汽車(chē)尾氣處理技術(shù)研究(共22頁(yè))

1、 江西科技學(xué)院自考本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） PAGE II 密級(jí)： 學(xué)號(hào)： 自考本科生畢業(yè)（設(shè)計(jì)(shj)）論文汽車(chē)尾氣處理(chl)技術(shù)研究 學(xué)士學(xué)位論文(lnwn)原創(chuàng)性申明本人鄭重(zhngzhng)申明：所呈交的設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)）是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究，所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)）不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識(shí)到本申明的法律后果由本人承擔(dān)。學(xué)位(xuwi)論文作者簽名（手寫(xiě)）： 簽字日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)

2、校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)江西科技學(xué)院可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于保 密 ， 在 年解密后適用本授權(quán)書(shū)。不保密 。（請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“” ）學(xué)位論文作者簽名（手寫(xiě)）： 指導(dǎo)老師簽名（手寫(xiě)）： 簽字日期： 年 月 日 簽字日期： 年 月 日 IV摘 要 隨著汽車(chē)社會(huì)擁有率的大幅增加，汽車(chē)尾氣對(duì)大氣造成的污染也日益加重。從全國(guó)來(lái)看汽車(chē)尾氣污染分擔(dān)率已經(jīng)上升到了95%，年排放一氧化碳(yynghutn)為35

3、00萬(wàn)噸，碳?xì)浠衔餅?00萬(wàn)噸，氮氧化合物為380萬(wàn)噸。我國(guó)定期發(fā)布空氣質(zhì)量周報(bào)的30個(gè)城市的資料顯示，有相當(dāng)一部分城市的空氣呈現(xiàn)中度、重度污染。環(huán)保部門(mén)監(jiān)測(cè)表明：大氣中HC的96%，CO的86%，NO。的56%來(lái)自機(jī)動(dòng)車(chē)排放，北京、上海、廣州等10余個(gè)城市已經(jīng)出現(xiàn)最為嚴(yán)重的光化學(xué)煙霧的先兆。 上海1993-1994年監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：主要交通路口和路段大氣中的CO平均濃度超標(biāo)率達(dá)27%，最大超標(biāo)倍數(shù)為2.1倍，NO平均濃度超標(biāo)率為85%，最高日均濃度超標(biāo)倍數(shù)達(dá)9倍;其他城市主要交通道路上大氣污染物超標(biāo)現(xiàn)象亦很?chē)?yán)重，有資料表明，這些區(qū)域的汽車(chē)尾氣污染都很?chē)?yán)重。而且，近年來(lái)隨著(su zhe)我國(guó)

4、汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量的迅速增長(zhǎng)，我國(guó)的汽車(chē)保有量越來(lái)越多，都集中在大城市，而且車(chē)況差，都集中在大城市，原油質(zhì)量低，單車(chē)的排污往往高出國(guó)外同類車(chē)的幾倍，因此汽車(chē)尾氣已對(duì)我國(guó)城市空氣質(zhì)量造成巨大的威脅。汽車(chē)尾氣處理刻不容緩，本文就汽車(chē)尾氣成分進(jìn)行分析，對(duì)國(guó)內(nèi)外汽車(chē)尾氣處理技術(shù)進(jìn)行分析、比較，并且列舉了尾氣處理技術(shù)改進(jìn)建議，希望可以給汽車(chē)研究個(gè)人或者團(tuán)體給予幫助。關(guān)鍵詞：汽車(chē)尾氣處理：稀薄(xb)燃燒：三效催化劑：ABSTRACT With the increase of car ownership, the pollution caused by automobile exhaust is increasi

5、ng. From the point of view of the whole nation, the pollution share rate has risen to 95%, the annual emissions of carbon monoxide is 35000000 tons, the hydrocarbon is 5000000 tons, and the nitrogen oxygen compound is 3800000 tons.Our country regularly publish air quality weekly data show that a con

6、siderable part of the citys air is moderate, severe pollution. Environmental protection department monitoring shows: 96% of the atmosphere, CO 86%, NO. 56%, Beijing, Shanghai, Guangzhou and other 10 cities have emerged as the most . Shanghai 1993-1994 annual monitoring results show that: the main tr

7、affic junctions and sections of the CO average concentration exceeded 2.1, the average concentration of NO exceeded 85%, the highest average daily concentration The standard multiple of 9 times; other cities in the main road on the air pollutants exceeded the phenomenon is also very serious, the dat

8、a show that these areas of automobile exhaust pollution is very serious. And in recent years, with the rapid growth of Chinas automobile production and sales, our country automobile retain more and more, are concentrated in large cities, and poor condition, are concentrated in large cities with low

9、quality crude oil and sewage of cycling are often higher than the similar foreign car several times, so the automobile tail gas has on Chinas urban air quality caused great threat. Automobile exhaust treatment without delay, the automobile exhaust gas composition analysis, to the domestic and foreig

10、n automobile exhaust processing technology analysis, comparison, and lists the exhaust treatment technology improvement suggestions, hoping to provide assistance to the automotive research individuals or groups.Key words: automobile tail gas treatment: lean burn: three effect catalyst:TOC o 1-3 h u

11、目 錄 HYPERLINK l _Toc24367 第1章 緒 論 PAGEREF _Toc24367 1 HYPERLINK l _Toc18020 1.1汽車(chē)尾氣 PAGEREF _Toc18020 1 HYPERLINK l _Toc15803 1.2汽車(chē)尾氣主要成分(chng fn)及危害概述 PAGEREF _Toc15803 1 HYPERLINK l _Toc1093 1.2.1 一氧化碳(yynghutn) PAGEREF _Toc1093 1 HYPERLINK l _Toc20654 1.2.2 氮氧化物 PAGEREF _Toc20654 1 HYPERLINK l _T

12、oc23118 1.2.3 碳?xì)浠衔?PAGEREF _Toc23118 1 HYPERLINK l _Toc17420 1.2.4 硫氧化物 PAGEREF _Toc17420 2 HYPERLINK l _Toc14691 1.2.5 揮發(fā)性有機(jī)物 PAGEREF _Toc14691 2 HYPERLINK l _Toc11860 1.2.6 臭氧(chuyng) PAGEREF _Toc11860 2 HYPERLINK l _Toc19088 1.2.7 鉛 PAGEREF _Toc19088 2 HYPERLINK l _Toc22240 1.2.8 碳煙微粒 PAGEREF _T

13、oc22240 3 HYPERLINK l _Toc22613 第2章 汽車(chē)尾氣處理技術(shù) PAGEREF _Toc22613 4 HYPERLINK l _Toc17527 2.1我國(guó)汽車(chē)尾氣排放標(biāo)準(zhǔn) PAGEREF _Toc17527 4 HYPERLINK l _Toc17279 2.1.1 第一階段 PAGEREF _Toc17279 4 HYPERLINK l _Toc32075 2.1.2 第二階段 PAGEREF _Toc32075 4 HYPERLINK l _Toc26540 2.1.3 第三階段 PAGEREF _Toc26540 4 HYPERLINK l _Toc2763

14、2 2.2機(jī)內(nèi)尾氣處理技術(shù) PAGEREF _Toc27632 5 HYPERLINK l _Toc13533 2.3機(jī)外尾氣處理技術(shù) PAGEREF _Toc13533 5 HYPERLINK l _Toc14617 2.3.1 貴金屬催化劑 PAGEREF _Toc14617 5 HYPERLINK l _Toc11984 2.3.2 非貴金屬催化劑 PAGEREF _Toc11984 6 HYPERLINK l _Toc10261 2.4 其他尾氣處理技術(shù) PAGEREF _Toc10261 6 HYPERLINK l _Toc18426 2.4.1 采用無(wú)鉛汽油。 PAGEREF _T

15、oc18426 6 HYPERLINK l _Toc13412 2.4.2 摻入添加劑。 PAGEREF _Toc13412 6 HYPERLINK l _Toc32071 2.4.3 選用恰當(dāng)?shù)臐?rùn)滑劑。 PAGEREF _Toc32071 7 HYPERLINK l _Toc24807 2.4.4 采用綠色燃料。 PAGEREF _Toc24807 7 HYPERLINK l _Toc286 2.4.5 用多種燃料作為汽車(chē)燃料。 PAGEREF _Toc286 7 HYPERLINK l _Toc28006 2.4.6 節(jié)約能源。 PAGEREF _Toc28006 7 HYPERLINK

16、l _Toc30516 第3章 汽車(chē)尾氣處理技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) PAGEREF _Toc30516 8 HYPERLINK l _Toc3468 3.1車(chē)用汽油(ch yn q yu)機(jī)機(jī)內(nèi)凈化技術(shù) PAGEREF _Toc3468 8 HYPERLINK l _Toc4139 3.1.1 采用(ciyng)電控發(fā)動(dòng)機(jī) PAGEREF _Toc4139 8 HYPERLINK l _Toc21643 3.1.2 曲軸箱強(qiáng)制(qingzh)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc21643 8 HYPERLINK l _Toc2846 3.1.3 廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc2846

17、 8 HYPERLINK l _Toc25343 3.1.4 蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc25343 8 HYPERLINK l _Toc5247 3.2 車(chē)用汽油機(jī)后處理凈化 PAGEREF _Toc5247 8 HYPERLINK l _Toc4298 3.2.1 三效催化劑 PAGEREF _Toc4298 8 HYPERLINK l _Toc29939 3.2.2 熱反應(yīng)器 PAGEREF _Toc29939 9 HYPERLINK l _Toc23302 3.2.3 空氣噴射 PAGEREF _Toc23302 9 HYPERLINK l _Toc22552 3.

18、3稀薄燃燒技術(shù) PAGEREF _Toc22552 9 HYPERLINK l _Toc24118 3.3.1 GDI系統(tǒng) PAGEREF _Toc24118 9 HYPERLINK l _Toc15056 3.3.2 PFI系統(tǒng) PAGEREF _Toc15056 10 HYPERLINK l _Toc3059 3.3.3 HCCI系統(tǒng) PAGEREF _Toc3059 11 HYPERLINK l _Toc25936 第4章 總結(jié) PAGEREF _Toc25936 12 HYPERLINK l _Toc8150 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc8150 13 第1章 緒 論1.1.汽車(chē)

19、(qch)尾氣(wi q)汽車(chē)尾氣主要是指柴油、汽油等機(jī)動(dòng)車(chē)燃料因含有添加劑和雜質(zhì)，在不完全燃燒時(shí)，所排出的一些有害物質(zhì)。汽車(chē)尾氣中有一部分毒性物質(zhì)在燃料不完全燃燒或燃?xì)鉁囟容^低時(shí)產(chǎn)生較多。尤其是在次序起動(dòng)、噴油器噴霧不良、超負(fù)荷工作運(yùn)行時(shí)，燃油不能很好地與氧化合燃燒。另一部分有毒物質(zhì)，是由于燃燒室內(nèi)的高溫、高壓而形成的。汽車(chē)尾氣中含有上千種化學(xué)物質(zhì)，除空氣中的氮、氧和水蒸汽為無(wú)害成份外，其余均為有害成份。這些有害物質(zhì)可分為氣體和顆粒物兩大類。氣體包括：一氧化碳(yynghutn)、二氧化碳、氮氧化合物、碳?xì)浠衔?、硫氧化合物、揮發(fā)性有機(jī)物和臭氧等。顆粒物包括：碳黑、焦油和重金屬等。1.2 汽

20、車(chē)尾氣主要成分及危害概述1.2.1一氧化碳汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)若進(jìn)氣不足或燃油噴射時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，使得氣缸內(nèi)燃油不能完全燃燒，則汽車(chē)尾氣中將產(chǎn)生CO。CO與血紅蛋白結(jié)合的速度比氧氣快250倍。CO經(jīng)呼吸道進(jìn)入血液循環(huán)，與血紅蛋白親合后生成碳氧血紅蛋白，從而削弱血液向各組織輸送氧的功能，導(dǎo)致人體缺氧，危害中樞神經(jīng)系統(tǒng)，造成人的感覺(jué)、反應(yīng)、理解、記憶力等機(jī)能障礙，引起頭暈、頭痛、嘔吐等中毒癥。重者危害血液循環(huán)系統(tǒng)，導(dǎo)致生命危險(xiǎn)。即使是微量吸入CO，也可能給人造成可怕的缺氧性傷害。交通高峰時(shí)段常常出現(xiàn)CO的污染峰值，汽車(chē)內(nèi)濃度有時(shí)比車(chē)外更高。1.2.2氮氧化物氮氧化合物主要是指一氧化氮和二氧化氮，它是發(fā)動(dòng)機(jī)大負(fù)荷工

21、作時(shí)，在燃燒室高溫富氧的環(huán)境中產(chǎn)生的一種褐色且有臭味的氣體。氮氧化合物吸入肺部后能形成亞硝酸和硝酸，對(duì)肺組織產(chǎn)生強(qiáng)烈的刺激和傷害，以致引起肺部病變。當(dāng)空氣中氮氧化合物含量達(dá)1020ppm時(shí)，可刺激鼻粘膜、咽喂、氣管、眼角膜等，引起呼吸道干澀不適，流淚及紅眼病等病癥;當(dāng)?shù)趸衔锍^(guò)500ppm時(shí)，幾分鐘內(nèi)就可使人出現(xiàn)肺氣腫而死亡。在二氧化氮濃度為9.4mg/m3的空氣中暴露10 min，即可造成人的呼吸系統(tǒng)功能失調(diào)。此外，氮氧化物還會(huì)導(dǎo)致酸雨和光化學(xué)煙霧污染，在水系中的沉降會(huì)造成富營(yíng)養(yǎng)化。1.2.3碳?xì)浠衔锾細(xì)浠衔锸遣煌耆紵呐欧盼?，包括未燃和未完全燃燒的燃油和機(jī)油蒸汽，氣態(tài)時(shí)是VOC，

22、固態(tài)則為顆粒物。單獨(dú)的碳?xì)浠衔镏挥性跐舛认喈?dāng)高的情況下，才對(duì)人體產(chǎn)生傷害，一般影響不大。但碳?xì)浠衔锖偷趸衔镌陉?yáng)光紫外線照射下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)(huxu fnyng)，形成光化學(xué)煙霧。當(dāng)光化學(xué)煙霧中的化學(xué)氧化劑超過(guò)一定濃度時(shí)，即對(duì)人體產(chǎn)生較強(qiáng)刺激性，人體吸人后可明顯感覺(jué)到呼吸系統(tǒng)不適，引起急性喘息癥。1.2.4硫氧化物主要是指SO2，它是形成酸雨的主要成分，嚴(yán)重污染河流、湖泊等水系，殃及野生動(dòng)植物的生存安全，破壞生態(tài)系統(tǒng)的自然酸堿平衡，并嚴(yán)重腐蝕建筑物。對(duì)人類(rnli)會(huì)造成氣管壁繃緊，使呼吸道疾病加重，患有心肺疾病和哮喘病的人尤其敏感。汽車(chē)尾氣中SO2主要來(lái)源于柴油車(chē)的排放。1.2.5揮

23、發(fā)性有機(jī)物 包括多環(huán)芳烴(PAH)、苯系物、烯烴等，是光化學(xué)煙霧形成(xngchng)的前體物。苯已被證明是致癌物質(zhì)，WHO(世界衛(wèi)生組織)認(rèn)為即使微量的苯，對(duì)人體健康也是有害的。除尾氣排放外，汽車(chē)燃油箱和加油過(guò)程中也會(huì)排放揮發(fā)性有機(jī)物。1.2.6臭氧光化學(xué)煙霧主要的生成物是臭氧，具有強(qiáng)氧化性，可使空氣能見(jiàn)度降低，橡膠制品開(kāi)裂損壞，植物受害。臭氧刺激呼吸系統(tǒng)的黏膜，導(dǎo)致咳嗽、呼吸困難，削弱肺功能，對(duì)室外鍛煉的人特別有害。臭氧還引起一些常見(jiàn)癥狀，如頭疼、眼鼻喉刺癢、深呼吸時(shí)胸部不適等。臭氧會(huì)增加人對(duì)過(guò)敏源如花粉的敏感性，也降低人體對(duì)細(xì)菌和病毒的抵抗力，如易引起感冒、肺炎等。1.2.7鉛鉛是有毒的

24、重金屬元素，為了改善燃油的抗爆性，人們?cè)谄椭刑砑雍U物質(zhì)四乙基鉛或甲基鉛，導(dǎo)致汽車(chē)尾氣排放時(shí)產(chǎn)生含鉛化合物。城市大氣中的鉛60%以上來(lái)自汽車(chē)含鉛汽油的燃燒。鉛化合物以顆粒狀排人大氣中，是污染大氣的有害物質(zhì)。人體長(zhǎng)期吸入含鉛顆粒濃度較高的空氣后，鉛會(huì)逐漸在體內(nèi)積累。當(dāng)達(dá)到一定程度時(shí)，鉛阻礙血液中紅血球的生長(zhǎng)，致使人體正常造血功能降低，血液、心肺器官等發(fā)生病變。而鉛對(duì)腦細(xì)胞和中樞神經(jīng)的損害更是不可逆轉(zhuǎn)的，鉛侵入人體大腦時(shí)會(huì)引起頭疼、精神恍惚，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)昏迷、驚厥等鉛中毒癥狀。由于鉛塵比重大，通常積聚在1m左右高度的空氣中，因此對(duì)兒童的威脅最大，直接影響兒童的智力發(fā)育。1.2.8碳煙微粒(w

25、il)指柴油發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不完全所排出的黑色煙霧狀的炭煙顆粒。炭煙微粒能影響大氣、道路的能見(jiàn)度，并含有少量帶有特殊臭味的乙醛，吸入后使人感到惡心和頭暈。微粒表面吸附的可溶性有機(jī)物對(duì)人的呼吸(hx)道也有較大傷害。固體懸浮顆粒的成分很復(fù)雜，并具有較強(qiáng)的吸附能力，可以吸附各種金屬粉塵、強(qiáng)致癌物苯并芘和病原微生物等。固體懸浮顆粒隨呼吸進(jìn)入人體肺部，以碰撞、擴(kuò)散、沉積等方式滯留在呼吸道的不同部位，引起呼吸系統(tǒng)疾病。當(dāng)懸浮顆粒積累到臨界濃度時(shí)，便會(huì)激發(fā)形成惡性腫瘤。此外，懸浮顆粒物還能直接接觸皮膚和眼睛，阻塞皮膚的毛囊和汗腺.引起皮膚炎和眼結(jié)膜炎，甚至造成角膜損傷。第2章 汽車(chē)尾氣處理(chl)技術(shù)2.1我

26、國(guó)汽車(chē)尾氣排放(pi fn)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家(guji)相比而言，我國(guó)汽車(chē)尾氣排放法規(guī)起步較晚、水平較低，根據(jù)我國(guó)的國(guó)情出發(fā)，從八十年代初期伊始采取先易后難分階段實(shí)施的具體方案，具體實(shí)施至今主要分為三個(gè)階段。2.1.1第一階段1983年我國(guó)頒布了第一批機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣污染控制排放標(biāo)準(zhǔn)，這一批標(biāo)準(zhǔn)的制定和實(shí)施，標(biāo)志著我國(guó)汽車(chē)尾氣法規(guī)從無(wú)到有，并逐步走向法制治理汽車(chē)尾氣污染的道路，在這批標(biāo)準(zhǔn)中，包括了汽油車(chē)怠速污染排放標(biāo)準(zhǔn)、柴油車(chē)自由加速煙度排放標(biāo)準(zhǔn)、汽車(chē)柴油機(jī)全負(fù)荷煙度排放標(biāo)準(zhǔn)三個(gè)限值標(biāo)準(zhǔn)和汽油車(chē)怠速污染物測(cè)量方法、柴油車(chē)自由加速煙度測(cè)量方法、汽車(chē)柴油機(jī)全負(fù)荷煙度測(cè)量方法三個(gè)測(cè)量方法標(biāo)準(zhǔn)。 2.1.

27、2第二階段 在1983年我國(guó)頒布第一批機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣污染控制排放標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，我國(guó)在1989年至1993年又相繼頒布了輕型汽車(chē)排氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)、車(chē)用汽油機(jī)排氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)二個(gè)限值標(biāo)準(zhǔn)和輕型汽車(chē)排氣污染物測(cè)量方法、車(chē)用汽油機(jī)排氣污染物測(cè)量方法二個(gè)工況法測(cè)量方法標(biāo)準(zhǔn)，至此，我國(guó)已形成了一套較為完態(tài)的汽車(chē)尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)體系;值得一提的是，我國(guó)93年頒布的輕型汽車(chē)排氣污染物測(cè)量方法采用了ECER15-04的測(cè)量方法，而測(cè)量限值輕型汽車(chē)排氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)則采用了ECER15-03限值標(biāo)準(zhǔn)，該限值標(biāo)準(zhǔn)只相當(dāng)于歐洲七十年代來(lái)的水平(歐洲在1979年實(shí)施ECER15-03標(biāo)準(zhǔn))。2.1.3第三階段以北京市DB1

28、1/105-1998輕型汽車(chē)排氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)和實(shí)施，拉開(kāi)了我國(guó)新一輪尾氣排放法規(guī)制訂和實(shí)施的序曲，從1999年起北京實(shí)施DB11/105-1998地方法規(guī)，2000年起全國(guó)實(shí)施GB14961-1999汽車(chē)排放污染物限值及測(cè)試方法(等效于91/441/1EEC標(biāo)準(zhǔn))，同時(shí)壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)和裝用壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的車(chē)輛排氣污染物限值及測(cè)試方法也制訂出臺(tái);與此同時(shí)，北京、上海、福建等省市還參照ISO3929中雙怠速排放測(cè)量方法分別制訂了汽油車(chē)雙怠速污染物排放標(biāo)準(zhǔn)地方法規(guī)，這一條例標(biāo)準(zhǔn)的制訂和出臺(tái)，使我國(guó)汽車(chē)尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到國(guó)外九十年代初的水平。 2.2機(jī)內(nèi)尾氣處理(chl)技術(shù) 機(jī)內(nèi)治理技術(shù)是通過(guò)對(duì)發(fā)

29、動(dòng)機(jī)的調(diào)整和改造，改善燃燒過(guò)程(guchng)，以防止或減少有害污染物在機(jī)內(nèi)生成。機(jī)內(nèi)凈化的主要方式是改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒方法，即利用所謂稀薄燃燒方式來(lái)接近理想燃燒方式，以在較好的條件下使混合氣體燃燒，減少污染物的發(fā)生量。由于一氧化碳的生成主要取決于空燃比，氮氧化物的生成主要取決于燃?xì)獾淖罡邷囟?、在高溫下停留時(shí)間和燃?xì)庵械暮趿?，根?jù)他們生成的特點(diǎn)，科學(xué)家有針對(duì)性地進(jìn)行了治理技術(shù)研究。其措施有：一是改進(jìn)燃燒室結(jié)構(gòu)，如采用復(fù)合渦流控制燃燒，MCA-JET三門(mén)發(fā)動(dòng)機(jī);二是改進(jìn)點(diǎn)火系統(tǒng)，如在化油器上設(shè)置斷油裝置和稀混合氣供給裝置，采用延遲點(diǎn)火裝置和晶體管點(diǎn)火裝置等。 目前國(guó)外已運(yùn)用的機(jī)內(nèi)凈化方法有：延遲

30、點(diǎn)火法、廢氣再循環(huán)裝置(EGR)、控制燃燒裝置(CCS)、清潔空氣(kngq)裝置(CAP)、電子控制汽油噴射系統(tǒng)裝置等，都能有效的降低一氧化碳、碳?xì)浠衔锏呐欧帕?，抑制氮氧化物的生成?.3機(jī)外尾氣處理技術(shù)機(jī)內(nèi)凈化能減少有害氣體的生成，但不能除去已生成的有害氣體。通常人們更關(guān)注的是機(jī)外凈化。催化凈化是目前研究與應(yīng)用最多的機(jī)外凈化方式。70 年代以來(lái)，許多國(guó)家都進(jìn)行了汽車(chē)尾氣凈化催化劑的研究。目前已投入使用的催化劑主要有貴金屬催化劑和非貴金屬催化劑兩種。2.3.1貴金屬催化劑1978年美國(guó)某公司首先推出了同時(shí)有效地處理汽車(chē)尾氣中的CO、HC和NO三種氣體的貴金屬三效催化劑TWC。80年代中期，

31、TWC的制備和應(yīng)用已趨成熟，它以蜂窩狀堇青石為第一載體，以-Al2O3為第二載體，Pt、Pd和Rh為活性組分，Ce、La等稀土元素作為助劑。貴金屬催化劑TWC具有(jyu)機(jī)械強(qiáng)度高，比表面積大，氣阻小和活性高等優(yōu)點(diǎn)，在105r/h的高速和300650條件下對(duì)3種污染物的轉(zhuǎn)化率均高于80%，且行車(chē)10104km無(wú)明顯失活，但它也有自身的不足。首先，它的轉(zhuǎn)化率受空燃比(A/F)影響較大。只有在發(fā)動(dòng)機(jī)A/F達(dá)14.6的條件下操作時(shí)，催化劑對(duì)HC、CO及NO的凈化才可同時(shí)達(dá)到最佳值。因此，2等發(fā)達(dá)國(guó)家的汽車(chē)排氣管中普遍安裝(nzhung)了具有氧探頭的燃料噴射電子控制系統(tǒng)，以控制A/F比在理想的狀態(tài)

32、。其次，Pt、Rh、Pd等貴金屬價(jià)格昂貴，資源有限，且抗SO2和Pb中毒性能差，限制了它的普遍使用。因此，國(guó)內(nèi)外科研工作者開(kāi)始致力于非貴金屬催化劑方面的探索。2.3.2非貴金屬催化劑近年來(lái)，過(guò)渡金屬和稀土元素的氧化物型和復(fù)合氧化物型催化劑一直受到人們的重視(zhngsh)。已有一些過(guò)渡金屬氧化物型、鈣鈦礦型的催化劑研制成功并投入使用。對(duì)于稀土資源豐富的我國(guó)來(lái)說(shuō)，開(kāi)發(fā)非貴金屬催化劑具有廣闊的前景。 譚宇新等以稀土元素La、Ce 和過(guò)渡元素Cu、Ca、Mn 為主添加少量Pd作為活性組分，研制出La-Co-Cu-Mn-Ce-Pd等稀土催化劑具有高活性，高熱穩(wěn)定性和和低起燃溫度，操作彈性好等特點(diǎn)。 有

33、的研究者以Fe2O3為載體，經(jīng)高溫焙燒制成一種新型復(fù)合金屬氧化物催化劑，WCX-1(Re-Ni-Co-Cu-Ox/Fe2O3)，該催化劑具有較好的高溫活性及很強(qiáng)的抗SO2中毒和抗積炭性能。2.4 其他尾氣處理技術(shù)2.4.1采用無(wú)鉛汽油。首先應(yīng)抓汽車(chē)油的改用。以無(wú)鉛汽油代替四乙基鉛汽油。這種汽油是用甲荃樹(shù)丁醚作滲合劑，它不僅不鉛，而且汽車(chē)尾氣排出的一氧化碳、氮氧化合物、碳?xì)浠衔锞鶗?huì)減少。目前，我國(guó)為了減少汽車(chē)尾氣排放量，改善城區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量，國(guó)家規(guī)定從1999年7月1日起在全國(guó)范圍內(nèi)根本上使用含鉛汽油。2000年7月1日起，市場(chǎng)根本上出售有鉛汽油。因有鉛汽油中，它加入了一種抗爆劑四乙基鉛，它具

34、有很高的揮發(fā)性，甚至在0攝氏度時(shí)就開(kāi)始揮發(fā)，而揮發(fā)出的鉛粉末，以蒸氣及煙的動(dòng)工存在空氣中。但鉛的污染程度與交通密度（每小時(shí)通過(guò)的車(chē)輛數(shù)）以及汽油中鉛的含量有密切關(guān)系。雖然我國(guó)城市的交通密度比發(fā)達(dá)國(guó)家的密度低，但有鉛汽油燃燒帶來(lái)的鉛的污染程度不可忽視。因鉛是一種蓄積毒物，它通過(guò)人的呼吸、飲水、食物等途徑進(jìn)入人體。對(duì)人體的毒性作用是侵蝕造血系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)以及賢臟等。諸如對(duì)血管系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)以及癌致畸等毒性作用也可能發(fā)生。2.4.2摻入添加劑。汽油中摻入15%以下的甲醇燃料，或者采用含10%水份的水汽油燃料，都能在一定程度(chngd)上減少或者消除CO、NOx、HC和鉛塵的污染效果。若采用“甲醇(

35、ji chn)燃料”，即采用(ciyng)甲醇和其它醇類同汽油混合所制成的燃料。當(dāng)甲醇占比例30%40%，汽車(chē)尾氣排出的污染物可基本上消除。2.4.3選用恰當(dāng)?shù)臐?rùn)滑劑。在機(jī)油中添加一定量（比例為3%5%）石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯粉末等固體添加劑，加入到引擎的機(jī)油箱中，可節(jié)約發(fā)動(dòng)機(jī)燃油5%左右。市面上添加劑品種多樣，納米技術(shù)制備的添加劑很多，效果也是良莠不齊，慎重選擇。此外，采用上述固體潤(rùn)滑劑可使汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸密封性能大大改善，汽缸壓力增加，燃燒完全。尾氣排放中，CO和碳?xì)浜侩S之下降，可減輕對(duì)大氣環(huán)境的污染。2.4.4采用綠色燃料。據(jù)美國(guó)的俄亥俄州某研究所用豆油與甲醇、燒堿混合，然后去除其中

36、的甘油，從而可獲得“大豆柴油”。用“大豆柴油”，以37的比例摻入到普通柴油中，可供柴油汽車(chē)之用。它可大大減少發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)排放的硫化物、碳?xì)浠衔?、一氧化碳和煙塵。故譽(yù)作綠色燃料。2.4.5用多種燃料作為汽車(chē)燃料。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，確保環(huán)境保護(hù)法規(guī)的實(shí)施和節(jié)能措施：汽車(chē)中可廣泛使用新的配方汽油、電力、壓縮的天然氣體、太陽(yáng)能以及生態(tài)燃料的蓄電池等等。然而在這種汽車(chē)上裝上電腦，不斷在行駛中早先調(diào)撥組合，以使汽車(chē)發(fā)揮最佳性能。采用計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)，以便對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的不同工況作出快速反應(yīng)，可取得最佳燃料經(jīng)濟(jì)性和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能，可減少尾氣對(duì)大氣的污染。2.4.6節(jié)約能源。根據(jù)有關(guān)專家指出

37、，開(kāi)發(fā)乙醇代替汽油，即節(jié)約能源，又可消化陳糧，使汽車(chē)排出的有害汽體減少，是一項(xiàng)有利于保護(hù)環(huán)境和資源的新課題。第3章 汽車(chē)尾氣處理(chl)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)3.1車(chē)用汽油(ch yn q yu)機(jī)機(jī)內(nèi)凈化技術(shù) 所謂機(jī)內(nèi)凈化就是從有害排放物的生成機(jī)理及影響因素出發(fā)，以改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程為核心，達(dá)到減少和抑制污染物生成的各種技術(shù)。簡(jiǎn)單說(shuō)就是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)、采用電控汽油噴射、采用廢氣再循環(huán)技術(shù)等。機(jī)內(nèi)凈化被公認(rèn)為是治理車(chē)用汽油(ch yn q yu)機(jī)排氣污染的治本措施。3.1.1采用電控發(fā)動(dòng)機(jī) 發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)是根據(jù)相應(yīng)傳感器的信號(hào)由汽車(chē)電

38、腦精確的控制噴油和點(diǎn)火，使發(fā)動(dòng)機(jī)處于最佳狀態(tài)下工作，不僅使汽車(chē)的動(dòng)力性得到了提高，從而也大大提高了汽車(chē)的排放性。3.1.2曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 把從汽缸竄人曲軸箱的汽油與空氣的混合氣通過(guò)該系統(tǒng)再循環(huán)進(jìn)人進(jìn)氣歧管，使其再次燃燒，改變了過(guò)去將其直接排人大氣所造成的污染。3.1.3廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 發(fā)動(dòng)機(jī)排氣口用控制閥與進(jìn)氣歧管相連接，使排出的氣體經(jīng)過(guò)再次循環(huán)，將部分的廢氣引人進(jìn)氣歧管，和新鮮的混合氣一起進(jìn)人汽缸，降低了燃燒室的最高溫度，從而降低氮氧化物的排放量。利用廢氣再循環(huán)降低NOX的排放，需要與電子控制結(jié)合，根據(jù)汽油機(jī)負(fù)荷、轉(zhuǎn)速、冷卻水溫度傳感器及啟動(dòng)開(kāi)關(guān)信號(hào)，由ECU對(duì)廢氣再循環(huán)率隨

39、機(jī)進(jìn)行控制，保證在對(duì)汽油機(jī)性能影響不大的條件下，降低NOX的排放。3.1.4蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)(kn zh x tn)的設(shè)計(jì) 燃油箱中的燃油隨時(shí)都在蒸發(fā)(zhngf)汽化，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)，燃油蒸汽將逸人大氣，造成對(duì)環(huán)境的污染，蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)就是將燃油箱中的燃油蒸氣收集和儲(chǔ)存在炭罐內(nèi)，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)再將其送人汽缸燒掉，可大大減少污染物的排放。3.2 車(chē)用汽油(ch yn q yu)機(jī)后處理凈化3.2.1三效催化劑三效催化劑是全世界普遍采用的汽油機(jī)排放控制后處理產(chǎn)品。在理論當(dāng)量空燃比下，該產(chǎn)品可同時(shí)去除汽油車(chē)尾氣中CO、HC和Nox。其進(jìn)一步的發(fā)展趨勢(shì)是降低貴金屬用量，在高性能稀土儲(chǔ)氧材、耐高溫高

40、比表面材料、貴金屬及助劑的負(fù)載和耐久性涂層的制備等技術(shù)上取得突破性進(jìn)展?？焖儆行У靥幚砝淦饎?dòng)階段的污染物是歐以后汽油車(chē)催化劑發(fā)展的主要方向。冷起動(dòng)過(guò)程HC處理技術(shù)分為兩類：一類是加速催化轉(zhuǎn)化器活化，主要措施有推遲發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火、采用雙層排氣管、使用“薄壁式”催化劑載體、使用緊耦合氧化催化劑（COC）、使用電加熱催化器（EHC）、使用燃油加熱催化劑（EGC）、歧管催化劑等；另一類是在三效催化轉(zhuǎn)化器前置HC吸附器，目前HC從吸附層脫離起始溫度要比催化層的活性溫度低，脫離初期對(duì)HC凈化有一定困難，有待于今后通過(guò)材質(zhì)改良、結(jié)構(gòu)及溫升特性的改進(jìn)來(lái)進(jìn)一步提高其凈化性能。 3.2.2熱反應(yīng)器 汽油機(jī)工作過(guò)程中的

41、不完全燃燒產(chǎn)物CO和HC在排氣過(guò)程中可以繼續(xù)氧化，但必須有足夠的空氣和溫度以保證其高的氧化速率，熱反應(yīng)器為此提供必要的溫度條件。在排氣道出口處安裝用耐熱材料制造的熱反應(yīng)器，使尾氣中未燃的碳?xì)浠衔锖鸵谎趸荚跓岱磻?yīng)器中保持高溫并停留一段時(shí)間，使之得到充分氧化從而降低其排放量。3.2.3空氣噴射空氣噴射就是將新鮮空氣噴射到排氣門(mén)的后面，使尾氣中的HC化合物和CO在排氣管內(nèi)與空氣混合，繼續(xù)進(jìn)行氧化的方法，又稱二次空氣法。當(dāng)噴射的新鮮空氣與尾氣結(jié)合時(shí)，空氣中的氧和HC化合物反應(yīng)生成水，并成蒸汽狀；而氧和CO反應(yīng)生成CO2。3.3稀薄燃燒(rnsho)技術(shù)為了降低(jingd)溫室氣體的排放，汽油機(jī)下

42、一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)是稀薄燃燒汽油機(jī)的研發(fā)，而稀薄燃燒的最大難題是汽車(chē)排氣污染后處理問(wèn)題，也就是富氧條件下（稀燃）的NO凈化問(wèn)題。主要處理技術(shù)有兩種：一是選擇(xunz)催化還原，由于選擇還原催化劑在富氧條件下處理的NO時(shí)，催化轉(zhuǎn)化率較低、耐水及熱穩(wěn)定性差，應(yīng)用受到限制；二是吸附還原催化劑，吸附還原催化轉(zhuǎn)化劑在較寬的溫度范圍內(nèi)具有高的NO凈化率（大于80），不過(guò)對(duì)燃油中的含硫量要求較高。綜合國(guó)內(nèi)外的情況可以看出，只有稀燃NO催化劑取得突破性進(jìn)展并滿足嚴(yán)格的排放法規(guī)后，稀燃汽油機(jī)才能得到推廣應(yīng)用。3.3.1 GDI系統(tǒng)缸內(nèi)直噴技術(shù)（GDI）是燃油以細(xì)微滴狀的薄霧方式進(jìn)入汽缸，而不是以蒸汽的方式。這也就意

43、味著當(dāng)燃油霧滴吸收熱量變?yōu)榭扇颊羝麜r(shí)，實(shí)際上對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸起到了冷卻的作用。這種冷卻作用降低了發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)辛烷的需要，所以其壓縮比可以有所增加。而且正如柴油一樣，采用較高的壓縮比可以提高燃料的效率。采用GDI技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它能夠加快油氣混合氣體的燃燒速度，這使得GDI發(fā)動(dòng)機(jī)和傳統(tǒng)的化油器噴射發(fā)動(dòng)機(jī)相比，可以很好地適應(yīng)廢氣再循環(huán)工藝。中小負(fù)荷時(shí)，在壓縮行程后期開(kāi)始噴油，通過(guò)與燃燒系統(tǒng)的合理配合，在火花塞附近形成較濃的可燃混合氣，在遠(yuǎn)離火花塞的區(qū)域，形成稀薄分層混合氣;大負(fù)荷及全負(fù)荷時(shí)，在早期進(jìn)氣行程中將燃油噴入氣缸，使燃油有足夠時(shí)間與空氣混合，形成完全的均質(zhì)化學(xué)計(jì)量比進(jìn)行燃燒。另外，也有采用分段

44、噴油技術(shù)分層混合氣，即在進(jìn)氣早期開(kāi)始噴油，使燃油在氣缸中均勻分布，在進(jìn)氣后期再次噴油，最終在火花塞附近形成較濃的可燃混合氣，這種將一個(gè)循環(huán)中的噴油量分兩次噴入氣缸可以很好的實(shí)現(xiàn)混合氣的分層。 進(jìn)入90年代，三菱汽車(chē)公司研制出來(lái)的缸內(nèi)直噴技術(shù)使稀燃技術(shù)又進(jìn)了一步。目前，各大公司都擁有自己的稀燃技術(shù)，其共同點(diǎn)都是利用缸內(nèi)渦流運(yùn)動(dòng)，使聚集在火花塞附近的混合氣最濃，先被點(diǎn)燃后迅速向外層推進(jìn)燃燒，并有較高的壓縮比。比較著名的三菱缸內(nèi)噴注汽油機(jī)（GDI），可令混合比達(dá)到40:1。它采用立式吸氣口方式，從氣缸蓋的上方吸氣的獨(dú)特方式產(chǎn)生強(qiáng)大的下沉氣流。這種下沉氣流在彎曲頂面活塞附近得到加強(qiáng)并在氣缸內(nèi)形成縱向渦

45、旋轉(zhuǎn)流。在高壓旋轉(zhuǎn)噴注器的作用下，壓縮過(guò)程后期被直接噴注進(jìn)氣缸內(nèi)的燃料形成濃密的噴霧，噴霧在彎曲頂面活塞的頂面空間中不是擴(kuò)散而是氣化。這種混和氣被縱向渦旋轉(zhuǎn)流帶到火花塞附近，在火花塞四周形成較濃的層狀混和狀態(tài)。這種混合狀態(tài)雖從燃燒室整體來(lái)看十分稀薄，但由于呈現(xiàn)從濃厚到稀薄的層狀分布，因此能保證點(diǎn)火并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒。 大眾的直噴汽油發(fā)動(dòng)機(jī)（FSI），則是采用了一個(gè)高壓泵，汽油通過(guò)一個(gè)分流軌道（共軌）到達(dá)電磁控制的高壓噴射氣門(mén)。它的特點(diǎn)是在進(jìn)氣道中已經(jīng)產(chǎn)生可變渦流，使進(jìn)氣流(qli)形成最佳的渦流形態(tài)進(jìn)入燃燒室內(nèi)，以分層填充的方式推動(dòng)，使混合氣體集中在位于燃燒室中央的火花塞周?chē)?本田最新的VTEC

46、發(fā)動(dòng)機(jī)也將采用(ciyng)稀燃技術(shù)。這款取名為VTECi2.0升發(fā)動(dòng)機(jī)將比一般本田發(fā)動(dòng)機(jī)省油20%，其特點(diǎn)(tdin)是將VTEC技術(shù)與稀燃技術(shù)相結(jié)合，也是當(dāng)?shù)娃D(zhuǎn)速時(shí)令其中一組進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉，在燃燒室內(nèi)形成一道稀薄的混合氣體渦流，層狀分布集結(jié)在火花塞周?chē)鼽c(diǎn)燃引爆，從而起到稀薄燃燒作用。3.3.2 PFI系統(tǒng) 進(jìn)氣道噴射稀燃系統(tǒng)（PFI）普通汽油機(jī)工作時(shí)保證可靠點(diǎn)火所對(duì)應(yīng)的空燃比為10:220:1，與此相比，稀燃汽油機(jī)的空燃比要大得多。為了保證可靠點(diǎn)火，點(diǎn)燃式稀燃汽油機(jī)在點(diǎn)火瞬間火花塞周?chē)仨毿纬梢子邳c(diǎn)燃的空燃比為12:113.5:1的混合氣。這就要求混合氣在氣缸內(nèi)非均質(zhì)分布。而要實(shí)現(xiàn)混合氣的非

47、均質(zhì)分布，必須使混合氣在氣缸內(nèi)分層?；旌蠚夥謱又饕揽繗饬鞯倪\(yùn)動(dòng)結(jié)合適時(shí)的噴油實(shí)現(xiàn)。使缸內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈的渦流運(yùn)動(dòng)。在進(jìn)氣沖程初期，隨著活塞向下運(yùn)動(dòng)，缸內(nèi)形成較強(qiáng)的渦流。通過(guò)控制噴油時(shí)刻使噴油器在進(jìn)氣后期噴油，進(jìn)入氣缸的燃油大部分就保持在氣缸的上部，氣缸內(nèi)的強(qiáng)渦流起到維持混合氣分層的作用，氣缸內(nèi)將形成上濃下稀的分層效果，火花塞周?chē)休^濃的混合氣。這樣形成的渦流在壓縮后期雖然隨著活塞的上行逐漸衰減，但渦流的分層效果仍可大體一直保持到壓縮上止點(diǎn)，有利于點(diǎn)火燃燒。滾流分層多用于進(jìn)氣道對(duì)稱布置的多氣門(mén)發(fā)動(dòng)機(jī)，當(dāng)進(jìn)氣門(mén)升程較小時(shí)，進(jìn)氣流在缸內(nèi)的流動(dòng)紊亂，有規(guī)律的流動(dòng)不明顯。此時(shí)存在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸相互平行而垂直于氣

48、缸軸線的渦團(tuán)，一個(gè)在進(jìn)氣門(mén)下方靠近進(jìn)氣道一側(cè)，另一個(gè)在進(jìn)氣道對(duì)側(cè)，大致位于排氣門(mén)下方，此為非滾流期。當(dāng)氣門(mén)升程加大時(shí)，位于進(jìn)氣道對(duì)側(cè)的渦團(tuán)突然加強(qiáng)，進(jìn)而占據(jù)整個(gè)燃燒室，與此同時(shí)另一個(gè)渦團(tuán)逐漸消失，此為滾流產(chǎn)生期。隨著氣門(mén)升程的加大和活塞下移，滾流不斷加強(qiáng)。在進(jìn)氣行程下止點(diǎn)附近滾流達(dá)到最強(qiáng)，此為滾流發(fā)展期。3.3.3 HCCI系統(tǒng)(xtng)HCCI意即均質(zhì)充氣壓縮點(diǎn)燃。早在20世紀(jì)30年代,人們就認(rèn)識(shí)到在汽油機(jī)上存在均質(zhì)混合氣壓縮自燃的燃燒方式,HCCI燃燒方式的出現(xiàn),有效地解決(jiju)了傳統(tǒng)均質(zhì)稀薄點(diǎn)燃燃燒速度慢的缺點(diǎn),是有別于傳統(tǒng)汽油機(jī)的均質(zhì)點(diǎn)燃預(yù)混燃燒、柴油機(jī)的非均質(zhì)壓縮擴(kuò)散燃燒和GDI發(fā)動(dòng)機(jī)的分層稀薄燃燒的第四種燃燒方式，HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)利用的是均質(zhì)混合氣,通過(guò)提高壓縮比,采用廢氣再循環(huán)、進(jìn)氣加溫和增