發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放與控制作業(yè)

1、作 業(yè)談?wù)勂嚺欧盼廴疚飳?duì)大氣環(huán)境的危害汽車尾氣排放中的污染物主要有：碳?xì)浠衔铮℉C）、一氧化碳（CO）、氮氧化合物（NOX）和顆粒物（柴油車的煙度 PM指標(biāo)）。大氣污染的危害主要有以下幾個(gè)方面：卩）對(duì)人體健康的危害：人需要呼吸空氣以維持生命。一個(gè)成年人每天呼吸人約2萬多次，吸入空氣達(dá)1520 立方米。因此，被污染了的空氣對(duì)人體健康有直接的影響。HC （碳?xì)浠衔铮┪Ｗu(yù)：碳?xì)浠衔飳贀]發(fā)性有機(jī)化合物，它容易在太陽光下產(chǎn)生光化學(xué)煙霧，在一定的 濃度下對(duì)植物和動(dòng)物有直接毒性：對(duì)人體有致癌作用。CO （一氧化碳）危害：1） 一氧化碳（C0）是一種無色無味的劇毒氣體，可以在大氣中保持兩三年，是一種

2、數(shù)量人、累枳性強(qiáng)的毒氣。它極易與血液中的血紅蛋白結(jié)合，結(jié)合速度比氧氣快250倍，在極低濃度時(shí)就能使人 或動(dòng)物遭到缺氧性傷害。輕者眩暈，頭疼，重者腦細(xì)胞受到永久性損傷，甚至窒息死亡：當(dāng)每立方米的空氣中一氧化 碳的含量達(dá)到4克時(shí)，能在30分鐘內(nèi)使人死亡。2） 氧化碳還會(huì)引起胎兒生長(zhǎng)受損和智力低下，3）對(duì)心臟 病、貧血和呼吸道疾病傷害性大。N（氮氧化合物）（主要足一氧化氮和二氧化氮）危書：毒性很人，其毒性是含硫氧化物的3倍。氮氧化合物 進(jìn)入肺泡后，能形成亞硝酸和硝酸，對(duì)肺組織產(chǎn)生劇烈的刺激作用，增加肺毛細(xì)管的通透性，故后造成肺氣腫。亞 硝酸鹽則與血紅蛋白結(jié)合，形成高鐵血紅蛋白，引起組織缺氧。城市居民

3、中得肺癌的人數(shù)會(huì)明就増加。離公路越近， 公路匕汽車流最越大，肺癌死亡率越高。氮氧化物會(huì)刺激人的眼，鼻，喉和肺，增加病毒感染的發(fā)病率，例如引起導(dǎo) 致支7管炎和肺炎的流行性感胄，誘發(fā)肺細(xì)胞癌變;氧化：、辻仃麻醉神經(jīng)的作用。同時(shí),氨氧化物和碳?xì)浠?物樣公任太陽光卜產(chǎn)生光化學(xué)煙霧，如1955年美國(guó)洛杉機(jī)光化學(xué)煙霧事件，因光化學(xué)煙霧引起呼吸系統(tǒng)衰竭而 死亡的人數(shù)達(dá)到400多人，這是最早出現(xiàn)的由汽車尾氣造成的大氣污染爭(zhēng)件。其實(shí)，即使人（中污染物濃度不高，但人體成年累月呼吸這種污染了的空氣，也會(huì)引起慢性支氣管炎、支氣管 哮喘、肺（腫及肺癌等疾病。（2）對(duì)植物的危害：人氣污染物，尤其是二氧化硫、氟化物等對(duì)植

4、物的危害是十分嚴(yán)重的。當(dāng)污染物濃度很 高時(shí)，會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生急性危害，使植物葉表而產(chǎn)生傷斑，或者直接使葉枯菱脫落：當(dāng)污染物濃度不高時(shí)，會(huì)對(duì)植物 產(chǎn)生慢性危害，使植物葉片褪綠，或者表面上看不見什么危害癥狀，但植物的生理機(jī)能已受到了影響，造成植物產(chǎn) 量下降，品質(zhì)變壞。（3）對(duì)天氣和氣候的影響：人氣污染物對(duì)天氣和氣候的影響是十分顯著的，可以從以下幾個(gè)方面加以說明：減少到達(dá)地而的太陽輻射量：從工廠、發(fā)屯站、汽車、家庭取暖設(shè)備向大氣中攤放的大量煙塵微粒，使空 氣變得傘常渾濁，遮擋了陽光，使得到達(dá)地面的太陽輻射量減少。據(jù)觀測(cè)統(tǒng)計(jì)，在大工業(yè)城市煙霧不散的日子里, 太陽光直接照射到地面的量比沒有煙霧的口 了減少近

5、40%。人氣河染嚴(yán)重的城市，天天如此，就會(huì)導(dǎo)致人和動(dòng)植物 因缺乏陽光而生長(zhǎng)發(fā)育不好。增加大氣降水最：從大工業(yè)城市排出來的微粒，其中有很多具有水氣凝結(jié)核的作用。因此，當(dāng)大氣中有其 他一些降水條件與之配合的時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)降水天氣。在大工業(yè)城市的下風(fēng)地區(qū)，降水量更多。下酸雨：有時(shí)候，從天空落卜的雨水中含有硫酸。這種酸雨是大（中的污染物二氧化硫經(jīng)過氧化形成硫酸， 隨自然界的降水下落形成的。硫酸雨能使人片森林和農(nóng)作物毀壞，能使紙品、紡織品、皮節(jié)制品等腐蝕破碎，能使 金屬的防銹涂料變質(zhì)而降低保護(hù)作用，還會(huì)腐蝕、污染建筑物。增高大氣溫度：在大工業(yè)城市上空，由于有大量廢熱排放到空中，因此，近地面空氣的溫度比四

6、周郊區(qū)要 高一些。這種現(xiàn)彖在氣彖學(xué)中稱作”熱島效應(yīng)”。對(duì)全球氣候的影響：近年來，人們逐漸注意到大氣污染對(duì)全球氣候變化的影響問題。經(jīng)過研究，人們認(rèn)為 在有對(duì)能引起氣候變化的各種人氣污染物質(zhì)中，二氧化碳具有旋人的作用。從地球上無數(shù)煙囪和其他種種廢氣管道 排放到大（中的人量二氧化碳，約有50%留在大氣里。二氧化碳能吸收來自地面的長(zhǎng)波輻射，使近地面層空氣溫度 增高，這叫做”溫室效應(yīng)“。經(jīng)粗略估算，如果人氣中二氧化碳含量增加25%,近地面氣溫町以增加0.52C。如果 增加100%,近地而溫度可以增高1.56C。有的專家認(rèn)為，大氣中的二氧化碳含量照現(xiàn)在的速度增加下去，若干 年后會(huì)使得南北極的冰熔化，導(dǎo)致全

7、球的氣候異常。汽車排放污染物的生成機(jī)理一、一氧化碳co的生成co的生成主要是和混合氣的混合質(zhì)量及其濃度有關(guān)。燃料燃燒時(shí)不可能全部生成出0和co2,會(huì)由于卜列原因 產(chǎn)生部分co：燃料不完全燃燒CO是燒類燃料在燃燒過程中由于缺氧而不能完全燃燒的產(chǎn)物，理論上，當(dāng)空燃比等于14.7時(shí)，婭類燃料能完 個(gè)燃燒,生成C02和出0;空燃比XT 14.7時(shí),即混合氣過稀,燃料燒完，氧有剩余;當(dāng)空燃比小于24.7時(shí)，即混 合氣過濃，氧不足，生成CO。混合氣混合不均勻汽汕機(jī)是預(yù)混的混合氣，但即使在富氧燃燒時(shí)，混合氣也不町能絕對(duì)均勻，總會(huì)有過濃區(qū)，加上進(jìn)氣管壁面上 有汽油膜存在，油膜隨進(jìn)氣邊流動(dòng)邊蒸發(fā)，也會(huì)造成混合氣

8、不均勻，而且各氣缸均勻性不等現(xiàn)象，這些都會(huì)產(chǎn)生COCO2和H；0在高溫時(shí)離解即使在稀混合燃燒時(shí)，有足夠的氧氣，但由于發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)溫度很高，當(dāng)溫度超過2000C時(shí)，CO?會(huì)產(chǎn)生高溫離 解反應(yīng)，生成CO和02,溫度越高，生成的CO越多；高溫時(shí)，出0也會(huì)離解為H2,02,出會(huì)將CO?還原為CO。二、碳?xì)浠衔铮℉C）的生成發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的碳?xì)浠槲锲涑煞謽O其復(fù)雜，有未參加燃燒的燃油碳?xì)浠槲锓肿?，有燃燒過程中高溫分解和 合成的中間產(chǎn)物和部分氧化物，如醛、烯及芳香族燒等，不完個(gè)燃燒產(chǎn)物以及潤(rùn)滑油的碳?xì)浠锏瘸煞?，種類達(dá)200 余種。排氣中的碳?xì)浠锱c燃油種類（初始成分）何很大關(guān)系。HC生成機(jī)理如下：燃燒室

9、內(nèi)的縫隙效應(yīng)燃燒室內(nèi)存在著很多縫隙，如由活塞頂斥部與缸壁之間，及一二活塞壞背后組成的縫隙，這部分占總的縫隙的 80%,其它縫隙有氣缸蓋熱接合面處、火花塞螺栓處、進(jìn)排氣門頭部周闈?？p隙對(duì)HC的生成起著巫要的作用。當(dāng) 缸內(nèi)壓力升高時(shí)，會(huì)將部分未燃的可燃棍介氣壓進(jìn)縫隙中去，由于縫隙很窄，面容比人，混合氣流人縫隙中被雙 壁冷卻，火焰無過程中缸內(nèi)壓力降低時(shí)，未燃HC從縫隙中排出。研究表明，約有5%-10%新鮮混合氣由于縫隙效 應(yīng)會(huì)躲過火焰?zhèn)鞑サ娜紵^程。這種縫隙效應(yīng)是產(chǎn)生未燃HC的重要來源。在燃燒室中還存在著缸壁淬冷效應(yīng)，火焰?zhèn)鞯嚼涞母妆谑够鹧鎮(zhèn)鞑ブ袛?，此缸壁淬熄作用造成未燃HC,但近 年來研究發(fā)現(xiàn)，如

10、此薄的淬冷層中未燃HC在火焰熄火后幾ms內(nèi)由于強(qiáng)烈的氣流運(yùn)動(dòng)，即向己燃?xì)怏w擴(kuò)散并產(chǎn)生 氧化反應(yīng)，使HC的排放濃度降低，因此，對(duì)于清潔的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室壁面來說，此缸壁的淬冷并不是發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中 HC的主要來源。缸壁潤(rùn)滑油膜和枳垢的吸收和解吸發(fā)動(dòng)機(jī)缸壁吸附著一層潤(rùn)滑油膜，在進(jìn)氣和壓縮過程中會(huì)冇一部分燃油蒸氣被此油膜以及氣缸燃燒室存在的積 垢（多孔性積碳沉積物）所吸收而木參加燃燒，當(dāng)膨脹和排氣過程中缸內(nèi)圧力降低時(shí)，未燃的燃油會(huì)被釋放出來，進(jìn) 人燃燒產(chǎn)物中而不能被氧化，以未燃HC排出。3 燃燒不完全當(dāng)可燃混合氣過濃時(shí)，氧化反應(yīng)不完全，過稀時(shí)發(fā)生部分循環(huán)失火或完全失火，都會(huì)產(chǎn)生未燃HC,燃燒不完全 現(xiàn)象特別

11、容易發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速和低負(fù)荷低速工況，此時(shí)缸內(nèi)殘余廢氣量大，燃燒速率下降，火焰不能傳遍整個(gè)燃 燒室，發(fā)生人面積的町燃混合氣淬熄現(xiàn)象，使未燃HC排放劇版這種現(xiàn)象在混合氣濃度嚴(yán)重超出町燃界限，點(diǎn)火 系不良，廢氣再循環(huán)（EGR）太多以及某些過渡工況時(shí)，更會(huì)嚴(yán)重發(fā)生。曲軸箱簾氣和掃氣曲軸箱竄氣會(huì)產(chǎn)生HC排放，這部分排出的HC約占HC總排放量的25 %,二沖程汽油機(jī)在掃氣時(shí)，會(huì)有部分混合氣未經(jīng)燃燒，掃過氣缸直接進(jìn)入排氣管，因而二沖程汽油機(jī)的HC排放 比四沖程汽油機(jī)髙很多。柴油機(jī)由于是噴霧燃燒，混介氣的形成和汽油機(jī)不同，縫隙中為空氣，因而縫隙效應(yīng)并不重要，這也是柴油 機(jī)未燃HC比汽油機(jī)要低的主要原因。在柴

12、油機(jī)中，噴霧質(zhì)最、噴霧貫穿度、與空氣的混合、噴注碰壁以及在燃燒 室中的分布等因素対未燃HC的生成影響很大。噴嘴結(jié)構(gòu)不合理，待別是針閥后床力來容枳過人是形成未燃HC的區(qū) 要原因。此外，審機(jī)油，起動(dòng)時(shí)不著火以及不正常噴射（如二次噴射）也是產(chǎn)生未燃HC的原因。在冷起動(dòng)、怠速、低 負(fù)荷等條件下，噴注中的大顆粒油滴來不及蒸發(fā)，嚴(yán)重的后燃也會(huì)造成未燃HC排放的增加。三、氮氧化物NOx的生成在發(fā)動(dòng)機(jī)排放中NOx主要是指NO, NO在大氣中逐漸和氧或臭氧結(jié)合形成NO?。NO的生成主要取決丁燃燒溫度以及氧的濃度。當(dāng)溫度超過2000時(shí)，氧分子會(huì)分解成氧原子，它和氮分子化合 生成NO。在稍稲高溫情況卜 NO生成濃度

13、為敲高。高溫是最重要的條件，即使氧很充分，但燃燒溫度不高，氧的分解進(jìn) 行也很慢,NO生成濃度低。總之，燃燒進(jìn)行得愈充分，燃燒溫度愈高,NO濃度愈高，這也就是NO與油耗之間相互 有矛盾的原因。因?yàn)閺娜加徒?jīng)濟(jì)性觀點(diǎn)看，就要求燃燒效率高，撚燒進(jìn)行得完全，也就是要求燃燒速度快，并使燃 燒放熱集中在上止點(diǎn)附近，而這樣燃燒溫度必然很高，因而NO生成量也就愈多。NO生成還和反應(yīng)時(shí)間有關(guān)，如果燃?xì)庠诟邷睾透谎醯臈l件卜逗留時(shí)間長(zhǎng)，NO的生成量必然增加，NO的生成 主要是在火焰峰而后面的己燃?xì)怏w中。NO生成反應(yīng)是町逆反應(yīng)，但NO在燃?xì)庵心娣磻?yīng)(分解反應(yīng))速度緩慢，所以 一旦氣缸內(nèi)形成NO,除去入0就較閑難，NO就

14、會(huì)“凍結(jié)”在一個(gè)非平衡的高濃度水平上而從排氣中排出。在汽油中NO?生成較少,NO/NO只有2%-5%,而在柴油機(jī)中NO2/NO可達(dá)1096-30%o四、顆粒柴油機(jī)微粒是除去未化介的水以外所右固態(tài)的碳基顆粒、液態(tài)的燃油與潤(rùn)滑油以及無機(jī)物(附聚在碳基顆粒表面 上的SO2,NO2,H2SO3,鉛)等物質(zhì)的總稱。里卡多給微粒下的定義是:微粒指經(jīng)空氣稀釋后的排氣，在低于51.7 C溫 度以卞，在涂有聚四氟乙烯的玻璃纖維濾紙上沉積的除水分以外的物質(zhì)。1微粒的基本組成微粒除了由燃油燃燒產(chǎn)生之外，潤(rùn)滑油產(chǎn)生的微粒也占相當(dāng)部分。微粒町分成可溶性有機(jī)物與不可溶性有機(jī)物 兩部分，兩部分比例人致為39%和61%。在可

15、溶件有機(jī)物中，由潤(rùn)滑油產(chǎn)生的微粒占可溶性有機(jī)物中的絕大部分, 約占微?？偭康?9%,不可溶性有機(jī)物主要組成足干的碳煙顆粒，碳煙足燃燒不完全的產(chǎn)物，它占不可洛性自機(jī)物 的70.5%,占微?？偭康?3%。潤(rùn)滑油除產(chǎn)生可溶性有機(jī)物外，也產(chǎn)生不可溶性物質(zhì)，來自潤(rùn)滑油的微粒總計(jì)占 微?？偭康?4%,因此要重視降低柴油機(jī)潤(rùn)滑油的消耗。在不可溶性仃機(jī)物中還有硫酸鹽成分，因而隨著排放法規(guī) 的加嚴(yán)，要限制燃油中硫的含量，以降低微粒的排放。柴油機(jī)排放的煙有白煙、藍(lán)煙和黑煙。白煙和藍(lán)煙是液態(tài)顆粒，而黑煙是固態(tài)顆粒。白煙是高沸點(diǎn)的未燃燒和 水蒸，、混介而成的液態(tài)顆粒，它的直徑一般在him左右，主要是在冷起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生，溫

16、度低于250*0.藍(lán)煙主要是來燃 燒的繪，有燃油和潤(rùn)滑油，以及燃燒中間產(chǎn)物，其顆粒較小，一般在0.5um以下，藍(lán)煙主要是在暖機(jī)時(shí)產(chǎn)生，溫度 在250 -650C,肖發(fā)動(dòng)機(jī)溫度提高后，藍(lán)煙就會(huì)消失。黑煙是由碳煙顆粒所組成。未采取控制措施的柴油機(jī)排出的 微粒是帶有催化反應(yīng)器的汽汕機(jī)的50 -70倍。2.碳煙的生成燃料是碳?xì)浠颎Hm其中氫原子要比碳原子多一倍多，基本碳煙顆粒中有105-106個(gè)碳原子及數(shù)最約為碳原子 的1/10的氫原子，因此碳煙的生成必然經(jīng)過高溫?zé)崃呀狻⑷肆棵摎涞倪^程而形成基本晶粒。柴油在高壓、高溫(2000 -2200 C).局部缺氧的條件卜，經(jīng)過熱裂解，復(fù)雜的碳?xì)浠镏鸩矫摎涑?/p>

17、為簡(jiǎn)單的碳 氫化物，產(chǎn)生多種中間產(chǎn)物，如烯燒類的低分子量的碳?xì)浠?，進(jìn)一步裂解和脫氫成為活性較強(qiáng)的乙塊(CH三CH), 乙塊足碳煙形成過程中幣要的中間產(chǎn)物，再經(jīng)聚令脫氫，會(huì)形成聯(lián)乙塊或乙烯基乙塊，進(jìn)步裂解脫氫、基團(tuán)聚今 成很不沽潑的聚縮乙烘(-CHC-),至此已形成固體碳初核。之后，分高溫或低溫兩個(gè)途徑，在人于1000C A溫情況下， 經(jīng)過聚合、環(huán)構(gòu)化和進(jìn)一步脫氫形成只有多環(huán)結(jié)構(gòu)的不溶性碳煙成分，域后形成八方晶格的碳煙晶核。在低于1000C 時(shí)，經(jīng)過環(huán)構(gòu)化和氫化，也形成碳煙晶核。這種初生胚核經(jīng)不斷聚集、長(zhǎng)人成為人的、甚至肉眼能見的碳煙微粒。什么是汽油機(jī)機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)所謂機(jī)內(nèi)凈化就是從右害排放物的

18、生成機(jī)理及影響因素出發(fā)，以改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程為核心，達(dá)到減少和抑制 污染物生成的齊種技術(shù)。即降低污染物生成量的技術(shù)，如改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室結(jié)構(gòu)、改進(jìn)點(diǎn)火系統(tǒng)、改進(jìn)進(jìn)氣系統(tǒng)、 釆用電控汽油噴射、采用廢氣再循壞技術(shù)等。機(jī)內(nèi)凈化被公認(rèn)為是治理車用汽油機(jī)排氣污染的治本措施。在將來, 可能會(huì)用到稀薄燃燒，缸內(nèi)直噴(GDI),均質(zhì)混合氣圧燃(HCCI)等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)機(jī)內(nèi)凈化。什么是汽油車排氣后處理技術(shù)在排氣系統(tǒng)中采用化學(xué)或物理方法對(duì)己生成的有害排放物進(jìn)行凈化的排放后處理技術(shù);對(duì)來自曲軸箱和供油系 統(tǒng)的有害排放物進(jìn)行凈化的非排氣污染控制技術(shù)。這兩類統(tǒng)稱為機(jī)外凈化技術(shù)。電子控制汽汕噴射加三效催化桂化器己成為國(guó)際上

19、汽油乍排放控制技術(shù)的主流。此外，機(jī)外凈化技術(shù)還有曲柚箱 強(qiáng)制通風(fēng)裝置、熱反應(yīng)器、二次空氣噴射控制系統(tǒng)和燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng)。什么是柴油機(jī)機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)柴油機(jī)機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)從發(fā)動(dòng)機(jī)仃害污染物的生成機(jī)理及影響因索出發(fā)，通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)整或改進(jìn)，從而達(dá) 到降低污染物生成最。常有的柴汕機(jī)機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)有：電控高壓燃汕噴射技術(shù)、增壓中冷、廢(渦輪増壓技術(shù)、廢 氣再循環(huán)(EGR、低排放燃燒系統(tǒng)。什么是柴油機(jī)排氣后處理技術(shù)排氣后處理技術(shù)的定義，對(duì)于汽油機(jī)與柴汕機(jī)是樣的：在排氣系統(tǒng)中采用化學(xué)或物理方法對(duì)已生成的行書排 放物進(jìn)行凈化的排放后處理技術(shù)，對(duì)來口曲軸箱和供油系統(tǒng)的有忑排放物進(jìn)行凈化的非排，(污染控制技術(shù)，這兩

20、類 統(tǒng)稱為機(jī)外凈化技術(shù)。冃前，針對(duì)柴油機(jī)的排氣后處理技術(shù)主要有：2用來降低N(排放的還原催化轉(zhuǎn)化器：還原NO*的方法通常有選擇性非催化還原(SNCR, selective noncatalytic reduction)IE選擇性催化還原(NSCR, non-selective catalytic reduction)和選擇性催化還原(SCR, selective catalytic reduction)三種方式，其中 SCR 在柴油機(jī)上的 研究最為廣泛。以氨或氨水、尿素作為還原劑的選擇性催化還原系統(tǒng),町以降低柴油機(jī)排氣中絕人部分的NO*,也能 降低部分HC。與氨或氨水相比，尿素更易于攜帶,而且

21、它不具有氨或氨水的刺激味。肉此，以尿素為還原劑的SCR被認(rèn) 為是最具有應(yīng)用前景的。用來降低微粒排放的微粒捕捉器：柴油機(jī)微粒捕捉器是柴油機(jī)微粒排放后處理的主要方式，它由收集排氣微粒的濾芯(substrate)和各類周期性的把 濾芯中積仔的微粒燒璋或氧化掉的再生系統(tǒng)(regeneration system)所組成。目前能滿足要求的過濾材料有以卜兩種： 金屬絲網(wǎng)、陶瓷(陶瓷纖維、泡沫陶瓷和單體陶瓷)。國(guó)內(nèi)外研究過的再生方法主要有:強(qiáng)制再生(在人負(fù)荷時(shí)，對(duì)柴油 機(jī)進(jìn)或排氣強(qiáng)制節(jié)流，從而提高排氣溫度，使過濾體得到再生);噴油助燃再生;電加熱再生;微波加熱再生;逆向噴氣再 生撚油添加劑再生;連續(xù)再生。以及

22、用來降低微粒中有機(jī)可溶成分SOF(主要是高分子的HC)以及氣態(tài)HC和CO排放的氧化催化轉(zhuǎn)化器：柴油機(jī)廢氣氧化催化器(OCC, oxidization catalytic converter)W以降低排氣中的CO和HC,但主要的目的足降低排 放顆粒物中SOF的含最，從而降低總的顆粒排放。OCC還町以有效地降低排氣中氣態(tài)有害物HC和CO.其中NO*還原催化和微粒捕捉器是主流。目前，低溫等離子體技術(shù)在柴油機(jī)尾氣控制中較多的是將其用于排氣微粒的捕集，其主要依據(jù)在于柴油機(jī)排(微 粒中冇70%、8喘(以質(zhì)量計(jì))是帶電的。利用低溫等離子技術(shù)捕捉柴油機(jī)微粒的技術(shù)現(xiàn)在還處于實(shí)驗(yàn)室階段,而且已 獲得較滿意的數(shù)據(jù)。

23、汽油機(jī)有害排放物與控制方法車用汽油機(jī)的有害排放物主要有一氧化碳(C0)、碳?xì)浠槲?HC)和氮氧化物(N0 x)o影響汽油機(jī)右害排放 物的因素眾多，打汽油機(jī)其它性能之間的關(guān)系也比較復(fù)雜，需要采取既能降低多種排放又能改善其它性能指標(biāo)的折 衷方案。機(jī)內(nèi)凈化1.1稀燃與高壓縮比在稀燃時(shí)，為改善混介氣質(zhì)量而采取的措施有：實(shí)現(xiàn)分層燃燒；燃燒室設(shè)計(jì)得更介理緊湊，盡量減少有害的縫隙容積：改善火花塞結(jié)構(gòu)及布置，采用高能點(diǎn)火系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)快速燃燒等。1.2增加進(jìn)氣，改進(jìn)排氣為了降低排放而不致使動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性變壞，同時(shí)達(dá)到油耗法規(guī)的要求并改善低速性能，未來汽油機(jī)將更多地采用多氣閥機(jī)構(gòu)。13采用可變進(jìn)氣流通截面及可變配

24、氣定時(shí)系統(tǒng)采用可變進(jìn)氣流通截面可改善中速運(yùn)轉(zhuǎn)及部分負(fù)荷時(shí)的汽油機(jī)性能，并町控制燃燒速率。采用變配氣定時(shí)系統(tǒng)町調(diào)節(jié)缸內(nèi)剩余廢氣量，降低NOx排放，改善怠速性能。1.4電子控制技術(shù) 目前，國(guó)外采用的汽油機(jī)電控系統(tǒng)主要有：燃油噴射與空燃比控制；點(diǎn)火定時(shí)與爆振控 制：廢氣再循環(huán)控制；怠速控制；減速斷汕、超速保護(hù)、增壓壓力控制：發(fā)動(dòng)機(jī)自診斷與故障安全系統(tǒng)、町變配氣 定時(shí)控制等。1.5廢氣再循環(huán)(EGR)廢氣再循壞可有效地控制NO*的排放最。但由于它減少了進(jìn)氣充量中含氧最，只宜在部分負(fù)荷時(shí)采用，以使HC不致明顯增加。要垠人限度地減少NO*含量，又不影響汽油機(jī)經(jīng)濟(jì)性和HC排放，需 要采取有效的調(diào)盤裝置來優(yōu)化

25、整個(gè)工作范國(guó)內(nèi)廢氣再循環(huán)。電控技術(shù)是解決這一矛盾的有效于段。后處理技術(shù)2.1三元催化凈化器三元催化凈化器同時(shí)凈化CO、HC、NOxo三元催化凈化器要求發(fā)動(dòng)機(jī)必須在理論空撚比F工作，因此現(xiàn)在的三元催化凈化器都與電控燃油噴射系統(tǒng)聯(lián)合使用。2.2其它類催化凈化器為了降低從成動(dòng)到暖機(jī)結(jié)束這段時(shí)I町的HC排放量，采用了 HC吸附型催化凈化器。 利用魏石作為吸附劑吸收汽油機(jī)冷心動(dòng)后未完全燃燒的HC,當(dāng)催化器正常工作時(shí)，HC被脫附轉(zhuǎn)化后排出，有效地 降低了冷啟動(dòng)的HC排放。此外，還采用電加熱催化裝置。利用電加熱的方法，在發(fā)動(dòng)機(jī)心動(dòng)時(shí)間內(nèi)，使催化器內(nèi) 的催化劑達(dá)到工作器，從而減少冷啟動(dòng)時(shí)的有害排放。燃料的改質(zhì)

26、3.1汽油的無鉛化 四乙基鉛在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)一直是汽油的最好抗爆添加劑。但汽油加入四乙基鉛后，一 方面含鉛廢氣直接危害人身健康：另一方面為了減少排污而設(shè)置的排咒后處理裝豐（催化凈化器）迅速失效，使實(shí) 際排放達(dá)不到規(guī)定的限值水平。為了根除禽鉛廢氣的雙覓危書，在不久的將來，無鉛汽油將在全世界范【制內(nèi)普遍使 用。3.2摻醇汽油采用無鉛汽油后，為了提高或保持汽油原有的（含鉛時(shí)的）辛烷值，必須釆収一系列其它措施提高汽油的辛烷值。汽油中摻入醇類，就是-種有效措施，它無需改變汽油機(jī)結(jié)構(gòu)，節(jié)省了汽油用量。3.3代用燃料車用汽油機(jī)中的代用燃料主要有&醇類燃料如甲醇、乙醇以及壓縮天然氣和液化石油氣等。柴油機(jī)的排放

27、特性及其污染控制與相同排量的汽油機(jī)相比，車用柴油機(jī)排出的CO、C02和HC低得多，NOx排放量為同一水平，但能引起人類 多種疾病的微粒（PM）排放量比汽油機(jī)要高3070倍。對(duì)柴油機(jī)來說，降低NOx排放，會(huì)使PM排放增加、燃油經(jīng) 濟(jì)性惡化。1機(jī)內(nèi)凈化措施機(jī)內(nèi)措施主要是通過對(duì)燃燒的優(yōu)化來抑制有害成分的生成。目前國(guó)內(nèi)外研究比較多的機(jī)內(nèi)凈化措施主要右：1）增壓和中冷 廢氣渦輪增壓是使發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化、高輸出的有效措施，也是現(xiàn)代柴油機(jī)的代表性技術(shù)。采 用增圧中冷技術(shù)是降低NOx和微粒排放，改善柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性和提高動(dòng)力性的最佳措施。增床柴油機(jī)采用中冷技術(shù)后, 因進(jìn)Y溫度降低，進(jìn)氣量增加，過量空（系數(shù)增加，從而降

28、低峰值溫度，使巫型柴油機(jī)的NOx排放降低80%,微粒 排放也有大幅度的減少。2）采用高壓噴射系統(tǒng) 高壓噴射技術(shù)是降低柴油機(jī)微粒排放、提高柴油機(jī)性能的有效措施。高的噴射壓力 可以細(xì)化噴霧，促進(jìn)空氣向噴霧內(nèi)部的卷入，降低對(duì)氣流運(yùn)動(dòng)能臺(tái)的要求，改善燃油與空氣的混合及燃燒，從而降 低微粒排放。噴油壓力的提高也為實(shí)現(xiàn)NOx利PM排放的良好折衷創(chuàng)造了前提條件。高壓噴射對(duì)燃油品質(zhì)要求較臥 中國(guó)要在全國(guó)范圍內(nèi)保證燃油的成分和清潔度還有一定的難度，所以髙壓噴射可能會(huì)帯來-些問題。3）采用電子控制系統(tǒng) 提高噴油壓力能使微粒排放減少，但僅提高噴油壓力會(huì)導(dǎo)致NOx排放增加。為了同 時(shí)降低NOx和PM排放，還必須對(duì)噴射

29、率進(jìn)行最佳控制，使噴油規(guī)律保持一定的形狀，即降低初期噴射率，以限制 NOx生成及燃燒噪聲；提高中期噴射率，使燃汕與空氣充分混合以避免碳煙生成：控制后期噴射率，使空（能與燃 氣強(qiáng)烈混介，氧化掉已生成的大部分碳煙。在控制噴油規(guī)律方面多采用電子控制下的燃油噴射以及雙彈簧噴油器。 電控噴油定時(shí)范旳比機(jī)械式的要人，幣臺(tái)柴油機(jī)的控制町由微處理機(jī)完成。這樣町取消傳統(tǒng)的調(diào)速器,監(jiān)測(cè)更多的柴 油機(jī)參數(shù)并優(yōu)化各點(diǎn)的排放。4）優(yōu)化噴嘴結(jié)構(gòu) 噴嘴結(jié)構(gòu)型式對(duì)柴油機(jī)的有譽(yù)排放物特別是HC和微粒中有機(jī)町溶成分（SOF）排放屋的 影響很人。應(yīng)盡量減小噴嘴壓力室容積，以減小HC和SOF排放。目前普遍采用小孔徑的多孔針閥關(guān)閉噴孔

30、式（VCO） 噴嘴。5）應(yīng)用四氣門技術(shù)和町變進(jìn)（渦流系統(tǒng) 在四氣門缸溢中噴嘴垂直地設(shè)置在（缸中心，這種方案能使燃油 均勻地分布到各個(gè)油注中，為燃汕和空氣良好混合提供有利的條件。四氣門柴油機(jī)由于采用了兩個(gè)進(jìn)排氣門，氣體 有效流通截面積增大，充氣效率提高，換氣損失減少四氣門機(jī)構(gòu)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可根據(jù)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷變化改變渦流 強(qiáng)度，由此可在整個(gè)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷范I韋I內(nèi)，確保在燃燒室內(nèi)獲得適合每一噴油率的空氣運(yùn)動(dòng)。6）應(yīng)用強(qiáng)素流直噴燃燒室 低排放柴油機(jī)的燃燒室應(yīng)盡町能產(chǎn)生較強(qiáng)的紊流促進(jìn)燃油與空氣的混合，加速 擴(kuò)散燃燒，以降低PM排放?？sII燃燒室提高了進(jìn)氣渦流的保持性，燃燒過程中在活塞頂燃燒室縮II內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈

31、的 擠壓渦流，與進(jìn)氣渦流一起形成復(fù)雜的空氣運(yùn)動(dòng)，引發(fā)強(qiáng)烈的紊流，從而改善了混介氣的形成及燃燒。7）廢氣再循壞（EGR） EGR是實(shí)現(xiàn)低NOx排放的韻要措施在輕型車及小型直噴式柴油機(jī)上，利用熱的廢 氣再循壞，町以降低NOx、HC以及PM中的人量揮發(fā)性的成分。但對(duì)于重型柴油機(jī)來說，由于人負(fù)荷時(shí)的PM排放 幾乎僅由不町溶成分組成，當(dāng)采用熱的EGR時(shí)，隨EGR比例的增加，進(jìn)氣溫度迅速增加，空燃比進(jìn)一步減少，使人 負(fù)荷工況PM排放增加，因此，必須采用冷卻的EGR系統(tǒng)才能滿足ECE R49排放法規(guī)的要求。8）改進(jìn)燃油噴射凸輪線型,以減少延時(shí)期的燃油噴入最。這樣，便可在預(yù)燃燒階段降低燃燒初始放熱率，從而降低

32、 燃料峰值溫度，減少NOx的排放。9）采用停缸法。當(dāng)柴油機(jī)在怠速和低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),只讓一部分氣缸工作，這樣可以有效地減少白煙和未燃碳?xì)浠?合物的排放。10）采用相繼增壓系統(tǒng)。當(dāng)柴油機(jī)負(fù)荷低于50%時(shí)，只有一個(gè)增壓器工作;當(dāng)負(fù)荷超過50%時(shí)，兩個(gè)增壓器同時(shí)工 作,從而可以有效地提高柴油機(jī)的性能指標(biāo)?？冢┤紵易⑺?。NOx的減少取決于降低燃燒峰值溫度,降低燃燒峰值溫度的一個(gè)有效的方法是向氣缸內(nèi)注水。 方法有三種，即直噴注水法、燃油乳化注水法和熏蒸注水法。12）優(yōu)化控制。優(yōu)化控制主要包括先進(jìn)的廢氣再循壞控制，變截面渦輪增壓器，M變渦流、氣門定時(shí)、圧縮比， 町變噴孔噴油器，綜合動(dòng)力裝置控制（包扌舌變速）

33、。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，影響燃油經(jīng)濟(jì)性和排放的多因素優(yōu)化控 制將變得更加重要。將來，先進(jìn)的控制系統(tǒng)能檢測(cè)到排氣管中的成分和缸內(nèi)的燃燒過程參數(shù)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的每一個(gè)運(yùn) 轉(zhuǎn)參數(shù)做出反饋控制。使用優(yōu)化控制技術(shù)，町以將排放嚴(yán)格控制從法規(guī)的要求內(nèi)，而同時(shí)使其他性能（如燃汕經(jīng)濟(jì) 性和動(dòng)力性）獲得最佳化。2機(jī)外凈化措施機(jī)外凈化措施不涉及對(duì)燃燒的優(yōu)化，可分為前處理和后處理。1）前處理主要是對(duì)燃料進(jìn)行改進(jìn) 這些措施包括a：降低燃汕中的含硫量。在燃燒過程中，柴油中的硫約有 98%轉(zhuǎn)化為S02.其余的2%成為硫酸鹽顆粒，增加了微粒的排放量，微粒中的硫酸鹽含量隨燃油中的硫含量增加 而増加。歐洲委員會(huì)建議從2005年起,燃油含硫量的上限為50X103燃油存硫彊的降低不僅降低了微粒排放。 而且使柴油機(jī)催化氧化轉(zhuǎn)化器（OCC）的應(yīng)用成為町能。b：降低燃油比更。燃油比氓直接影響非直噴式柴油機(jī)的微 粒排放,即微料排放量隨燃油比重的增加而増加；c：燃油的乳化。采用油包水型乳化燃油,這樣由于油中水的急 劇汽化使油滴變得更加細(xì)小，有利于擴(kuò)散燃燒，可有效降低微粒排放。2）后處理措施是更進(jìn)一步降低柴油機(jī)排放的有效措施 這些措施包括 a：微粒的過濾技術(shù)。即用耐高溫的 過濾材料制成特定結(jié)構(gòu)的過濾體，將