汽车排放污染物的控制研究与探讨本科毕业论文.doc

编号 淮安信息淮安信息职业职业技技术术学院学院 毕毕业业论论文文 题 目 汽车排放污染物的控制研究 与探讨 摘 要 I 摘摘 要要 分析汽车排放污染物的形成过程 汽车排放污染物的主要成分及其对人体的 危害性 分析影响汽车排放污染物的几大因素和汽车排放污染物控制技术的现 状及发展 在此基础上 从应用新技术 开发新能源 强化监督和管理等方面 提出了控制排放污染物的对策 关键词关键词 汽车排放污染 危害性 控制对策 新能源开发 目 录 II 目目 录录 关键词 汽车排放污染关键词 汽车排放污染 危害性危害性 控制对策控制对策 新能源开发新能源开发 I 第一章第一章 绪论绪论 1 1 1 我国汽车的发展我国汽车的发展 1 1 1 11 1 1 我国汽车的发展带来的问题我国汽车的发展带来的问题 1 1 1 2 汽车尾气含有哪些成分 汽车尾气含有哪些成分 2 1 3 汽车排放的污染汽车排放的污染 2 1 3 11 3 1 对环境的污染对环境的污染 2 2 第二章第二章 汽车排放污染物汽车排放污染物 4 2 1 汽车排放污染物的形成汽车排放污染物的形成 4 2 1 1 我国汽车大气污染物排放标准我国汽车大气污染物排放标准 4 4 2 2 影响汽车排放污染物的因素影响汽车排放污染物的因素 5 2 2 1 一氧化碳一氧化碳 5 2 2 2 碳氢化合物碳氢化合物 5 2 2 3 氮氧化物 9 2 2 4 微粒 10 第三章第三章 排放控制技排放控制技术术 13 3 1 现代汽车排放控制技术现代汽车排放控制技术 13 3 1 1 废气再循环控制系统废气再循环控制系统 13 3 1 2 三元催化转换器三元催化转换器 13 3 1 3 活性炭罐活性炭罐 13 3 23 2 汽车排放控制技术的发展与新技术的开发汽车排放控制技术的发展与新技术的开发 1414 第四章第四章 汽车排放的监督汽车排放的监督 15 4 1 汽汽车车排放的排放的监监督督 15 第五章第五章 总结与展望总结与展望 16 致致 谢谢 17 第一章 绪论 1 第一章第一章 绪论绪论 1 11 1 我国汽车我国汽车的发展的发展 2010 年 我国汽车产销双双超过 1800 万辆 分别达到 1826 47 万辆和 1806 19 万辆 同比分别增长 32 44 和 32 37 稳居全球产销第一 12 月份 汽车产销分别为 186 48 万 辆和 166 67 万辆 环比分别增长 6 27 和下降 1 79 同比分别增长 22 30 和 17 90 2010 年 销量排名前十位的汽车生产企业分别是上汽 东风 一汽 长安 北汽 广 汽 奇瑞 比亚迪 华晨和江淮 上述十家企业共销售汽车 1559 61 万辆 占汽车销售总量 的 86 其中上汽销量突破 300 万辆大关 达到 355 84 万辆 东风 一汽和长安销量均超 过 200 万辆 分别达到 272 48 万辆 255 82 万辆和 237 88 万辆 上述四家企业共销售 1122 02 万辆 占汽车销售总量的 62 12 中国汽车工业协会 2010 年中国汽车产销双超 1800 万辆蝉联全球第一 1 1 1我国汽我国汽车车的的发发展展带带来的来的问题问题 近几年来 我国汽车工业实现了突飞猛进的发展 据中国汽车工业协会的最新统计 2009 年 生产汽车 1379 万辆 销售汽车 1364 万辆 比上年分别增长 48 2 和 46 1 其中 生产乘用车 1038 万辆 增长 54 1 我国汽车产销量稳居世界第一位 目前 我国汽车保 有量已达 2400 万辆 年消耗油品 7000 多万吨 汽车在促进经济繁荣 给人民生活带来方 便的同时 也带来了能源和环保问题 其中对环境影响最大的 莫过于随着机动车总量的 飞速增长而日益严重的汽车尾气污染 在北京 上海 广州等大城市 机动车已成为排放 一氧化碳 氮氧化物 碳氢化合物等污染物的第一大污染源 业内人士估计 10 年 15 年 之后我国的汽车保有量可能超过 1 亿辆 因此 治理汽车污染将是一项长期的 艰巨的 复杂的系统工程 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 2 图 1 1 图名 1 21 2 汽车尾气含有哪些成分 汽车尾气含有哪些成分 车尾气主要是指从排气管排出的废气 废气中含有 150 200 种不同的化合物 其中对 人危害最大的有一氧化碳 碳氢化合物 氮氧化合物 铅的化合物及颗粒物 有害气体扩 散到空气中会造成空气污染 汽车尾气的颗粒物中含有强致癌物苯并 a 芘 在一般情况下 1 克颗粒物含有约 70 微克苯并 a 芘 每燃烧 1 千克汽油可产生 30 毫克苯并 a 芘 当空气 中的苯并 a 芘浓度达到 0 012 微克 立方米时 居民中得肺癌的人数就会明显增加 由于汽 车废气的排放主要在 0 3 米至 2 米之间 正好是人体的呼吸范围 对人体的健康损害非常 严重 刺激呼吸道 使呼吸系统的免疫力下降 导致暴露人群慢性气管炎 支气管炎及 呼吸困难的发病率升高 肺功能下降等一系列症状 尾气中所含的强致癌物质 苯类物 质 会引发肺癌 甲状腺癌等 1 31 3 汽车排放的污染汽车排放的污染 据世界资源研究所和中国环境检测总站测算 全球 10 个大气污染最严重的城市中 我国 就占了 7 个 因此 中国政府对治理汽车尾气排放造成的城市环境污染非常重视 积极支 持清洁燃料汽车的发展 国家环保部门和汽车企业目前正在加速推进欧 欧 的达标工 作 为保护环境 减少污染 控制汽车尾气污染的排放已是环保部门 汽车生产厂家及社 会各界的一项迫在眉睫 刻不容缓的责任 1 3 1对环对环境的境的污污染染 一 汽车噪声 主要指汽车在行驶过程中发生的噪声 它主要由发动机工作噪声和汽 车行驶时振动和传动产生的噪声 目前评价和检测的方式主要有车外噪声和车内噪声两种 对于轻型汽车而言 一般要求小于 85db A 以避免噪声污染 第一章 绪论 3 二 汽车的排气污染 主要指从汽车发动机排气管排出的废气 根据汽车 种类不同 其污染物的成分不同 汽车排气污染是汽车的主要污染源 也是汽 车环保的一个最重要的项目 三 燃油蒸发污染 主要是针对汽油车的汽油蒸发 汽油是一种挥发性极 强的物质 在挥发物中含有大量对人体有害的成分 所以在对汽车环保控制中 增加了对燃油蒸发物的控制项目 四 曲轴箱污染 指发动机曲轴箱内 从发动机活动塞环切口泄漏出来的 未完全燃烧的可燃性气体 它含有 CO 等对人体有害的成分 因此要求不允许发 动机曲箱内有废气排向大气环境 除此之外 据调查 按照室内环境的检测标准 相当一部分新车车内空气 不合格 部分新车污染物严重超标 其中甲醛超标 2 至 3 倍 挥发性有机化合 物超标 5 至 6 倍 污染源除了来自车内的原装材料 比如扶手油漆 皮套等 更多的是车内的装潢用品 比如地垫 化纤织物靠垫等 在这些污染严重的车 厢里呆久了 人很容易产生呼吸不畅 口干舌燥 胸闷头晕等症状 严重的还 能导致再生障碍性贫血 尽管如此 车内环保问题并没有引起消费者 厂家和 商家的足够重视 室内环境监测研究中心专家提醒大家 对新车一定要像新装 修的房子一样 注意通风 通风是目前减少车内污染危害最有效的做法 一般 新车要通风半年到一年 另外 切不可用香水掩盖车内的异味 那样会产生更 多的有毒化合物 在环境问题中 由温室气体排放引起的全球气候变暖问题越来越受全球的 高度重视 气候变暖已使全球自然发生的频率和烈度不断增加 其中有 6 种气 体大都与汽车有关 如二氧化碳 氮氧化物来自内燃机的燃烧 氯氟烃用车空 调等 汽车尾气排放是城市大气污染的主要源头 由于汽车是低空排放 对低 空大气环境污染和人体危害更大 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 4 第二章第二章 汽车排放污染物汽车排放污染物 2 12 1 汽车排放污染物的形成汽车排放污染物的形成 汽车在带给人们出行便利的同时 它的排放污染物也给环境带来了严重的污染 汽车排 放污染物的来源主要有三种途径 从排气管排出的废气 主要成分有一氧化碳 CO 碳氢化 合物 HC 氮氧化合物 NOx 其它还有二氧化硫 s02 铅化合物 碳烟等 窜气 指从活塞 与气缸之间的间隙 2 1 1我国汽我国汽车车大气大气污污染物排放染物排放标标准准 我国汽车大气污染物排放标准 国家标准 汽油车怠速污染物排放标准 HC 碳氢化合物 PPM 柴油车 自由加 速排放 标准 CO 一氧化 碳 四冲程二冲程 汽车类型 轻型 车 重型 车 轻型 车 重型 车 轻型 车 重型 车 烟度值 FSN 95 7 1 前定型汽车 3 54900 1200 6500 70004 95 7 1 前的新生产 汽车 44 51000 1500 7000 78004 5 95 7 1 前生产的在 用汽车 4 551200 2000 8000 90005 95 7 1 起的定型汽 车 33 5600900 6000 65003 5 95 7 1 起的新生产 汽车 3 54700 1000 6500 70004 95 7 1 起生产的在 用汽车 4 54 5900 1200 7500 80004 5 注 表中轻型车指 1 75 吨 含 1 75 吨 以下的汽车 重型车指 1 75 吨以上的汽车 图 2 1 图名 第二章 xxx 5 2 22 2 影响汽车排放污染物的因素影响汽车排放污染物的因素 汽车内燃机排气所造成的公害 对汽油机而言 CO HC 和 NOX 是主要的有害成分 而 光化学烟雾是由 HC 和 NOX 转化而成的 对柴油机而言 CO 和 HC 比汽油机少得多 NOX 约为汽油机的 而炭烟却比汽油机大得多 是主要的有害成分 空燃比 AF 是指可燃混合气中空气与燃料的质量比 理论上 1kg 汽油完全燃烧需要 空气 14 7kg 故对于汽油机而言 空燃比为 14 7 的可燃混合气可成为理论混合气 若 可燃混合气的空燃比小于 14 7 则意味着其中汽油含量有余 亦即空气量不足 可 称之为浓混合气 同理 空燃比大于 14 7 的可燃混合气则可称为稀混合气 应当指出 对于不同的燃料 其理论空燃比数值是不同的 过量空气系数 燃烧 1kg 燃料所实际供给的空气质量 完全燃烧 1kg 燃料所 需的理论空气质量由此定义表达式可知 无论使用何种燃料 凡过量空气系数 1 的 可燃混合气即为理论混合气 1 的为浓混合气 1 的则为稀混合气 2 2 1一氧化碳 一氧化碳 COCO 汽车尾气中 CO 的产生是由于燃油在气缸中燃烧不充分所致 是氧气不足而生成 的中间产物 一般烃燃料的燃烧反应可经以下过程 22nm H 2 n mCOO 2 m HC 2 1 燃气中的氧足够时有 O2HO2H 222 2 2 22 2COO2CO 2 3 同时 CO 还与生成的水蒸气作用 生成氢和二氧化碳 可见 如果燃气中的氧气量充足时 理论上燃料燃烧后不会存在 CO 但当氧气量不足 时 就会有部分燃料不能完全燃烧 而生成 CO 在非分层燃烧的汽油机中 可燃混合气基本上是均匀的 其 CO 排放量几乎完全取决于 可燃混合气的空燃比 或过量空气系数 a 图 2 1 所示为 11 种 H C 比值不同的燃料在汽油 机中燃烧后 排气中 CO 的摩尔分数 xCO与 或 a 的关系 空燃比 过量空气系数 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 6 图 2 1 汽油机 CO 排放量 xCO与空燃比 及过量空气系数 a 的关系 由图 2 1 可以看出 在浓混合气中 a 1 CO 的排放量都很小 只有在 a 1 0 1 1 时 CO 的排放量才随 a 有较复杂的变化 在膨胀和排气过程中 气缸内压力和温度下降 CO 氧化成 CO2的过程不能用相应的平 衡方程精确计算 受化学反应动力学影响 大约在 1100K 时 CO 浓度冻结 汽油机起动暖 机和急加速 急减速时 CO 排放比较严重 在柴油机的大部分运转工况下 其过量空气系数 a 都在 1 5 3 之间 故其 CO 排放量 要比汽油机低得多 只有在大负荷接近冒烟界限 a 1 2 1 3 时 CO 的排放量才大量增 加 由于柴油机燃料与空气混合不均匀 其燃烧空间总有局部缺氧和低温的地方 以及反 应物在燃烧区停留时间较短 不足以彻底完成燃烧过程而生成 CO 排放 这就可以解释图 2 2 在小负荷时尽管 a 很大 CO 排放量反而上升 类似的情况也发生在柴油机起动后的暖 机阶段和怠速工况中 过量空气系数 a 图 2 2 典型的车用直喷式柴油机排放污染物量与过量空气系数 a 的关系 影响一氧化碳生成的因素 理论上当 在 14 7 以上时 排气中不存在 CO 而只生成 CO2 实际上由于燃油和空气 混合不均匀 在排气中还含有少量 CO 即使混合气混合的很均匀 由于燃烧后的温度很高 已经生成的 CO2也会由于一小部分分解成 CO 和 O2 H2O 也会部分分解成 O2和 H2 生成 的 H2也会使 CO2还原成 CO 所以 排气中总会有少量 CO 存在 可见 凡是影响空燃比 的因素 即为影响 CO 生成的因素 1 进气温度的影响 一般情况下 冬天气温可达零下 20 以下 夏天在 30 以上 爬坡时发动机罩内进气 温度超过 80 随着环境温度的上升 空气密度变小 而汽油的密度几乎不变 化油器供 给的混合气的空燃比 随吸入空气温度的上升而变浓 排出的 CO 将增加 因此 冬天和 夏天发动机排放情况有很大的不同 图 2 3 为一定运转条件下 进气温度与空燃比的关系 大致和绝对温度的方根成反比的理论相一致 第二章 xxx 7 进气温度 海拔高度 m 怠速 转速 r min 图 2 3 进气温度与空燃比的关系 图 2 4 海拔高度与大气压力的关系 图 2 5 怠速转速对 CO 和 HC 排放的影响 V km h 图 2 6 某汽油机等速工况排气成分实测结果 2 大气压力的影响 大气压力P随海拔高度而变化 由经验公式 5 256 0 1 0 02257 kPaPPh 2 4 式中 h一海拔高度 km 当海平面 0 P 100kPa 时 可作出海拔高度和大气压力变化关系的曲线 如图 2 4 所示 当忽略空气中饱和水蒸气压时 空气密度 可用下式表示 3 273 1 293 kg m 273760 P T 2 5 式中 T 温度 可以认为空气密度 和大气压力P成正比 从简单化油器理论可知 空燃比和空气密 度的平方根成正比 所以进气管压力降低时 空气密度下降 则空燃比下降 CO 排放量将 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 8 增大 3 进气管真空度的影响 当汽车急剧减速时 发动机真空度在 68kPa 以上时 停留在进气系统中的燃料 在高 真空度下急剧蒸发而进入燃烧室 造成混和气瞬时过浓 致使燃烧状况恶化 CO 浓度将显 著增加到怠速时的浓度 4 怠速转速的影响 图 2 5 表示了怠速转速和排气中 CO HC 浓度的关系 怠速转速为 600r min 时 CO 浓 度为 1 4 700r min 时 降为 1 左右 这说明提高怠速转速 可有效地降低排气中 CO 浓 度 但是 怠速过高会加大挺杆响声 对液力变扭汽车 还可能发生溜车的危险 如果这 些问题得到解决 一般从净化的观点 希望怠速转速规定高一点较好 5 发动机工况的影响 发动机负荷一定时 CO 的排放量随转速增加而降低 到一定的车速后 变化不大 图 2 6 为某汽油机负荷一定 匀速工况下的 CO 浓度的变化 当车速增加时 CO 很快降低 至中速后变化不大 这是由于化油器供给发动机的空燃比 随流量增加接近于理论空燃比 的结果 2 2 2 碳碳氢氢化合物化合物 未燃 HC 排放主要是由于缸内混合气过浓 过稀或局部混合不均引起燃烧不完全而导致 的 造成燃烧不完全的因素大致有混合气的质量 发动机的运行条件 燃烧室结构参数及 点火与配气正时等 1 混合气质量的影响 混合气质量的优劣主要体现在燃油的雾化蒸发程度 混合气的均匀性 空燃比和缸内 残余废气系数的大小等方面 混合气的均匀性越差则 HC 排放越多 当空燃比略大于理论空 燃比时 HC 有最小值 混合气过浓或过稀均会发生不完全燃烧 废气相对过多则会使火焰 中心的形成与火焰的传播受阻甚至出现断火 致使 HC 排放量增加 2 运行条件的影响 1 汽油机运行条件的影响 1 负荷的影响 发动机试验结果表明 当空燃比和转速保持不变 并按最大功率调 节点火时刻时 改变发动机负荷 对 HC 的相对排放浓度几乎没有影响 但当负荷增加时 HC 排放量绝对值将随废气流量变大而几乎呈线性增加 2 转速的影响 发动机转速对 HC 排放浓度的影响则非常明显 转速较高时 HC 排放浓度明显下降 这是由于气缸内混合气的扰流混合 涡流扩散及排气扰流 混合程度 的增大改善了气缸内的燃烧过程 促进了激冷层的后氧化 后者则促进了排气管内的氧化 反应 3 点火时刻的影响 点火时刻对 HC 排放浓度的影响体现在点火提前角上 点火延 迟 点火提前角减小 可使 HC 排放下降 这是由于点火延迟使混合气燃烧时的激冷壁面面 积减小 同时使排气温度增高 促进了 HC 在排气管内的氧化 但采用推迟点火 靠牺牲燃 油经济性来降低 HC 排放是得不偿失的 因此 点火延迟要适当 4 壁温的影响 燃烧室的壁温直接影响了激冷层厚度和 HC 的排气后反应 据研究 壁面温度每升高 1 HC 排放浓度相应降低 0 63 10 6 1 04 10 6 因此提高冷却介质温度 有利于减弱壁面激冷效应 降低 HC 排放 5 燃烧室面容比的影响 燃烧室面容比大 单位容积的激冷面积也随之增大 激冷 层中的未燃烃总量必然也增大 因此 降低燃烧室面容比是降低汽油机 HC 排放的一项重要 措施 2 柴油机运行条件的影响 1 喷油时刻的影响 柴油机喷油时刻 喷油提前角 决定了气缸内的温度 喷油提 前角 增大 缸内温度较高 使 HC 排放量下降 在一台自然吸气式直喷柴油机上进行的 试验证实 在 13 工况下 当 偏离最佳值时 缸内温度及反应区的气体环境均发生变化 平均减小 1 CA HC 的体积分数平均增加 8 97 平均增加 1 CA HC 平均下降 1 97 2 喷油嘴喷孔面积的影响 当循环喷油量及喷油压力不变时 改变喷孔面积不仅 改变了喷油时间的长短 并且同时改变了油雾颗粒大小和射程的远近 即影响油气混合的 第二章 xxx 9 质量 必将导致 HC 排放量的变化 有试验结果证实 在 13 工况下 以喷孔直径为 0 23 的四孔喷油嘴的喷孔面积为参考基础 当面积减小 1 时 HC 的体积分数相应减小 1 23 当面积增加 1 时 HC 的体积分数相应增大 7 71 这说明喷孔面积加大时 雾化 和混合质量变差 HC 排放量增加幅度较大 反之 燃烧得到改善 但 HC 排放量降低幅度 较小 3 冷却水进水温度的影响 冷却水温相对降低 将导致气缸内温度降低 HC 排放 量会相对增加 试验证明 以冷却水进水温度 75 为比较标准 当进水温度下降到 65 时 13 工况下的 HC 体积分数平均增加 37 21 4 进气密度的影响 进入柴油机的空气密度降低 使缸内空气量减少 燃烧不完善 HC 排放量一般会增加 试验证明 进气压力在 0 0967 0 0947MPa 的变化范围内 空气密度每 下降 1 13 工况下 HC 平均减少 0 99 2 2 3 氮氧化物氮氧化物 1 过量空气系数和燃烧室温度的影响 由于 a 直接影响燃烧时的气体温度和可利用的氧浓度 所以对 NOX生成的影响是很大 的 当 a 小于 1 时 由于缺氧即使燃烧室内温度很高 NOX的生成量仍会随着 a 的降低而降 低 此时氧浓度起着决定性作用 但当 a 大于 1 时 NOX生成量随温度升高而迅速增大 此时温度起着决定性作用 由于燃烧室的最高温度通常出现在 a 1 1 且此时也有适量的 氧浓度 故 NOX排放浓度出现峰值 如果 a 进一步增大 温度下降的作用占优势 则导致 NO 生成量减少 2 残余废气分数的影响 汽油机中燃烧室内的混合气由空气 已蒸发的燃油蒸气和已燃气组成 后者是前一工 作循环留下的残余废气 或由废气再循环系统 EGR 中从排气管回流到进气管并进入气 缸的燃烧废气 残余废气分数 i定义为 缸内残余废气质量 mi与进气终了气缸内充量质量 mc之比 即 i mi mc 2 12 式中 mc me mi mr me和 mr分别为进入气缸的空气和燃油质量 残余废气分数主要取决于发动机负荷和转速 减小发动机负荷即减小节气门开度和提 高转速 均加大了进气阻力 使残余废气分数增大 压缩比较高的发动机残余废气分数较 小 通过废气再循环可大大增加气缸中的残余废气分数 当可燃混合气中废气分数增大时 既 减小了可燃气的发热量又增大了混合气的比热容 都使最高燃烧温度下降 从而使 NO 排 放降低 3 点火时刻的影响 由于点火时刻对燃烧室内温度和压力有明显影响 故其对 NO 生成的影响也很大 图 2 10 表示了三种空燃比下排气中 NO 的体积分数随点火提前角 的变化趋势 从该图可以 看出 随着 的减小 NO 排放量不断下降 当 值很小时 下降速率趋缓 图 2 10 排气中 NO 的体积分数随点火提前角的变化 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 10 增大点火提前角使较大部分燃料在压缩上止点前燃烧 增大了最高燃烧压力值 从而导致 较高的燃烧温度 并使已燃气在高温下停留的时间较长 这两个因素都将导致 NO 排放量 增大 因此延迟点火和使用比理论混合气较浓或较稀的混合气都能使 NO 排放降低 但同 时也会导致发动机热效率降低 严重影响发动机经济性 动力性和运转稳定性 因此应慎 重对待 2 2 4 微粒微粒 1 负荷与转速的影响 图 2 16 为柴油机的微粒排放量与负荷和转速的关系 由该图可看出 在高速小负荷时 单位油耗的微粒排放量较高 且随负荷的增加 微粒排放量降低 而在低速大负荷时 微 粒排放量又由于燃空比的增加而有所升高 微粒排放量随负荷有这样的变化趋势 是由于小负荷时燃空比和温度均较低 气缸内 稀薄混合气区较大 且处于燃烧界限之外而不能燃烧 造成了冷凝聚合的有利条件 从而 有较多微粒 主要成份是未燃燃油成份和部分氧化反应产物 生成 在大负荷时 燃空比 和温度均较高 造成了裂解和脱氢的有利条件 使微粒 主要成份是碳烟 排放量又有了 升高 在接近全负荷时微粒排放急剧增加 接近冒烟界限 这时虽然总体过量空气系数尚 大于 1 但由于燃烧室内可燃混合气不均匀 局部会有过浓 导致烟粒大量生成 微粒排放量与转速有如此变化关系 是由于在小负荷时温度低 以未燃油滴为主的微 粒的氧化作用微弱 当转速升高时 这种氧化作用又受到时间因素的制约 故微粒排放量 随转速升高而增加 在大负荷时 转速的升高有利于气流运动的加强 使燃烧速度加快 对碳烟微粒在高温条件下与空气混合氧化起了促进作用 故以碳烟为主的微粒排放量随转 速的升高而减小 如仅考虑碳烟排放 对车速适应性好的柴油机而言 其峰值浓度往往出 现在低速大负荷区 2 燃料的影响 柴油中的芳香烃含量及柴油的馏程对柴油机的微粒排放有明显的影响 试验表明 燃 油中芳香烃含量及馏程越高 在相同的试验条件下 微粒排放量越大 而烷烃含量越高 微粒排放量越少 燃油的十六烷值对烟粒排放也有明显影响 试验表明 柴油机的排烟浓度随十六烷值 的提高而增大 其原因可能是由于十六烷值较高的燃油稳定性较差 在燃烧过程中碳的生 成速率较高所致 若从柴油的十六烷值对燃烧过程的影响考虑 则由于十六烃值高的燃油 具有良好的发火性 其滞燃期短 参与预混燃烧的燃油较少 大部分燃油是以扩散燃烧的 方式进行 故排烟浓度较大 然而 以降低十六烷来获得排烟的改善 会带来柴油机工作 粗暴等严重后果 3 喷油参数的影响 1 喷油定时的影响 在直喷式柴油机中 当所有其它参数不变时 提前喷油或非常迟的喷油 可以降低排 气烟度 如图 2 17 所示 提前喷油使排烟下降的原因是 滞燃期随喷油提前角的加大而延长 因此使着火前的 喷油量较多 燃烧温度较高 燃烧过程结束较早 从而使排气烟度下降 但喷油提前会使 燃烧噪音和柴油机机械负荷与热负荷加大 还会引起 NOX排放量增加 第二章 xxx 11 喷油定时 BTDC A 图 2 17 喷油定时对烟度的影响 图 2 18 直喷式柴油机喷油规律对排放的影响 喷油提前角 17 BTDC n 1250r min 涡流比 3 5 喷油持续角 25 非常迟的喷油使排烟下降的原因是 这种喷油定时发生于最小滞燃期之后 由于扩散火焰 大部分发生在膨胀过程中 火焰温度较低 使碳烟的生成速率降低 2 喷油规律的影响 在喷油定时 喷油持续角 循环供油量 涡流比和发动机转速不变的条件下 直喷式 柴油机的喷油规律对 NO 和碳烟排放的影响如图 2 18 所示 当大部分燃油在前半时间内喷 入气缸时 参与预混燃烧的油量增多 故排烟浓度低而 NO 浓度高 反之 当大部分燃油 在后半时间喷入气缸时 参与扩散燃烧的油量增多 故排烟浓度高而 NO 浓度低 在提高初始喷油速率的前提下 如能减小喷油持续角 可使燃烧过程较快结束 以改 善碳烟排放 3 喷油嘴不正常喷射的影响 当喷油嘴由于针阀密封面漏油或针阀落座缓慢而造成滴漏 或针阀落座后再次升起而 产生二次喷射时 燃油雾化和混合变差 对碳烟 未燃烃 CO 的排放及发动机运转均有不 利影响 4 喷油压力的影响 提高喷油压力 改善燃油雾化 减小油雾 的平均直径 能促进燃油与空气的混合 改 善油气混合的均匀性 从而减少烟粒的生成 试验证明 不论柴油机转速高低 负荷大小 烟粒排放均随最大喷油压力的提高而降低 应 注意 在较高的转速和较大负荷 较大循环供 油量 下 同样的喷油装置有较高的喷油压力 采用较高的喷油压力还可使柴油机具有较高的 EGR 耐力 如前所述 增大 EGR 率可降低 NOX排放 但也往往导致烟粒和 HC 排放上升 从图 2 19 可看出 当喷油压力 pinj从 42MPa 提高到 82MPa 时 烟粒 SF 排放可下降一 半以上 HC 下降 1 3 左右 4 空气涡流的影响 适当增加空气涡流 可使油滴蒸发加快 空气卷入量增多 有利于改善混合气品质 以减少碳烟排放量 但是 对减少碳烟排放有利的涡流 不一定有利于减少其它微粒和有 害物的排放 例如 当喷油率较低时 增大空气涡流会吹散较多的燃油 形成较宽的过稀 不着火区 使未燃烃排放量增加 5 其它因素的影响 由于高温缺氧是造成碳烟生成量增加的重要原因 所以 凡能提高充气效率以增大进 图 2 19 柴油机在不同喷油压力下通过 EGR 得出的烟度 F S 和 HC 排放与 NOX排放的关系 pinj MPa 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 12 气量的措施 都可以减少碳烟排放 适当提高燃烧室内的空气温度和壁温 可以改善燃料 着火条件 减少微粒排放 第三章 xxx 13 第三章第三章 排放控制技排放控制技术术 3 13 1 现代汽车排放控制技术现代汽车排放控制技术 3 1 1废气再循环控制系统废气再循环控制系统 在高温下 氮与氧气化合生成 NOX 在其他条件相同的情况下 发动机的燃烧温度越 高 燃烧后产生的 NOX越多 废气再循环 EGR 就是将发动机排出的部分废气引入进气 管 与新鲜空气混合后进入气缸 利用废气中所含的大量二氧 CO2 化碳不参与燃烧去能 吸热的特点 降低燃烧温度 以减少 NOX的排放 废气循环量大 发动机燃烧温度低 抑 制 NOX产生的效果越明显 但循环量过大时 会导致混合气着火性变差 造成发动机油耗 上升 动力性下降 HC 排放量上升 因此 必须对废气的循环量进行控制 废气再循环量的控制方式有机械和电子控制两种方式 电子控制式 EGR 控制装置通过 电磁阀来控制 EGR 阀的开闭及开启程度 可实现发动机各工况下最佳废气循环量控制 在 EGR 电子控制系统的存储器中储存有各工况下的最佳废气环流量值 通常以电磁占空比参 数的方式储存 ECU 根据发动机转速与发动机负荷 空气压力或进气压力 传感信号 通 过查找与计算的方式得到最佳的 EGR 电磁阀占空比值 并输出相应的占空比脉冲信号 将 废气再循环流量始终控制在最佳值 3 1 2三元催化转换器三元催化转换器 三元催化转化器是为了对排气中的 CO HC 和 NOX三种成分同时获得高净化率 它可 以将发动机排出废气中的有害气体转化成无害气体 其安装在排气消声器前 由铂 或钯 和铑的混合物物作为催化剂 促使 HC CO 和 NOX发生氧化反应和还原反应 只有当发动机混合气的尝试在理论空燃比 14 7 附近时 三元催化转化器才有最佳的转 化效果 因此 必须对空燃比进行精确的控制 使空燃比保持在理论空燃比附近很窄的范 围内 发动机开环控制过程 ECU 根据发动机转速 进气量 进气压力 温度等信号确定 喷油量 即控制混合气空燃比 实际过程中 很难把空燃比控制在理论值附近很窄的范围 内 为了精确控制实际空燃比 在发动机控制系统中普遍采用由氧传感器采集的信号为反 馈信号的闭环控制方式 氧传感器安装在三元催化转化器前面的排气支管或排气管内 用来检测排气中的氧含 量 以确定实际空燃比与理论空燃比相比较是浓还是稀 并向 ECU 反馈相应的电压信号 ECU 根据氧传感器反馈的空燃比浓稀信号 控制喷油量的增加或减少 目前的氧传感器有 氧化锆 浓度型 和氧化钛 电阻型 两种 ECU 利用空燃比反馈信号 将其信号电压与基电压进行比较 判断混合气的浓度 对 空燃比进行反馈控制 当混合气空燃比低于理论空燃比时 氧传感器输出高电位信号 ECU 收到这一信号后 使反馈修正系数减小 开始骤降 然后缓降 控制喷油器减少喷油 量 当混合气空燃比高于理论空燃比时 则相反 当系统进入空燃比闭环反馈控制时 原 则上供给的混合气就是在理论空燃比附近 3 1 3活性炭罐活性炭罐 燃油箱中的燃油蒸发 当燃油蒸发的压力达到设定值时 就会从油箱盖的排气阀排出 造成对大气的 HC 污染 为防止燃油箱向大气排放燃油蒸气而产生的污染 在发动机控制系 统中普遍采用了由 ECU 控制的活性炭罐蒸发污染控制装置 燃油箱用通气管与活性炭罐相 连 其作用就是将燃油箱中的燃油蒸气收集于罐中 并在发动机工作时 通过流经的空气 将燃油蒸气送入进气管参与燃烧 以免燃油箱中的燃油蒸气直接排放到大气中造成空气污 染 要确保炭罐能正常起作用 同时不影响发动机的正常工作 就要及时地将炭罐中的燃 油蒸气送入进气管 即是炭罐通气量控制 炭罐通气量控制有机械和电子控制两类方式 电子控制炭罐通气量 由电子控制器通过炭罐通气电磁阀来控制膜片式通气阀的开度 或 者直接通过电磁来控制炭罐能气量 电子控制方式可根据发动机的工况与状态获得最佳的 炭罐通气量控制 在汽车上也已有较多应用 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 14 3 2 汽汽车车排放控制技排放控制技术术的的发发展与新技展与新技术术的开的开发发 研发机构不断改进发动机设计 提高控制系统精确性 研制有效的废气净化装置 而 且要求石油化工领域不断提高燃油品质 以满足新型发动机和净化装置的要求 为了减少 汽车尾气有害排放 首先应该采取机内净化措施 即通过改进发动机设计 采用电子控制 可变气门正时和升程 可变进气管等先进技术 优化燃烧条件 减少未完全燃烧混合气的 生成 对于发动机工作已产生的有害气体 通过加装三元催化转化器和氧传感器 将有害 气体 HC CO 和 NOx 转化为 CO2 H2O 和 N2 为了进一步提高转化效率 可以通过优化 布置转化器安装位置 采用排气歧管后置 安装加热器等措施 在采用 EGR 系统减少 NOx 排量时 一定要与电子控制系统相结合 合理控制再循环到发动机燃烧室中的废气量 在 汽车使用维修 燃料提供和新型车研制方面 经过科学的管理 深入的研究和大胆的构想 对排放控制也许会产生一个积极 新浪科技讯 北京时间 7 月 22 日消息 据英国 每日邮报 报道 英国英力士公司 INEOS 日前宣布 他们目前已经掌握了将生活垃圾转变为燃料的技术工艺 并计划到 2011 年底大规模采用这项工艺生产燃料 英国英力士公司总裁彼特 威廉姆斯说 他们公司已掌握变垃圾为燃料的生产工艺 并 拥有这个生产工艺的专利权 在生产过程中 加热垃圾产生气体 气体和某些细菌反应产 生乙醇 乙醇经过净化变成燃料 经过这个生产工艺 1000 公斤的垃圾可以生产出 400 升 乙醇 与其他以粮食为原料的生物燃料的生产过程相比 英力士公司的生产工艺显现出巨 大的优势 威廉斯对记者说 与其他生物燃料不同 我们用不着在食物和燃料之间作艰难 选择 但由于目前英国几乎没有单纯以乙醇作燃料的车 英力士公司生产出的乙醇燃料必 须混合汽油或柴油 才能驱动汽车 由于一些国家生物燃料的生产主要以粮食为原料 这使得全球粮价快速上涨 经济合 作与发展组织估计 到 2017 年 欧盟 美国和加拿大耕地的 14 将用于种植生产生物燃 料的植物 挤占粮食作物的种植面积 势必进一步推高粮食价格 与这些生物燃料的生产 相比 英力士公司以垃圾为原料 如果未来占有较高市场份额 这