汽车排放及控制论文

叮叮小文库汽车排放及控制技术论文学号：0967118137 班级：车辆09 姓名：徐宗瑜 摘要：随着经济条件的迅猛发展，汽车在全国范围内已越来越普及，在人们交通越来越便利的同时，汽车尾气排放的污染也越来越成为威胁人们赖以生存的环境的主要途径之一。分析了汽车尾气的主要成分危害以及治理方法，对柴油机的一些故障诊断方法作了一些具体的分析，以及柴油机排气净化，机内、机外净化作了详细的研究，然后作出了对柴油机高压共轨多次喷射技术的改进，排气后处理技术的研究及发展进程等。最后提出了努力发展研制可替代能源的环保型汽车的一些方法和具体行动，为未来汽车污染的有效控制以及新一代更为环保型汽车指明了有效的途径。 关键词：排放；污染；控制 Abstract: A swift and violent exhibition, the steam is more popular in entire Fan Yiyue, in person transportation Vietnam more convenient same, steam exhaust emissionss pollution also more Cheng Weiren survives one of boundary main ways. Has analyzed the steam exhaust principal constituent harm as well as the government method, diesel engines some breakdown method has made some concrete analyses, as well as a diesel engine row of gasification, machine, the outside the aircraft has done the research, then made the diesel engine high altogether many times to shoot the technique changing, After the exhaust, principle technique research and exhibition regulation and so on. Finally proposed unfolds the development to be possible diligently the energy alternative to guarantee steam some methods and effects personally, not the steam pollutions active control as well as the new generation guaranteed the steam to indicate the effective way. Keywords: Emissions; Pollution; Control 前言： 随着我国经济建设迅速发展,汽车运输业日益繁忙和各类机动车拥有量逐年大幅度增加,为控制随之而带来的环境污染,国家对汽车尾气排放的要求越来越严。因此,如何采取有效措施,最大限度地降低汽车发动机排放的污染物,以满足国内外越来越严的排放标准,已是广大汽车面临的日趋严峻的问题。一、汽车排放污染物的成分和危害性 1.污染物的主要成分 汽车排放污染物中含有大量的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物(NOx)、二氧化硫、铝、碳微粒和其他杂质粉尘等，这些物质对人类和整个生态环境危害极大。 一氧化碳(CO)与人体血液中的血红素有很强的亲和力，使血液丧失对氧的输送能力而产生缺氧中毒。当环境中CO的浓度超过100 ppm(10010-6)时，人体就会产生头晕、乏力等不适感；随着CO浓度的增加，会进一步产生头痛、呕吐、昏迷等症状；当CO浓度超过600 ppm时，短期内会引起窒息死亡。 汽车废气中排出多种氮氧化物(NOx)，其中一氧化氮(NO)与人体血液中血红素的亲和力比CO还强，两者结合后会产生与CO相似的症状，一般情况下对人体的眼睛、鼻子、咽喉、支气管和肺部等会带来更大的损害，严重时至人于死地。碳氢化合物(HC)为燃油未经完全燃烧后排出的气体，具有一定的毒性和易燃易爆的特性，其中的苯类物质又具有致癌作用。HC与NOx在阳光下极易发生光化学反应，形成以臭氧(O3)和以醛类为主的光化学烟雾。当O3达到一定浓度时，会令生物在短期内发生高温氧化而脱水死亡；醛类有机物带有毒性，对眼睛和呼吸系统有强烈的刺激作用，严生的会导致中毒死亡。二氧化硫(SO2)为燃油中的硫燃烧后的生成物，人体吸入SO2后，即产生咳嗽、咽喉肿痛、呼吸困难、胸闷、四肢乏力，进一步会引起支气管炎、肺炎和心脏病等，严重的会导至人畜死亡。SO2还极易与大气中的水蒸气结合生成亚硫酸烟雾，达到一定积聚量后便形成酸雨，使水土酸化，破坏林木、植物的生长。故此，应尽量减少燃油中的含硫量。铅(Pb)为一种有毒的金属，它由燃油中的铅化物添加剂(如四乙铅)经高温燃烧后还原而成的铅微粒。铅与血液中的血红素结合后，使血红素产生异变。当血液中的铅含量达到一定的程度时，会积聚于肝、肾、大脑和脊髓中，严重地破坏人体的神经系统和造血功能。碳微粒和其他杂质粉尘是柴油机的主要排放物，由于其粒径极小，约为0.010.2um，能长期悬浮于空气中，易于通过呼吸系统而沉积于肺泡内，极具致癌作用。铅、碳微粒和其他杂质粉尘等因粒径极小，SO2又具有胶粘性，特别是铅微粒，因无法燃烧，一旦被吸附在催化剂的表面上，便令三元催化净化器丧失催化功能，此即为三元催化净化器的铅中毒。二、对汽车尾气的治理 1.提高燃油质量 燃油质量是影响汽车尾气污染的关键因素，应尽快建立清洁油品质量标准和有效监管体系。总体来看，我国燃油的质量与国际水平相比差距较大，主要是烯烃和硫含量比较高，特别是柴油带来的污染更为严重。研究低烯烃、低硫的清洁油品是国内炼油企业的当务之急，如果汽车使用了不符合标准的燃油，不但会损害车辆的供油系统，影响车辆的使用寿命，而且会给人体健康和社会环境都将造成不可估量的损害。所以要鼓励兼并或关闭小的炼油企业，防止不合格的燃油流向市场。在追求高质量燃油的基础上，还应当进行“燃油调质”处理，如美国环保局将汽油最大含铅量限制在 0.0264kg/m3 ，以降低铅和添加剂二溴乙烷、二氯乙烷的排放，提高催化剂的转化率和使用寿命。因此，应当全面提高燃油质量，在研制清洁油品、加强监管体系和进行燃油调质的基础上，有效控制尾气污染。 2.尾气污染治理 尾气污染治理是采用在汽车排气口增加尾气净化器的方式，对汽车产生的废气进行净化以减少污染，此方法虽然不能达到“零污染”，但可以采用物理、化学的方法减少汽车尾气中的污染物。 对于汽车尾气的治理，现实生活中比较常用的方法有： （1）安装汽车曲轴箱强制通风装置，可以减少曲轴废气泄漏，削减汽车HC总排放量的20%25%，削减汽车CO总排放量的1%2%； （2）安装汽油车燃油蒸发污染控制装置，可以减少汽油蒸发污染物，削减汽车HC总排放量的15%20%； （3）安装汽车电子点火器，可以削减汽车尾气中 HC和CO总量的10； （4）安装汽车磁化净化器，可以削减汽车尾气中 HC和CO的20； （5）在尾气排放口安装三元催化转化器是目前应用最多的汽车尾气净化技术。当发动机工作时，尾气经排气管进入催化器，其中的氮氧化物与尾气中的一氧化碳、氢气等还原剂在催化作用下分解成氮气和氧气，而碳氢化合物和一氧化碳分别与废气中残存的氧气及前一反应生成的氧气在催化作用下充分氧化，生成二氧化碳和水蒸汽。由于三元催化器中的催化剂是蜂窝结构，蜂窝表面涂有催化材料，与废气的接触表面积非常大，所以其净化效率很高。经测试，当发动机的空燃比（空气和燃料的比例）接近理论值时，三元催化剂可将90的碳氢化合物和一氧化碳及70的氮氧化物同时净化掉。 以上治理方法对控制汽车尾气污染都十分有效，但还不能达到理想的程度。在使用这些方法的同时，还应不断地研发新的方法，以完善尾气净化技术。 3.定期保养和维修汽车定期保养和维修汽车也是能有效控制汽车尾气污染的方式。虽然汽车在出厂时能够达到国家要求的排放标准，但这一水平的保持有赖于车主的良好驾驶习惯和正常的保养维护。只有定期保养发动机、定期更换机油及滤芯、定期清洗燃油系统、定期清洗曲轴箱及通风装置、定期保养水箱等以进行日常维修或季节性维修，使汽车正常运行，保持良好状态，消除不必要的污染，才能够健全汽车的质量保证体系，保证最佳的空燃比、适当的马力，达到国家现行的排放标准。 4.研制新型发动机发动机是汽车的动力源，被喻为汽车的“心脏”。它是汽车部件中最复杂、最难制造、更新换代最慢的产品，也是最主要的尾气排放污染源。要想有效控制汽车尾气污染，应当研制开发出新型的节能型的发动机，以达到对尾气排放量的控制。目前，主要可以通过以下技术的研发来研制新型的发动机： （1）发动机结构优化技术。如采用多气阀进气机构，组织进气气流，改进燃烧室等。通过改善发动机燃烧状况，提高燃烧效率，降低发动机一氧化碳、碳氢化合物的生成量。 （2）闭环电控发动机管理技术。包括电控燃油喷射和电控点火。 （3）燃油蒸发污染物控制技术。对油箱和供油系统排出的汽油蒸发污染物进行控制。国外从20世纪80年代就普遍使用该技术，可控制汽油车20左右的碳氢化合物排放。对应于这些新技术，目前国际上研制出的比较成功的发动机有：本田Insight3缸汽油机、马自达新型转子发动机、法拉利F360ModenaV8发动机、雷诺F5R型直喷汽油机、丰田新型1.0L4缸发动机等。当然，这些新型的发动机投入运行后，某些排放问题仍会存在，与此有关的一些问题尚未得到完全解决，但它们能够控制汽车污染物的排放量，对汽车的发展和环境的保护都起到了重要作用。 5.发展燃气汽车和电动汽车 燃气汽车是指用液化石油气（LPG）和压缩天然气（CNG）作为燃料的汽车。由于燃气汽车具有燃烧彻底，排污量较少等优点，是目前我国最具推广价值的低污染汽车，尤其适用于城市公共汽车和出租汽车。当前我国燃气汽车的发展速度较快，但质量令人担忧，主要因为现在使用的燃气汽车基本是以改装车为主，改装后的燃气汽车由于改装技术不稳定，排放尾气污染改善程度十分有限。因此今后应当鼓励汽车厂商直接生产在电喷技术基础上开发的双燃料汽车或单一燃料的燃气汽车，在城市应以公共汽车和出租车为重点推广燃气汽车，逐步扩大燃气汽车的应用规模。 电动汽车是以自载电池为电源，依靠大功率电动机提供动力的新型交通工具，具有清洁无污染、噪声低、动力源多样化、能量转换效率高、结构简单、使用维修方便等优点，在环保和节能方面具有不可替代的优势。发展燃气汽车、电动汽车及其他清洁能源汽车不仅可减轻全球气候变化的压力，同时也可减少对石油进口的依赖，实现能源供应多样化，减少空气污染对人体健康的影响。三柴油机高压共轨多次喷射技术的改进 提升燃油的利用率，让每一滴油都充分释放它们蕴藏的能量，是汽柴油发动机技术工程师苦心追求的境界。十几年前，清洁型柴油机率先创造出高压共轨燃油喷射技术，大大提升了燃油燃烧水平，如今在高压共轨技术基础上，又发展出燃油多次喷射技术，将柴油机的燃烧过程控制提升到一个新高度。 纵观整个柴油机技术的进步史，对喷射精度的控制一直是柴油机技术改进的主要方向。柴油燃油喷射系统从机械控制式发展到电子控制式系统后，电子喷射系统又经历了三次变革，即位置式燃油喷射系统、时间式燃油喷射系统和时间压力式燃油喷射系统，也就是通称的高压共轨系统。据亚洲最大的柴油动力总成制造商欧意德动力集团的技术人员介绍，电控高压共轨燃油喷射技术可以将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开，这就确保了发动机在任何工况下都能获得较高的燃油喷射压力，一般这个压力能达到1600bar以上；同时高压油泵把高压燃油输送到公共供油管，通过控制高压油泵电磁阀开启持续时间从而对公共供油管（共轨）内的燃油压力实现精确控制，避免了传统柴油发动机各缸分别喷油产生的喷油量和喷射压力不一致现象，使发动机运转更为平顺；通过ECU精确控制喷油器电磁阀开启时刻、持续时间从而控制喷射提前角、燃油喷射量，确保了以最小的燃油消耗获得最理想的动力输出。在第一代高压共轨技术基础上，工程师们又发展出具有革命性的多次喷射技术。它可以将单循环内的喷油过程分成预喷、主喷和后喷三个过程。通过预喷可以优化燃烧环境，事先将缸内温度进行预热，减少了因温度剧烈波动带来的震动，同时通过提前消耗部分氧气，破坏了氮氧化物生成的“高压富氧”环境。而通过后喷射，则可降低碳烟和颗粒物的生成，提升排放水平。据了解，我国率先达到欧排放标准的欧意德绿色柴油发动机，正是应用了这项技术，单循环内可实现多达4次的喷射，喷射间隙仅为1/100000秒。有数据显示，采用新一代高压共轨技术的欧意德绿色柴油发动机可比当前最先进的缸内直喷汽油机节油30%，排放降低25%，同时动力输出高出50%，而且在振动和排放的控制也达到了汽油机的水平，更符合轿车舒适性的要求，为清洁型柴油机在轿车领域的推广创造了条件。 随着我国的能源需求将持续增长，新一代柴油机技术凭借先进的节油性能成为人类进取低碳道路的首选，而欧意德等技术先行者，已经在这条道路上取得了领先优势。四、努力发展研制可替代能源的环保型汽车 1.使用可替代能源从总的形势看，石油资源必将逐步减少，最终将枯竭。为此，世界各国从长远战略考虑，为保证车用能源供应的安全和节省大量外汇支出，有必要减少对进口原油的过分依赖，积极寻找替代能源，采用多种能源，以确保社会经济的发展。实践证明：燃料乙醇作为石油的替代品和可再生能源，不仅对于解决粮食深加工转化，稳定粮价和农民收入，减少环境污染、保持生态平衡等诸多方面具有十分重要的意义，而且还能创造许多新的就业机会。因此，推广使用燃料乙醇必将成为中国可持续发展的一项长期战略。从世界各国车用乙醇汽油使用情况来看，在美国、巴西早已成功推广，近年来欧盟和东南亚一些国家也在积极推广车用乙醇汽油。然而，这项工作在中国还仅处于推广试验阶段。可喜的是吉林作为中国燃料乙醇推广先行试点省，政府在推广使用乙醇汽油方面已摸索出许多成熟经验。推广使用车用乙醇汽油，大势所趋。目前，燃料乙醇的生产和应用在国际上已呈高速发展趋势，燃料乙醇产业已成为各国政府调控农产品供需矛盾，解决石油资源短缺问题，保护城市大气环境质量的重要政策手段和经济杠杆。 可以预见，随着世界石油资源的消耗、对环境关注程度的提高、的禁用以及燃料乙醇应用范围的拓宽，将极大地刺激对燃料乙醇的需求。预计，今后相当长时间内，燃料乙醇的年增长率将达到以上。因此，推广使用车用乙醇汽油将成为中国替代能源选择与可持续发展的大势所趋。 2.降低废气排放 控制汽车污染物排放的技术可以分为两类:降低污染物生成量的技术，又称为机内净化技术；净化或处理发动机排出后污染物的技术，又称为机外净化技术。随着发动机技术的进步和发展，目前车辆排放控制的机内、机外净化技术都达到了比较完善的地步。现代汽油发动机排放控制较为成熟的技术主要有以下几个方面: 发动机结构优化技术，如采用多气阀进气机构、组织进气气流、对燃烧室加以改进等。通过改善发动机燃烧状况，提高燃烧效率，降低发动机一氧化碳、碳氢化合物的生成量。 闭环电控发动机管理技术是一种精确控制发动机供油过程和点火过程的技术，能根据反馈控制使发动机始终工作在最佳状态。一方面可以有效降低发动机一氧化碳、碳氢化合物的生成量；另一方面为加装三效催化转化器提供空燃比条件。 燃油蒸发污染物控制技术是一种对油箱和供油系统排出汽油蒸气污染物进行控制的技术，在国外是从20世纪80年代就较为普遍使用的技术。可控制汽油车20左右的碳氢化合物排放。 闭式曲轴箱通风技术是一种控制发动机曲轴箱窜气造成环境污染的技术。这一技术国内若干年前就已普遍使用，可控制汽油车20左右的碳氢化合物排放。废气再循环技术是一种将发动机排气引入到进气中，通过降低发动机气缸内氧气的相对含量和最高燃烧温度，来减少氮氧化物生成量的技术。可降低4060的氮氧化物生成量。 三效催化转化器技术是一种利用氧化和还原反应，将汽车排气中的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物同时转化成无害的二氧化碳、氮气、水的技术。在一定条件下，对污染物的转化效率可达80以上，是目前最为有效的汽油车机外净化技术。但是，为保证其工作效能，需要发动机具备闭环电控系统，并燃用无铅汽油。 改进油料。燃油的质量、组分、添加剂对排放均有一定影响。因此，改进油料的质量和组分，是进一步降低车辆污染物排放的有效方法。五、结语 汽车节能减排主要在动力系