汽車尾氣污染的生成機(jī)理和影響因素以及治理

汽車尾氣污染的生成機(jī)理和影響因素以及治理汽車的問世能夠說是現(xiàn)代文明發(fā)展和進(jìn)步的主要標(biāo)記之一，伴隨著人們生活水平的提升以及汽車生產(chǎn)工藝的改良，本來的高端產(chǎn)品開始進(jìn)入了普通庶民的生活，給人們的日常出行帶來了宏大的方便，但是與此同時，汽車保有量的增長也造成了嚴(yán)重的尾氣污染，影響了城市的生態(tài)環(huán)境和人們的身心健康。因而，研究和解決汽車尾氣污染，已經(jīng)成為全世界共同關(guān)注的問題。1汽車尾氣污染的生成機(jī)理1.1CO的生成機(jī)理汽車尾氣中的CO，重要是由于汽油燃燒經(jīng)過中，氧氣含量不足，導(dǎo)致燃燒不充足，進(jìn)而生成CO。對于汽車發(fā)動機(jī)而言，氧氣不足造成的燃燒不充足，是由于可燃混介濃度過高導(dǎo)致的，其空燃比低于理論空燃比(14.7)。從理論方面分析，當(dāng)空燃比大于14.7時，混合氣中的氧氣含量不定，燃料在氧氣中能夠完全燃燒，生成水和二氧化碳;而實際上，當(dāng)汽油機(jī)工作時，即便空燃比大于14.7，仍然會有少量CO的產(chǎn)生，這重要是由于混合其中存在著部分濃度缺氧所導(dǎo)致的。1.2HC的生成機(jī)理HC重要是汽油混合氣不完全燃燒的產(chǎn)品，也包含沒有被燃燒的燃料。HC產(chǎn)生的原因重要包含：其一，氣缸激冷面作用。氣缸的溫度相對較低，其內(nèi)壁上會附著一層難以燃燒的混合氣，加上活塞與氣缸壁之間的間隔過小，混合氣無法有效燃燒，使得活塞壁與氣缸壁之間的未燃混凝土直接排入大氣;其二，氧氣含量不足。在發(fā)動機(jī)工作時，假如混合氣濃度過大或者過小，又或者氣缸內(nèi)存在過量殘存余留廢氣，輕則會影響火焰的正常傳播，重則完全斷火，使得HC的排放量增長。而當(dāng)氧氣濃度不足時，部分燃料無法完全燃燒，會轉(zhuǎn)化成為其他構(gòu)造形式的碳?xì)浠衔铩?.3HOx的生成機(jī)理汽車尾氣中的氮氧化物大部分是NO，NO2的含量很少。汽油機(jī)在工作工程中，燃料在氣缸內(nèi)部燃燒，生成高溫，對其他中的氧分子進(jìn)行分解，得到的氧原子與氮分子共同反應(yīng)，生成相應(yīng)的氮原子和NO，氮原子與氧分子反應(yīng)，又會生成NO和氧原子。而這些反應(yīng)的基本條件是高溫環(huán)境，假如處于低溫環(huán)境，反應(yīng)基本上都是向著相反的方向進(jìn)行，而NO的生成和分解比較緩慢，假如溫度忽然降低，則NO來不及及時分解，會隨著廢氣排出，與大氣中的臭氧結(jié)合后，生成毒性較強(qiáng)的NO2。2汽車尾氣污染的影響因素2.1發(fā)動機(jī)性能(1)發(fā)動機(jī)負(fù)荷：通常來講，發(fā)動機(jī)負(fù)荷是由其運(yùn)行工況、車輛裝載質(zhì)量等決定的。當(dāng)發(fā)動機(jī)怠速、減速行駛時，由于負(fù)荷較小，化油器供應(yīng)的混合氣體燃燒速度較慢，不完全燃燒會導(dǎo)致CO的增長。同時，由于氣體溫度較低，氣缸中激冷面上的燃油無法燃燒，會生成HC排出。簡單來講，在怠速狀況下，發(fā)動機(jī)排出的污染物最多。(2)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速：當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速升高時，氣缸內(nèi)的混合氣體擾動增長，火焰的傳播速度加快，燃料的燃燒比較充足，HC的排放量也會有所下降。在加速運(yùn)動時，要求發(fā)出的功率較大，必需提升氣缸內(nèi)燃?xì)獾臏囟龋谶@個經(jīng)過中，會產(chǎn)生大量的氮氧化物，導(dǎo)致部分燃料的不完全燃燒，進(jìn)而使得CO和HC排放量的增長。當(dāng)發(fā)動機(jī)減速運(yùn)行時，氣門的緊急關(guān)閉會導(dǎo)致進(jìn)氣管內(nèi)部霎時出現(xiàn)高真空，吸入過量燃料，導(dǎo)致混合氣濃度過高，影響燃燒的充足性，進(jìn)而造成CO和HC生成量的增長。2.2運(yùn)行工況在城市中，道路擁擠問題使得汽車在行駛經(jīng)過中會頻發(fā)出現(xiàn)減速、停車、起步，造成發(fā)動機(jī)怠速或者小功率范圍內(nèi)運(yùn)行時間增加，進(jìn)而使得污染物的排放量急劇增長。在我們國家，城市道路大致分為三種，一是骨干道，路面寬、車流量大且基本上沒有紅綠燈;二是次干道，路面較寬，車流量較骨干道小，存在紅綠燈;三是一般道路，路面較窄，平面穿插，商業(yè)區(qū)諸多。不同的道路類型對于汽車的運(yùn)行工況影響不同，在快速道上，汽車怠速和加減速工況的比例較小，而在紅綠燈較多的道路上行駛時，怠速和加減速工況較多，很容易構(gòu)成高密度污染排放。3汽車尾氣污染的治理方法3.1機(jī)前凈化技術(shù)指在混合氣進(jìn)入氣缸前，對其進(jìn)行處理，包含燃油處理技術(shù)、燃油蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)以及進(jìn)氣系統(tǒng)。以燃油處理技術(shù)為例，重要是通過提升汽油品質(zhì)，或者在汽油內(nèi)參加相應(yīng)添加劑的方式，使得汽油能夠得到充足燃燒，以減少有害物質(zhì)的排放。從當(dāng)下的技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用情況看，除無鉛汽油外，還要求降低汽油中苯、烯烴和硫含量，以降低排放。3.2機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)重要是對發(fā)動機(jī)的燃燒經(jīng)過進(jìn)行優(yōu)化，改良發(fā)動機(jī)設(shè)計，以到達(dá)降低排放的目的。常見的機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)包含汽油機(jī)直噴技術(shù)、空燃比控制、燃燒控制、廢氣再循環(huán)系統(tǒng)等。3.3尾氣凈化技術(shù)(1)催化劑：能夠利用氧化錳-氧化銅、氧化鉻-氧化鎳-氧化銅等金屬氧化物，在催化反應(yīng)器中，將CO氧化成CO2，HC氧化成H2O和CO2，NOx復(fù)原為N2等。(2)水洗：能夠使汽車尾氣通過水相，經(jīng)過水洗、過濾以及蒸汽淋浴，使得尾氣中的碳粒膨脹，去除大部分有毒有害物質(zhì)。3.4熱力學(xué)處理技術(shù)一是設(shè)置后二次空氣噴射系統(tǒng)，新鮮空氣進(jìn)入發(fā)動機(jī)排氣門后，促使高溫廢氣中的CO和HC與新鮮空氣中的氧氣充足混合，構(gòu)成無害的H2O和CO2，減少HC和CO的排放量。二是在排氣道出口處安裝熱反應(yīng)器，與二次空氣噴射系統(tǒng)同時使用，延長廢氣在高溫狀況的滯留時間，進(jìn)而使得HC和CO能夠更好的進(jìn)行后反應(yīng)，降低排放濃度。3.5提升道路通行能力部門應(yīng)該對城市道路進(jìn)行合理設(shè)計布局，在一些車流和人流密集區(qū)域，設(shè)置相應(yīng)的過街天橋或者地下通道，提升道路的通行能力，減少人流對于車流的影響。同時，在道路穿插口，能夠采取可變周期信號控制，緩解交通擁堵問題。另外，可以以鼓勵市民選擇公共運(yùn)輸系統(tǒng)，減少私家車的使用，進(jìn)而減少城市交通擁堵和空氣污染。3.6提升市民環(huán)保意識應(yīng)該加強(qiáng)環(huán)保教育，引導(dǎo)市民樹立相應(yīng)的環(huán)保意識，盡可能選擇小排量汽車，應(yīng)用天然氣、乙醇汽油等無污染或者污染較小的燃料，同時自發(fā)遵守交通法規(guī)，確保道路的通順，減少汽車排放污染。4結(jié)束語總而言之，