴油机微粒排 放的有效措施。它由过滤器和再生装置组成，过滤器利用具有极小孔隙的滤芯捕 集排气中的微粒。它只是一种物理性降低p m 的方法。对于微粒中的碳粒，过滤 效率达到6 0 9 0 ，但对s o f 的过滤效率较低。一般来说，过滤器应具有高的 过滤效率、低的流动阻力。材料选用耐高温滤芯、要求可靠性好、寿命长、尺寸 小以及通用性能好。但在过滤过程中，微粒聚集在过滤器中会导致排气背压升高， 当排气背压达到1 6 2 0 k p a 时，柴油机性能恶化，必须定期除去过滤器中的微粒。 及时除去d p f 中的p m ，以便使过滤器继续工作，称之为d p f 再生。 从效果上来看，微粒过滤器的作用是相当明显的。可以过滤7 0 以上的微粒。 但它有着再生难的问题。所以主要工作在于设计良好的再生系统，使得d p f 能 长时间可靠运行。 目前就再生的方法可分有两类，即主动再生和被动再生。 主动再生是利用燃烧能、微波能、电能等外部能源，提供一个高温反应条件， 促使微粒在高温下与废气中的氧反应达到净化目的。这种方法须提供外部能源， 由此造成排气管的结构更加复杂，往往还会造成二次污染。 被动再生是利用柴油机的排气能量进行再生的，其使用方便，无须附加装置， 成本低。它和微粒捕捉器的工作能同时进行，也称连续再生方式。由于柴油机的 排气温度低，要实现再生，一般须将催化剂加在过滤器载体表面或在燃料里加入 添加剂来降低再生温度。比如燃油中加入铈，可以使得微粒的起燃温度降到3 0 0 c 以下，可以在绝大部分的工况下实现自动再生，但是若加入的铈量大，成本就比 较高，还容易造成慢性堵塞。 由于2 0 0 5 年欧的微粒排放限值比欧i i i 要降低8 0 ，m i c h a e lew a l s h 【9 】认 为，2 0 0 5 年要满足这样严格的微粒排放限值，只有使用微粒捕集系统。 处理n o ，的后处理技术 1 ) n o 。还原催化转化器。控制柴油机n o 。排放比较困难，主要是由于排气 中的富氧妨碍了n o 。的还原，在温度3 5 0 5 5 0 范围内，催化转化只能使柴油 机n o 。的排放降低2 0 3 0 ，并且其中以尿素作为还原剂的选择性催化还原系 统作为载重汽车的尾气后处理装置被认为是有应用前景的。 2 ) 氧化催亿转化器。柴油机氧化催化器的工作原理与汽油机相同。它主要 5 江苏大学硕士学位论文 用来降低排气中的h c 、c o 和微粒中的s o f 。在重型柴油机上燃用含硫量为 o 0 1 的柴油，使用铂( p t ) 为催化剂的氧化催化转化器可使h c 减少6 0 7 0 ， 微粒减少2 7 5 0 ，而对n o 。和微粒中的碳粒几乎无影响。但是，氧化催化器 会使排气中的s 0 2 氧化成s 0 3 ，形成硫酸雾或硫酸盐微粒，反而使微粒排放增加。 所以柴油机氧化催化器适用于使用低硫柴油的柴油机。催化剂一般由铂( p t ) 和 钯( p d ) 等贵金属组成，并浸在氧化铝、二氧化硅等表面载体上。催化剂及载体、 发动机工况、燃油的含硫量、废气的流速和催化转化器的结构以及进入转化器的 废气温度等对催化器的转化效率都有明显的影响。 在柴油机的尾气环境下，降低n o 。比较困难。由于n o 。在非催化条件下分解 成n 2 和0 2 的速度相当的慢，就现在的技术水平而言，多是向排气中加入还原剂， 对n o 。进行还原分解。还原n o 。的方法通常是选择性催化还原( s c r ) 、选择性非 催化还原( s n c r ) 、非选择性催化还原( n s c r ) 以及n o 。的吸收催化( n s r ) 。图1 1 比较了以上几种方法脱除n o 。的效率。从图中可以看出s c r 方法具有最高净化率， 它是利用尿素或氨作为还原荆，在诸如v 2 0 5 、t i 0 2 的催化剂的作用下选择n h 3 ， 使n o x 还原成n 2 。如果不用催化剂，n o 。的净化率将降得很低，见s n c r 。n s c r 用其他还原剂比如丙烯，效率大约3 0 。n s r 利用柴油机尾气中的c o 、h c 作为 还原剂，不用外加还原剂，净化率也比较高，并且该方法已逐渐用于汽车。 鼍 塾 墨 耋 图1 - 1n o x 净化技术效果比较 综合比较以上措施，可以得出，催化剂和还原剂的选择是净化率的关键。催 化剂受到温度的影响很大，而且催化剂会在硫酸盐的作用下“中毒”失效，加之还 原剂往往需要复杂的设备辅助，在实用中还要解决还原荆的供应问题。此外对催 化剂本身而言，价格也比较昂贵。这些都是制约净化方法能否实用化的重要因素。 6 酗如o 江苏大学硕士学位论文 1 2 2 汽油机排放控制 汽油机的机内净化方法主要有：( 1 ) 减少发动机燃烧室面积与体积之比 ( s ) ；( 2 ) 采用稀薄燃烧技术；( 3 ) 采用电控燃料喷射系统；( 4 ) 汽油机点火 装置的改进。 汽油机的机外净化措施：( 1 ) 催化转换装置；( 2 ) 废气再循环装置；( 3 ) 曲 轴箱引制通风装置p c v ) ：( 4 ) 空气喷射反应装置；( 5 ) 燃料蒸发控制装置。 目前多采用的是催化式排气净化器，就是利用催化剂对汽车的废气进行净 化。早在7 0 年代中期，美国已经实行了这种方法，以后被各国汽车业广泛使用。 三元型催化式净化器的外形象一个排气消声器，实际上也起到消声器的作用。当 汽车废气通过净化器的通道时，一氧化碳和碳氢化合物就会在催化剂铂与钯的作 用下，与空气中的氧发生反应产生无害的水和二氧化碳，而氮氧化合物则在催化 剂铑的作用下被还原为无害的氧和氮。发挥三元催化剂的效率，其空燃比只能在 很小的范围内变动，三元型催化式净化器要与车上的电子计算机控制系统连在一 起使用，用氧传感器检测排气中的氧浓度，将信息反馈到计算机，再由计算机去 控制空燃比。 三元催化式排气净化器其净化效率十分高，可以净化9 0 以上的有害气体。 到目前为止仍是汽油机最有效的净化方法。 1 3 汽车尾气排放法规 随着汽车数量的增加，汽车排放污染物对环境造成的危害会日益严重。为了 控制汽车的有害排放，很多国家都制定了严格的排放法规。美国、日本和欧洲相 继制定了相关的汽车排放标准。我国的排放法规主要是借鉴欧盟的排放法规。 根据我国的国情，在具体法规的执行日期上要比欧盟的各发达国家滞后。我 国对柴油机的排放标准第一阶段在2 0 0 0 年9 月1 日起实施，相当于欧i 排放法规： 第二阶段从2 0 0 3 年9 月1 日起实施，相当于欧i i 排放法规：到2 0 1 0 年左右达到 与世界水平基本接轨的目标。对于柴油机的有害排放，法规明确量化了p m 和n o 。 等排放的限制。欧洲柴油机将在2 0 0 5 年执行欧排放标准。 以轻型车为例，欧洲国家从1 9 9 2 年起开始实施欧i ( 欧i 型式认证排放限 值) 、1 9 9 6 年起开始实施欧i i ( 欧i i 型式认证和生产一致性排放限值) 、2 0 0 0 7 江苏大学硕士学位论文 1 2 2 汽油机排放控制 汽油机的机内净化方法主要有：( 1 ) 减少发动机燃烧室面积与体积之比 ( s v ) ；( 2 ) 采用稀薄燃烧技术：( 3 ) 采用电控燃料喷射系统：( 4 ) 汽油机点火 装置的改进。 汽油机的机外净化措施：( 1 ) 催化转换装置 ( 2 ) 废气再循环装置：( 3 ) 曲 轴箱引制通风装置( p c v ) ：( 4 ) 空气喷射反应装置；( 5 ) 燃料蒸发控制装置。 目前多采用的是催化式排气净化器，就是利用催化剂对汽车的废气进行净 化。早在7 0 年代中期，美国已经实行了这种方法，以后被各国汽车业广泛使用。 三元型催化式净化器的外形象一个排气消声器，实际上也起到消声器的作用。当 汽车废气通过净化器的通道时，一氧化碳和碳氢化台物就会在催化剂铂与钯的作 用下，与空气中的氧发生反应产生无害的水和二氧化碳，而氮氧化合物则在催化 剂铑的作用下被还原为无害的氧和氮。发挥三元催化剂的效率，其空燃比只能在 很小的范围内变动，三元型催化式净化器要与车上的电子计算机控制系统连在一 起使用，用氧传感器检测排气中的氧浓度将信息反馈到计算机，再由计算机去 控制空燃比。 三元催化式排气净化器其净化效率十分高，可以净化9 0 以上的有害气体。 到目前为止仍是汽油机最有效的净化方法。 1 3 汽车尾气排放法规 随着汽车数量的增加。汽车捶放污染物对环境造成的危害会日益严重。为了 控制汽车的有害排放，很多国家都制定了严格的排放法规。美国、日本和欧洲相 继制定了相关的汽车排放标准。我国的排放法规主要是借鉴欧盟的排放法规。 根据我国的国情，在具体法规的执行日期上要比欧盟的各发达国家滞后。我 国对柴油机的排放标准第一阶段在2 0 0 0 年9 月1 日起实旌，相当于欧i 排放法觌： 第二阶段从2 0 9 3 年9 月1 日起实施，相当于欧i i 排放法规：到2 0 1 0 年左右达到 与世界水平基本接轨的目标。对于柴油机的有害排放，法规明确量化了p m 和n o x 等排放的限制。欧洲柴油机将在2 0 0 5 年执行欧排放标准。 以轻型车为例，欧洲国家从1 9 9 2 年起开始实施欧i ( 欧i 型式认证排放限 值) 、1 9 9 6 年起开始实施欧l i ( 欧i i 型式认证和生产一致性排放限值) 、2 0 0 0 值) 、1 9 9 6 年起开始实施欧l i ( 欧i i 型式认证和生产一致性排放限值) 、2 0 0 0 7 江苏大学硕士学位论文 年起开始实施欧i i ( 欧i 型式认证和生产一致性排放限值) 、2 0 0 5 年起开始实 施欧( 欧型式认证和生产一致性排放限值) ，具体的数据见表卜1 表1 1 欧洲汽车尾气排放标准 欧i 型式认证排放限值 基准质量 限值g k m 车辆类别 ( r m ) k g c oh c + n o x p m a 全部 2 7 20 9 7 ( 1 3 6 )0 1 4 ( 0 2 0 ) 1 级r m 1 2 5 0 2 7 2 0 9 7 ( 1 3 6 )0 1 4 ( 0 2 0 ) b 2 级1 2 5 0 1 7 0 0 6 9 0 1 7 0 ( 2 3 8 )0 2 5 ( 0 3 5 ) 欧型式认证和生产一致性排放限值 盘 限值g k m 辆 基准质量 类 c ot i c + n o xp m 别 ( r m ) k g 汽柴汽非直柴直柴 非直柴 直柴 a全部2 21 00 5o 70 9o 0 80 1 0 1 级 r m 1 2 5 02 21 o0 50 7o 90 0 80 1 0 b 2 级4 o1 2 50 6 1 0 1 3o 1 20 1 4 3 级 1 7 0 0 p h i5 01 50 71 21 60 1 7o 2 0 欧型式认证和生产一致性排放限值 生 限值g k m 辆 基准质量 类 c oh cn o xh c - o n o xp m 别 ( r m ) k g 汽柴汽汽柴柴柴 a 全部 2 30 6 4o 20 1 50 5 0o 5 60 0 5 1 级r m 1 3 0 5 2 3 0 6 4 o 20 1