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汽油机排放污染物的生成和处理技术

汽油机排放污染物的生成和处理技术
汽油机排放污染物的生成和处理技术

汽油机排放污染物的生成和处理技术

摘要:目前环境污染严重,而汽车作为化石燃料的重要消耗途径,有着不可推卸的责任。因此本文分析汽油机排放的CO,HC,NO X和微粒等污染的生成,还讨论了目前汽车常用的机内净化和排放后处理技术。在这里技术的指导下,希望进一步改善汽车的排放特性。

关键词:汽油机;排放;机内净化;排放后处理

0 引言

近年来环境污染日益严重,很大程度上是由化石燃料的不清洁燃烧方式引起的。酸雨,雾霾,沙尘暴,温室效应甚至厄尔尼诺现象的出现频率越来越高,环境问题与经济发展的冲突越来越严峻。据英国石油公司(BP)的统计,中国是目前世界上能源消耗量最大的国家,占世界一次能源消耗的22.4%[1]。其中,不可再生的化石能源占了我国能源结构的绝大部分。化石能源的大量消耗不仅威胁国家的能源安全问题,同时也制约了社会的稳定高速发展。从图1中可以看到,随着我国汽车保有量的不断增长[2],汽车行业作为交通运输的主要构成部分消耗的大量石油资源占据了很大比例。其次,粗放式地燃烧化石燃料已造成了严重的空气污染。随着空气污染的不断加重,PM 2.5数值不断攀升,雾霾天气已经严重影响了人们的正常工作生活。控制空气污染并减少雾霾天气以保障我国民众的身体健康和日常生活已经刻不容缓。

图1世界汽车增长趋势

尽管内燃机具有效率高、体积小、续航里程高等优点,但是其每年消耗大量宝贵的化石燃料并排放危害环境和人体健康的物质。研究表明,汽车尾气的排放

物是大气污染物的一个主要来源[3-5],其中包含未燃碳氢(HC)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、固体颗粒物、二氧化硫、含铅化合物等多种有害物质[6]。然而内燃机作为成熟的动力源在短时间内无法被彻底取代,研究内燃机排放物是如何生成,并探寻合适的排放控制手段,使亟待解决的。目前城市绝大多数乘用车都是汽油机,所以本文主要讨论汽油机排放物的生成和控制。

1 汽车排放污染物的生成和影响因素

1.1一氧化碳的生成机理和影响因素

汽车排放物中的CO的生成主要是由于燃油在汽缸内燃烧不充分所致,是由氧气不足所引起的。一般烃燃烧燃烧都是先与氧气反应生成CO和H2,再由二者与O2进一步反应生成H2O和CO2,同时CO还和生成的水蒸气反应生成H2和CO2。由此可见,当汽缸内氧气充足燃料完全燃烧的情况下,是没有CO生成的,而当O2不足的情况下,就会有部分燃料不能完全燃烧而生成CO。

理论上当空燃比α在14.7以上时候,燃料完全燃烧,没有CO生成。但由于燃料空气混合不均匀,在排气中还含有不少CO。因此CO主要受空燃比的影响,因此,影响空燃比的因素都会影响CO生成。例如,进气温度、大气压力、进气管真空度、怠速转速、发动机工况等。如图2可以看到不同转速和负荷对CO排放的影响[7]。

图2 1800 r/min(左边)和2500 r/min(右)下的CO排放特性

1.2碳氢化合物的生成机理和影响因素

汽油发动机中的未燃HC的生成主要可分为三种方式:燃烧过程中未完全燃烧的碳氢燃料随废气排入大气,其可能通过火焰在壁面淬熄、狭隙效应、燃烧室内沉积物和油膜等对燃油蒸汽的吸附和解吸、体积淬熄和后期氧化等原因引起;未燃燃料从活塞组和汽缸之间的缝隙漏入曲轴箱,形成蹿气;燃油从汽油机的燃

油系统直接蒸发形成燃油蒸汽。

未燃HC排放主要是由于缸内混合气过浓、过稀或者局部混合不均匀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质量、发动机运行条件、燃烧室结构参数及点火和配气正时等。其运行条件可以细分为负荷、转速、点火时刻、燃烧室面容比等的影响。如图3可以看到不同转速和负荷对CO排放的影响[7]。

图3 1800 r/min(左边)和2500 r/min(右)下的HC排放特性

1.3氮氧化物的生成机理和影响因素

车用发动机排气中的NO X主要包括NO和NO2,其中大部分是NO,它们是N2在高温下的产物。

1.3.1NO的生成机理

根据扩展的Zeldovitch 机理,在化学计量比Φa=1附近导致生成NO和使其消失的主要反应为:

O2→2O

O+ N2→NO+O

N+O2→NO+O

N+OH→NO+H

NO的生成不仅与温度和过量空气系数有关,还由局部高温的持续时间决定。

1.3.2NO2的生成机理

汽油机排气中的NO2浓度与NO相比可以忽略不计,且目前对其生成机理研究还不太透彻,大致上认为如下:

NO+HO2→NO2+OH

然后NO2又通过下述反应转变为NO

NO2+O→NO+O2

只有在NO2生成后,火焰被冷的空气激冷,NO2才会得以保存,因此汽油机长期怠速会产生大量NO2。

氮氧化物的生成主要受过量空气系数,残余废气分数,点火时刻等的影响。过量空气系数直接影响混合物的氧浓度,残余废气可以增大缸内气体比热和减小可燃气放热,点火时刻则可以控制燃烧温度。

1.4微粒的生成机理和影响因素

汽油机的排气微粒有三种来源:含铅汽油中的铅、有机微粒(包括炭烟)、来自汽油中硫元素所产生的硫酸盐。

硫酸盐的排放主要涉及排气系统中有氧化催化剂的车用发动机。汽油中硫酸盐的排放直接取决于汽油中的硫含量。炭烟排放只在使用很浓的混合气才会遇到,对调整良好的汽油机不是主要问题。

相反,微粒则是柴油机主要考虑的排放问题。

1.5其他排放物

汽车排放污染物除了主要的CO,HC,NO X和微粒以外,还包括重金属污染物和硫氧化合物等。其中重金属污染物主要包括铅、锌、铜等,主要来自于含铅汽油、润滑油的燃烧、汽车轮胎和制动系统的机械磨损等。

2汽油机排放控制

2.1机内净化

所谓机内净化就是从有害排放物的生成机理和影响因素出发,以改进汽油机燃烧过程为核心,达到减少和抑制污染物生成的各种技术。机内净化被公认为是治理车用汽油机排气污染的治本措施。

汽油机主要的机内净化技术有:

(1)大力推广汽油喷射电控系统,它利用各种传感器检测发动机的信息反馈,进过ECU的判断和计算,使发动机在不同工况下均能获得合适的空燃比的混合气。

(2)改善点火系统,提高点火能量和点火可靠性,对点火正时进行最佳调节,改善燃烧过程。

(3)采用废气再循环(EGR),能够有效的控制汽油机NO X排放,改善排放特性。EGR过程如图4所示。

图4 EGR示意图

(4)采用增压技术,对提高汽油机功率和改善其燃油经济性质及排放都有好处。图5是典型的汽油机增压涡轮。

图5 汽油机增压涡轮

(5)采用可变气门正时技术(VVT),通过汽油机状态控制进气凸轮轴,通过调整凸轮轴转角对配气时间进行调整,以获得最佳配气正时,从而在所有速度范围提高转矩和燃油经济性。如图6所示即为VVT的示意图。

图6 VVT示意图

2.2后处理净化技术

机内净化虽然能对降低排气污染起较大作用,但始终效果有限,且不同程度的给动力性和经济性带来影响。世界各国先后开发废气后处理净化技术,在不影响或者少影响发动机其他性能的同时,在排气系统上安装各种净化装置。目前主要应用的是三效催化转化和稀燃催化技术。

车用三效催化转化器主要由载体、催化剂和壳体组成。其中载体和催化剂是转化器的关键部分,对转化器的性能起决定作用,而壳体的外形设计、转化器在排气管中的安装位置等对转化器性能的影响也不可小觑[8]。图7为三效催化转化器示意图。

图7 VVT三效催化转化器

稀薄燃烧技术是降低CO排放的有效手段,通过让发动机在空燃比大于化学计量比的情况下燃烧,以改善其排放特性。但目前的瓶颈在于空燃比的操作窗口太窄,要求燃油中硫含量低,目前难以广泛应用。

3总结

汽车作为目前主要城市交通工具,消耗了大量化石能源,也带来了大量污染。本文详细分析了目前汽油机的主要排放物质未燃碳氢(HC)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、固体颗粒物等的生成原因和影响因素。并且讨论了目前主流的排放控制手段,包括机内净化,排放后处理等方面。简单介绍了EGR,VVT,涡轮增压,三效催化转化等主流技术,深入了解了汽车排放与控制的过程。

参考文献:

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[2]Wu T, Zhao H, Ou X. Vehicle Ownership Analysis Based on GDP per Capita in China: 1963–2050[J]. Sustainability, 2014, 6(8): 4877-4899.

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[4]Zhang R, Jing J, Tao J, et al. Chemical characterization and source apportionment of PM2. 5 in Beijing: seasonal perspective (vol 13, pg 7053, 2013)[J]. ATMOSPHERIC CHEMISTRY AND PHYSICS, 2014, 14(1): 175-175.

[5]Wang G, Cheng S, Li J, et al. Source apportionment and seasonal variation of PM2. 5 carbonaceous aerosol in the Beijing-Tianjin-Hebei Region of China[J]. Environmental monitoring and assessment, 2015, 187(3): 1-13.

[6]Heywood J B. Internal combustion engine fundamentals[M]. 930.Mcgraw-hill New York, 1988.

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[8]阎存仙, 何凤英. 车用三效催化转化器发展概况[J]. 环境污染与防治, 2002, 24(6): 346-349.

柴油机PM排放控制技术探讨

柴油机PM排放控制技术探讨 摘要 本文针对车用柴油机PM的组成及对人类生活的危害所面临的若干问题,通过对柴油机污染物的生成机理、影响因素等方面的知识,进一步地阐述对柴油机污染物的净化措施等较高问题的本质,优化排放质量,以便使车用柴油机符合环保要求,更进一步的保护我们懒以生存的家园。 本论文共分四章:第一章绪论部分简要概述了本课题的研究思路、现状分析及净化措施;第二章阐述了柴油机的有害排放物的生成机理及危害,提出了本论文主要研究工作和基本思路;第三章讲述了柴油机有害排放物的净化措施等问题并进行了讨论;第四章对本课题的研究结果进行了总结。 关键词:车用柴油机;有害排放物;净化措施 Abstract This paper and composition of the vehicle diesel engine to human PM the dangers of life facing some problems, through the creation of pollutants of diesel mechanism, influencing factors and other aspects, further describes the purification of diesel engine pollutants nature of problems measures to higher quality, optimizing the emissions vehicle diesel engine, so as to meet environmental requirements, further protect us lazy to survive homes. This paper is divided into four chapters: the first chapter the introduction section of this topic briefly summarizes the current research approach, analysis and purification measures; The second chapter expounds the harmful emissions from diesel generating mechanism and harm, proposed the this thesis mainly research work and basic ideas; The third chapter of a diesel engine harmful emissions purification measures and discussed issues; The fourth chapter of this topic research results are summarized. Keywords: automotive diesel engine; Harmful emissions; Purification measures

汽车排放及控制技术试题答案.

一、填空题 1、汽车排放的污染物主要有_ 一氧化碳_、氮氧化合物_、_ 碳氢化合物__和__微粒____。 2、柴油机氮氧化物的生成主要受三个要素的影响,分别是_ 喷油定时_、 放热规律___和 负荷与转速的影响_。 3、三元催化转化器的起燃特性有两种评价方法,对于催化剂常用__ 起燃温度 __来评价,而对于整个催化转化系统则用__ 起燃时间 _来评价。 4、微粒捕集器的过滤机理存在四种,即_ 扩散机理、 拦截机理_、 惯性碰撞机理_、 重力沉积机理_。 5、电控柴油喷射系统已发展了三代,第一代是 位置控制_ 系统,第二代是_ 时间控制__系统,第三代是 电控高压共轨 系统。 6、目前控制汽油机氮氧化物排放最主要的措施是_ 废气再循环技术_。 7、常用排放污染物取样系统有 直接取样系统___、_稀释取样系统_和_定容取样系统_。 8、汽油发动机中未燃HC 的生成主要来源于_ 燃烧室未燃燃料、 窜入曲轴箱的未燃燃料和 燃油系统蒸发的燃油蒸汽_ 三种途径。 9、缸内直接喷射汽油机与其它汽油机相比,最大区别是_ 汽油喷射的位置_。 10、EGR 率是指 ×100%+返回废气量进气量返回废气量 11、为使三元催化转化器的净化效率达到80%以上,其过量空气系数(Φa) “窗口”应达到的要求是“窗口”很窄,宽度只有_ 0.01~0.02__。 12、生成氮氧化物的三个要素是_ 混合气浓度_、 温度_和 氧浓度_。 13、目前微粒捕集器被动再生的方法主要有 化学催化的方法_。 14、排气成分分析中,CO 和CO2用_ 不分光红外线气体分析仪_测量,NO X 用_ 化学发光分析仪_测量,HC 用 _ 氢火焰离子型分析仪_测量,氧多用 顺磁分析仪_测量。 15、烟度的测量方法主要有两类: 滤纸法__和 消光度法__。 16、目前,各国正纷纷开发各种代用燃料以解决未来石油能源枯竭的问题,其中最主要的代用燃料是 天然气__、液化石油气_、醇类燃料__和 植物油__。 17.汽车排放污染主要来源于 发动机排出的废气 。 18.柴油机的主要排放污染物是 微粒_ 、 氮氧化物 和 碳氢化合物 _。 19.发动机排出的NO X 量主要与 负荷、转速_有关。 20开环控制EGR 系统主要由__EGR 阀__和___EGR 电磁阀__等组成。 21.在开环控制EGR 系统中,发动机工作时,ECU 给EGR 电磁阀通电停止废气再循环的工况有:高速大负荷_、高速小负荷 _、 部分负荷__。 22.随发动机转速和负荷减小,EGR 阀开度将_增大__。 23.三元催化转换器的功能是_ 将发动机排出的废气中的有害气体转变为无害气体,有效地降低废气中的一氧化碳、碳氢化合物及氮氧化物的含量___。 24.给发动机控制模块反馈信号的传感器主要有_ 进气压力传感器__ 、转速传感器___。 27.废气再循环的主要目的是_ 控制氮氧化合物的排放__。 28.减少氮氧化合物的最好方法就是_ 降低进气温度_。 29.废气在循环会使混合气的着火性能和发动机输出功率 _降低_。 30.目前所用的二次空气供给方法有__空气泵系统__ 、__脉冲空气系统__两种。 31.汽油机的主要排放污染物是 CO 、NO X 、HC 。 32.EGR 系统主要有 机械式 EGR 系统和 电控式 EGR 系统。 33.二次空气供给系统在一定情况下,将 额外的空气 送入排气管,以降低CO 和HC 的排放量。

汽车排放及控制技术试习题与答案

欢迎阅读 一、填空题 1、汽车排放的污染物主要有_ 一氧化碳_、氮氧化合物_、_ 碳氢化合物__和__微粒____。 2、柴油机氮氧化物的生成主要受三个要素的影响,分别是_ 喷油定时_、 放热规律___和 负荷与转速的影响_。 3、三元催化转化器的起燃特性有两种评价方法,对于催化剂常用__ 起燃温度 __来评价,而对于整个催化转化系统则用__ 起燃时间 _来评价。 4、微粒捕集器的过滤机理存在四种,即_ 扩散机理、 拦截机理_、 惯性碰撞机理_、 重力沉积机理_。 5、电控柴油喷射系统已发展了三代,第一代是 位置控制_ 系统,第二代是_ 时间控制__系统,第三代是 电控高压共轨 系统。 6、目前控制汽油机氮氧化物排放最主要的措施是_ 废气再循环技术_。 7、常用排放污染物取样系统有 直接取样系统___、_稀释取样系统_和_定容取样系统_。 8、汽油发动机中未燃HC 的生成主要来源于_ 燃烧室未燃燃料、 窜入曲轴箱的未燃燃料和 燃油系统蒸发的燃油蒸汽_ 三种途径。 9、缸内直接喷射汽油机与其它汽油机相比,最大区别是_ 汽油喷射的位置_。 10、EGR 率是指 ×100%+返回废气量进气量返回废气量 11、为使三元催化转化器的净化效率达到80%以上,其过量空气系数(Φa) “窗口”应达到的要求是“窗口”很窄,宽度只有_ 0.01~0.02__。 12、生成氮氧化物的三个要素是_ 混合气浓度_、 温度_和 氧浓度_。 13、目前微粒捕集器被动再生的方法主要有 化学催化的方法_。 14、排气成分分析中,CO 和CO2用_ 不分光红外线气体分析仪_测量,NO 用_ 化学发光分析仪_测量,HC 用 _ 氢火焰离子型分析仪_测量,氧多用 顺磁分析仪_测量。 15、烟度的测量方法主要有两类: 滤纸法__和 消光度法__。 16、目前,各国正纷纷开发各种代用燃料以解决未来石油能源枯竭的问题,其中最主要的代用燃料是 天然气__、液化石油气_、醇类燃料__和 植物油__。 17.汽车排放污染主要来源于 发动机排出的废气 。 18.柴油机的主要排放污染物是 微粒_ 、 氮氧化物 和 碳氢化合物 _。 19.发动机排出的NO X 量主要与 负荷、转速_有关。 20开环控制EGR 系统主要由__EGR 阀__和___EGR 电磁阀__等组成。 21.在开环控制EGR 系统中,发动机工作时,ECU 给EGR 电磁阀通电停止废气再循环的工况有:高速大负荷_、高速小负荷 _、 部分负荷__。 22.随发动机转速和负荷减小,EGR 阀开度将_增大__。 23.三元催化转换器的功能是_ 将发动机排出的废气中的有害气体转变为无害气体,有效地降低废气中的一氧化碳、碳氢化合物及氮氧化物的含量___。 24.给发动机控制模块反馈信号的传感器主要有_ 进气压力传感器__ 、转速传感器___。 27.废气再循环的主要目的是_ 控制氮氧化合物的排放__。 28.减少氮氧化合物的最好方法就是_ 降低进气温度_。 29.废气在循环会使混合气的着火性能和发动机输出功率 _降低_。 30.目前所用的二次空气供给方法有__空气泵系统__ 、__脉冲空气系统__两种。 31.汽油机的主要排放污染物是 CO 、NO X 、HC 。 32.EGR 系统主要有 机械式 EGR 系统和 电控式 EGR 系统。 33.二次空气供给系统在一定情况下,将 额外的空气 送入排气管,以降低CO 和HC 的排放量。

浅谈柴油机排放控制技术

浅谈柴油机排放控制技术 摘要:本文针对车用柴油机PM的组成及对人类生活的危害所面临的若干问题,通过对柴油机污染物的生成机理、影响因素等方面的知识,进一步地阐述对柴油机污染物的净化措施等较高问题的本质,优化排放质量,以便使车用柴油机符合环保要求,更进一步的保护我们懒以生存的家园。 关键词:车用柴油机;有害排放物;净化措施 1 车用柴油机的排放物 1.1 柴油机的排放物及危害 柴油机排放的废气中,氮气(N)占75.2%,二氧化碳(CO2)占7.1%,氧气及其他成分占16.88%,有害排放占0.82%。其中有害排放的主要成分包括:氮氧化合物占35.4%,一氧化碳占35.4%,硫化物及微粒主要是炭烟,还包括油雾、金属颗粒等占20.66%。与汽油机相比,柴油机排放的CO和HC要少得多,NOx与汽油机在同一数量级,而微粒及炭烟的排放要比汽油机多十几倍甚至更多。因此柴油机的排放控制,重点是NOx和微粒及炭烟,其次是HC。柴油机的燃烧过程比较复杂,影响因素较多,由于诸多原因的影响使柴油与空气难以达到完全燃烧的程度,可能会造成局部或整个燃烧空间出现不完全燃烧,所以产生出不完全燃烧产物和燃烧中间产物,这些燃烧产物大部分是有毒的,或者具有强烈的刺激性和致癌作用,造成了对大气环境的污染和对人体的危害,必须加以控制。 (1)一氧化碳,一氧化碳是柴油在空气不足的情况下燃烧的中间产物,在柴油机排气中一般含量较低,当柴油机燃烧局部缺氧时容易产生。一氧化碳生成量的多少取决于空燃比,由于柴油机空燃比较大,因此一氧化碳排放量不大。一氧化碳浓度达到一定程度就能引起人体慢性中毒,导致人体组织缺氧,危害中枢神经,引起头痛、头晕、四肢无力等中毒症状,严重时会导致生命危险。 (2)氮氧化物,氮氧化物是在柴油机燃烧高温条件下产生的,其生成取决于燃烧过程中的温度和反应时间的长短。在直接喷射柴油机中,由于空燃比较大,氧气较为丰富,燃烧温度也高,使氮氧化物的生成量较大。在间接喷射柴油机中,燃烧首先在极缺氧的涡流室中进行,燃烧温度相对较低,当火焰喷入主燃烧室时,使燃烧在有充足空气中且燃烧温度较低的情况下进行,可避免氮氧化物的生成时机,所以氮氧化物排放量相对较低。氮氧化物中NO、NOx都具有毒性对人体和环境破坏较大。人吸入氮氧化物后出现眩晕、无力等,严重时出现窒息。另外,还会与碳氢化合物一起引起光化学反应,造成更严重的危害。 (3)碳氢化合物,在柴油机排气中碳氢化合物的生成的主要途径为燃料不完全燃烧、

谈汽车排放控制技术的现状及发展

谈汽车排放控制技术的现状及发展 近年来,随着我国经济持续高速增长和城市化进程的逐步加快,汽车已进入人们的生活中,成为人类不可缺少的交通工具,为人们出行带来了方便,随着汽车保有量急剧增加,城市汽车尾气排放量也快速上升,汽车尾气污染问题日益突显,导致大气污染加剧。我国相关部门也采取了措施,并收到了一定的成效,但是要从根本上根治这个问题的可能性微乎其微,我们只能采取更为有效的措施来控制污染的恶化程度。 一、汽车尾气带来的危害: 汽车尾气的恶臭污染主要来自氮氧化物、醛、酮类化合物和碳氢化合物的混合效应,形成一种具有窒息性的刺激气味,这种气味污染可直接破坏城市环境的幽雅气氛,对环境起到破坏作用。 同时,汽车排放污染对人体健康具有潜在的、长久的危害。汽车尾气排放的有害气体可刺激人们的鼻、眼、呼吸道等器官,引发头疼、晕眩等症状,严重时导致眼、鼻、肺疼甚至癌症。汽车尾气污染主要在交通干线等人口密集区,其排气高度接近人体的呼吸带。汽车尾气对人体健康直接造成危害的物质有数十种。这些物质通过不同的生理作用危害人

体的健康,其危害程度取决于有害物的毒性、浓度和浸入量。 二、汽车尾气危害的主要原因: 1、汽车保有量增加较快,而且集中在城市 2008年,中国民用汽车保有量突破6000万辆,达到6467万辆,比2001 年增长了300%,近十年12%的年均速度增长,到2020年中国汽车保有量将超过1.5亿辆。这些量的变化,我们也可以从行驶在大路的汽车牌上发现,据调查,哈尔滨市车牌从“黑A”,到两个英文字母,再到现在的三个英文字母车牌不过十年左右的时间,现在哈尔滨市每天新车落户都在200辆左右,高峰的时候达300多辆,每月上车牌的汽车有5 000多辆而增加的大多数为化油器型机动车,排气量小,油耗大,未达到环保汽车的要求。 2、机动车燃料质量差 机动车尾气排放的大量有害物质与燃料质量有关,目前我国高标号、高质量的90号油的供应还不太多,不少都是质量不太高的低标号油. 另外,重庆市技术监督部门曾经连续7年对成品油进行抽检,1996 年成品油批次合格率只75%.1992 年和1996 年底,重庆成品油短缺,油品质量更得不到保证 3、汽车尾气控制水平低排放合格率低 我国汽车尾气控制水平不高,目前汽车污染控制水平仅相当于国外70 年代中期水平。单车污染物排放比国际水平

柴油机后处理净化技术

柴油机后处理净化技术 1.氧化催化转化器 氧化催化转化器是利用催化剂,象滤清器那样通过排气,将有害成分HC、CO、NOx进行化学反应转化为无害的CO2、H2O和N2的反应器。 减小污染物浓度的原理: 把一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和颗粒中的可溶性有机物SOF成分氧化成二氧化碳和水。 氧化催化转化器的结构: 主要由壳体、衬垫(减震层)、载体和催化剂涂层四个部分组成。 ①壳体通常为不锈钢材料,防止高温氧化脱落。 ②衬垫通常为陶瓷材料;隔热性、抗冲击性、密封性和高低温冲 击性优于金属网。 ③载体材料主要有蜂窝陶瓷载体和金属载体两种。 ④催化剂涂层。涂层(γ-Al2O3)+主催化剂(铂Pt、钯Pd) 2.NOx机外净化技术 (1)吸附催化还原法(LNT) 催化剂活性成分:贵金属和碱土金属 在富氧气氛下,用吸附剂MO先将NOx储存起来: 然后在贫氧的还原气氛下进行分解和还原,其反应如下:

(2)选择性催化还原(SCR) NOx的催化还原技术有:选择性非催化还原(SNCR)、非选择性催化还原(NSCR)和选择性催化还原(SCR)三种方式,其中以选择性催化还原(SCR)技术在柴油机上的研究最为广泛。 工作原理: 以NH3或者HC作为还原剂,在催化剂的作用下将NOx转化为无害的氮气(N2)和水蒸气(H2O)。 (3)等离子辅助催化还原(NTP) 机理:空气经过低温等离子体作用后,产生一系列氧化性极强的自由基(OH*、HO2*)、原子氧(O)、臭氧(O3)等强氧化物质,这些物质将发动机尾气中的NO氧化,并转化为NO2

3. 颗粒物机外净化技术 微粒捕集器(DPF )对颗粒物进行捕集是最可行的一种后处理技术。此外,也有使用等离子体净化技术和静电分离技术等法对颗粒物进行脱除。 (1)DPF 结构 陶瓷蜂窝载体 陶瓷纤维编织物 22O O ??→2O N NO N +??→+2N O NO O +??→+*N OH NO H +??→+2NO O NO +??→*222NO OH NO H O ++??→** 22NO HO NO OH +??→+323NO O NO +??→

汽车排放控制

2 0 1 2 年汽车排放与环境保护复习提纲 1.柴油机冷启动阶段容易产生(白烟)。 2.汽油机怠速和小负荷工况时,转速低、汽油雾化差,燃烧速度慢,需要供给(浓混合气)。 3.在微机控制的点火系统中,基本点火提前角是由()和()两个参数数据所确定的。 4.汽油机主要排气污染物是() 5.汽油机采用二次空气喷射的目的是为了减少()排放。 6.汽油机采用热反应器的目的是为了减少()排放。 7.从汽车排气净化出发,汽油机的怠速转速有(提高)的趋向。 8.电喷汽油机在起动、暖机工况时汽油机在工况时,一般需要供给()混合气。 9.多点电控汽油喷射系统中,进气量间接测量方式有哪些? 10.废气涡轮增压后进气温度上升对NO排放浓度的影响是使NO非放(增 加)。 11.推迟柴油机喷油定时,NO非放浓度(减少)。 12.柴油机喷油延迟将引起柴油机烟度(增加)。 13.柴油机燃用十六烷值低的柴油,NO排放(增加)。 14.柴油机燃料的十六烷值较高时,碳烟排放会(增加)。 15.柴油机提高喷油压力,碳烟排放会(降低) 16.随汽油机暖机过程进行,NOx排放量逐渐(增加) 17.汽油机采用EGR的目的是为了减少()排放。

18.汽油机一氧化碳排放的主要影响因素是(空燃比) 19.从降低汽油机NO排放的角度出发,点火提前角应(减小)。 20.汽油机采用曲轴箱强制通风目的是降低(HC )排放 21.汽油机小负荷、低速运转时(如怠速),PCV阀流通截面是(减小) 22.柴油机喷油延迟将引起柴油机NOX排放()。 23.世界各国的排放法规规定,日。用()测量。 24.世界各国的排放法规规定,排气中的氧常用()测量。 25.当需要从总碳氢THC中分出无甲烷碳氢化合物NMH(时,一般采用 ()测量甲烷。 26.汽油机的冷启动性与汽油基本特性中的(10%馏出温度)有关。 27.OBDII主要监测功能中的点火系统失火诊断采用监测()方法监测。 28.柴油机喷油延迟将引起柴油机碳烟排放(增加)。 29.汽车排放造成大气污染的物质大致可以分为_________ 和 _______ 两类。 二氧化碳的 _______ 也相应地持续增强,必然对全球性的气候造成不良影响。 30.柴油机电子控制系统的计算机根据________ 和__________ 信号决定基 本的喷油量及喷油时刻。 31.催化转换器的结构由__________ 、 _______ 、_________ 以及_______ 四部分组成。三效催化器载体包括_________ 与________ 两种。 32.微粒捕集氧化器是一般由______ 和 _________ 组成。

船用柴油机氮氧化物排放控制技术规则修正案

船用柴油机氮氧化物排放控制技术规则修正案MEPC 58/23/Add.1 船用柴油机氮氧化物排放控制技术规则修正案 (2008年氮氧化物技术规则) 引言 前言 1997年9月26日,《经1978年议定书修正的〈1973年国际防止船舶造成污染公约〉》(MARPOL 73/78)当事国大会以大会决议2通过了《船用柴油机氮氧化物排放控制技术规则》(《氮氧化物技术规则》)。《防污公约》附则VI,《防止船舶造成空气污染规则》于2005年5月19日生效后,该附则第13条适用的所有船用柴油机都必须符合本规则的规定。2005年7月,环保会第53届会议同意修订《防污公约》附则VI和《氮氧化物技术规则》。2008年10月,环保会第58届会议完成了审议,本《氮氧化物技术规则》(以下简称本规则)就是该过程取得的结果。 作为一般性的背景信息,在燃烧过程中形成氮氧化物的先决条件是氮和氧。这些成分一起构成柴油机吸入空气的99,。在燃烧过程中氧气将被消耗,多余氧气的数量是空气/燃料比的函数,柴油机在此情况下运转。氮在燃烧过程中大多未起反应;但有很小一部分将被氧化形成多种形式的氮氧化物。能够形成的氮氧化物(NO)包括一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO),其总量主要是火焰或燃烧温X2 度的函数,以及存在于燃料中有机氮(如果存在)数量的函数,氮氧化物的形成还是氮和多余氧气在柴油机燃烧过程中暴露在高温下时间的函数。换句话说,燃烧温度愈高(如高峰值压力、高压缩比、高供油比率等),所形成的氮氧化物总量就越大。通常低速柴油机所形成的氮氧化物量比高速机要大。氮氧化物能引起酸化,形成对流层臭氧,营养富集等不良环境影响,对全球人类健康造成危害。

汽车排放控制

2012年汽车排放与环境保护复习提纲 1.柴油机冷启动阶段容易产生(白烟)。 2.汽油机怠速和小负荷工况时,转速低、汽油雾化差,燃烧速度慢,需要供给(浓混合气 )。 3. 在微机控制的点火系统中,基本点火提前角是由()和()两个参数数据所确定的。 4.汽油机主要排气污染物是() 5.汽油机采用二次空气喷射的目的是为了减少()排放。 6.汽油机采用热反应器的目的是为了减少()排放。 7. 从汽车排气净化出发,汽油机的怠速转速有(提高)的趋向。 8.电喷汽油机在起动、暖机工况时汽油机在工况时,一般需要供给( )混合气。 9. 多点电控汽油喷射系统中,进气量间接测量方式有哪些? 10. 废气涡轮增压后进气温度上升对NO排放浓度的影响是使NO排放(增加)。 11.推迟柴油机喷油定时,NO排放浓度(减少)。 12. 柴油机喷油延迟将引起柴油机烟度(增加)。 13. 柴油机燃用十六烷值低的柴油,NO排放(增加)。 14. 柴油机燃料的十六烷值较高时,碳烟排放会(增加)。 15. 柴油机提高喷油压力,碳烟排放会(降低) 16. 随汽油机暖机过程进行, NOx排放量逐渐(增加) 17. 汽油机采用EGR的目的是为了减少()排放。

18. 汽油机一氧化碳排放的主要影响因素是(空燃比) 19. 从降低汽油机NO排放的角度出发,点火提前角应( 减 小 )。 20. 汽油机采用曲轴箱强制通风目的是降低( HC )排放 21. 汽油机小负荷、低速运转时(如怠速),PCV阀流通截面是(减小) 22. 柴油机喷油延迟将引起柴油机NOx排放()。 23. 世界各国的排放法规规定,HC用()测量。 24. 世界各国的排放法规规定,排气中的氧常用()测量。 25. 当需要从总碳氢THC中分出无甲烷碳氢化合物NMHC时,一般采用()测量甲烷。 26. 汽油机的冷启动性与汽油基本特性中的( 10%馏出温度)有关。 27. OBDII主要监测功能中的点火系统失火诊断采用监测()方法监测。 28. 柴油机喷油延迟将引起柴油机碳烟排放(增加)。 29. 汽车排放造成大气污染的物质大致可以分为和两类。二氧化碳的 也相应地持续增强,必然对全球性的气候造成不良影响。 30.柴油机电子控制系统的计算机根据和信号决定基本的喷油量及喷油时刻。

车用汽油机排放控制技术研究

车用汽油机排放控制技术研究 【摘要】本文分析了车用汽油机常用排放控制技术,主要从机前净化技术、机内净化技术和机外处理技术对当前汽车采用的各种技术原理、应用现状进行了分析,同时对各项技术的优缺点及应用前景进行了比较,并阐述了当前排放处理中存在的问题,对今后技术的发展提出了建议。 【关键词】汽油机;排放控制;机前净化;机内净化;机外处理 Gasoline Engine Emission Control Techniques on Vehicle SUN Xiao1 BING Gui-bin2 (1.Huaian College of Information Technology, Huaian Jiangsu, 223003, China; 2.Hua Tie Engineering Consulting Co.Ltd., Beijing, 100055, China) 【Abstract】This paper analyzes gasoline emission control techniques used in automotive, mainly from the cleaning techniques before engine, cleaning techniques inside engine and the processing techniques outside engine. Variety of technical principles and applications in current are studies. The technical strengths and weaknesses and the application prospects are both compared and analyzed. It also analyzes the problems about emissions processing in current, and gives recommendations of technology development in the future. 【Key words】Gasoline;Emission control;Cleaning before engine;Cleaning inside engine;The processing outside engine 为满足日益严格的排放法规的需求,降低汽车污染物的排放,各类车用汽油机废气排放控制技术和控制方法迅速发展。本文从机前净化技术、机内净化技术和机外处理技术三条途径着手,对汽油机排放控制技术的发展进行了分析。 1 机前净化技术 机前净化技术是在混合气进入气缸之前,对燃料和空气采取的措施。主要从以下几个方面进行介绍。 1.1 燃油处理技术

柴油机NOx排放控制技术

柴油机NOx排放控制技术 ( 本站提供 应用行业: 阅读次数:4 )【字体:大中小】 柴油机自1892年问世以来,凭借其良好的动力性、经济性和耐久性等优点在各种动力装置、船舶和车辆上得到日益广泛的应用。欧洲和日本在70年代就基本实现了载货汽车和大型客车的柴油机化。从80年代后期开始,轿车上也越来越多的应用柴油机,例如目前德国生产的1.4L-2.0L排量的小轿车中,柴油机轿车占61%,而法国轿车柴油机的比例高达88%。从世界范围来看,汽车柴油化已经成为一种不可逆转的趋势。柴油机与同等功率的汽油机相比,微粒和NOX是排放中两种最主要的污染物。目前,世界各国都在致力于减少柴油机颗粒排放的技术研究,并且已经取得了实质性的进展。由于柴油机排气微粒与NOX的生成机理不同,因此减少微粒的同时又增加了NOX的排放,同时微粒的减少又使得催化剂中毒得以有效的扼制,从而使采用机外催化技术净化NOX成为可能。今后研究的重点应转向使柴油机排放的微粒与NOX同时减少。 2 柴油机NOX排放的危害和生成机理 2.1 柴油机NOX排放的危害 柴油机排出的NOX中,NO约占90%,NO2只是其中很少的一部分。NO无色无味、毒性不大,但高浓度时能导致神经中枢的瘫痪和痉挛,而且NO排入大气后会逐渐被氧化为NO 2。NO2是一种有刺激性气味、毒性很强(毒性大约是NO的5倍)的红棕色气体,可对人的呼吸道及肺造成损害,严重时能引起肺气肿。当浓度高达100×10-6体积浓度以上时,会随时导致生命危险。 NOX和HC在太阳光作用下会生成光化学烟雾,NOX还会增加周围臭氧的浓度,而臭氧则会破坏植物的生长。此外,NOX还对各种纤维、橡胶、塑料、电子材料等具有不良影响。 基于上述原因,柴油机排放物中的NOX对环境的严重污染引起了世界范围的普遍关注,因此各国限制其排放的法规亦越来越严格,表1是美国、日本、欧洲对重型柴油载货车NOX排放的有关规定。 表1 柴油机NOX排放的限值 单位:g/kW.h 试验循环工况 过渡工况 日本十三工况 欧洲十三工况 采用年份 美国 日本 欧洲 1997 6.67 7.75(直喷)6.76(非直喷) 7.96 1998 5.33 - - 1999 - 4.48(建议) 4.97(建议) 2004 2.67 - -

汽车排放及控制技术知识点汇总

第一章绪论 一名词解释和填空题 1)大气污染:随着人类社会发展,人类活动或自然过程使得某些物质进入大气,当他们呈现足够的浓度, 达到足够的时间,就可能危害到人体的舒适和健康,危害到生态环境的平衡 2)大气污染的一般分类:局部污染、区域性污染、全球污染 3)大气污染源分为天然污染源和人为污染源。 4)汽车排放的主要污染物有CO、NO X、HC、光化学烟雾、微粒 二、论述汽车排放污染物的种类、特点和危害 1)一氧化碳:无色无臭,有毒气体;使血液输氧能力降低 2)碳氢化合物:包括未燃和未完全燃烧的燃油、润滑油及其裂解产物和部分氧化物;饱和烃危害不大,不 饱和烃危害很大 3)氮氧化物:是NO和NO2的总称,百分之九十五为NO;NO无色无味,毒性不大,NO2是红棕色气体,对 呼吸道强烈刺激,产生酸雨、烟雾。 4)光化学烟雾:是排入大气氮氧化物和碳氢化合物受太阳紫外线作用产生的一种具有刺激性的浅蓝的烟 雾,包含:臭氧、醛类、硝酸酯类;刺激眼睛和上呼吸到粘膜 5)微粒:微粒越小,越不容易沉积,越容易深入肺部;其次物化活性越高,加剧了生理效应的发生和发展。 第二章汽车排放污染物的生成机理和影响因素 一名词解释和填空题 1)可燃混合气均匀,CO排量几乎取决于可燃混合气的空燃比或过量空气系数 2)柴油机φa大,CO排放比汽油机低,由于柴油与空气混合不均匀,燃烧空间总存在局部缺氧和低温的 地方,低负荷尽管φa很大,CO排放量反而上升。 3)影响CO生成的因素中:进气温度、进气管真空度升高,CO排放量升高;大气压力、怠速转速升高,CO 排放量降低。 4)淬熄层:火焰接近气缸壁,缸壁附近混合气温度低,使气缸壁薄薄的边界层内的温度降低到混合气自燃 温度以下,导致火焰熄灭,边界层的混合气未燃烧或未完全燃烧直接进入排气形成未燃HC,此边界层成为淬熄层 5)体积淬熄:发动机在在某些工况下,火焰前峰面到达燃烧室壁面之前,由于燃烧室压力和温度下降太快, 可能使火焰熄灭 6)排气管HC氧化的条件:管内有足够的氧气、排气温度高于600度、停留时间大于50ms 7)汽油机HC生成区主要在缸壁四周,排放峰值主要是排气门刚打开和排气过程结束 8)绝热温度:混合气燃烧释放的全部热量减去因自身加热和组成变化所消耗的热量而达到的最高燃烧温度 9)柴油机微粒包括白烟、蓝烟、黑烟。白烟和蓝烟为未燃的燃料颗粒,黑烟为C粒子。 二简答题 论述车用汽油机和车用柴油机未燃HC的生成机理和影响因素 生成途径生成机理影响因素 汽油机 A.气缸内未燃或者未然 充分的碳氢燃料; B.漏入曲轴箱的大量未 燃燃料; C.蒸发燃油蒸汽。主要由壁面淬冷、狭隙效应(汽 油机独有,占50%-70%)、润滑 油的吸附和解析、燃烧室内沉积 物的影响、体积淬熄及碳氢化合 物的后期氧化(包括气缸内和排 气管中)所致。 混合气越均匀,越接近理论空燃 比,HC排放越低,适当减小点火提 前角,减小燃烧室面容比,升高壁 温,升高转速,HC排放量降低,此 外空燃比转速不变,负荷变化对 HC排放浓度几乎无影响;

柴油车排放污染物的控制技术

第一节柴油机排放的特点 一、柴油机排气污染物的种类及特点 柴油机排气的有害成分主要有CO'HCNO-、硫化物以及颗粒物、臭味气体等。由于沾油机使用的混合气的平均空燃比较理论空燃比大,故其C0及HC排放明显低于汽油机;但柴油机NO,的排放、颗粒物及臭味气体却十分突出11]9 柴油机颗粒物的排量远髙于汽油机,这已被大量的试验证明。图6-1为柴油车与汽油车的微粒排放数量比较[2:,图中D和G分别表示柴油车和汽油车,D和G后面的字母a、b、c 等表示车辆编号,试验车辆均满足日本2000年的排放标准。柴油车和汽油车的微粒排放平均浓度分别为2.13 xlO8个/cm3和5.48 xlO5个八.m3,柴油车和汽油车的平均微粒排放数量分别为5.23 x 1014个/km和6. 36 x 10"个/km。可见,柴油车排放的微粒数量远高于汽油车。另外,试验时环境大气中的微粒物平均浓度为2. 92 x如个/cm3,可见,汽油车的微粒排放浓度远大于环境大气。表6-1为装备柴油机的2t载重车与其他发动机的汽车排气中的污染物NO,和PM比较。柴油车排放的也远高于汽油车:如第二章听述,颗粒物的危害性很大,有致癌和致突变的嫌疑,因此柴油车排气的危害远高于其他汽车。 225

225 由于柴油中挥发性差的大分子碳氢化合物含量高于汽油,因此,柴油机排放的HC 与 汽油机有所不同:在柴油机燃烧过程中,喷雾中氧气不足使大量的燃油分子髙温分解,并 引起烃分子之间的化学反应,导致HC 成分复杂、含有高沸点(多为高相对分子质量)的碳 氢化合物成分多。图6 - 2为柴油机NM0G 排放中不同C 原子数的HC 排放量比较,与使 用普通柴油的发动机HC 排放相比,安装了DPF 并使用低硫柴油的发动机和使用低芳烃 及低硫柴油的普通柴油机可降低绝大多数成分的碳氢化合物排放量。 二、柴油机排气污染物控制的困难 柴油车的排放特点是,危害很大的PM 和N0,的排放远高于其他车辆,HC 和C0的 排放不多,问题不突出。因此柴油车的NO,和PM 的降低一直是柴油机排放控制的重点, 各个国家或地区的法规对这两类污染物的限制越来越严格(图6-3和图6-4)。从1994 年以来,欧盟各成员国及美国和日本的柴油轿车N0X 和PM 的限值分别沿着Eurol — Euro2—>Euro3—?Euro4—+Euro5、TieiO —Tierl ~*Tier2( Bin9) —>Tier2 ( Bin5 )和短期一》■长期 新短期—新长期—新长期后的路线不断加严EUR 06标准也已制定,这使柴油车的污 染物控制面临空前的挑战。欧盟各成员国和日本的柴油载重车NO,和PM 限值的路线与 柴油轿车基本相同,美国的则与柴油轿车有较大差别。

船用柴油机氮氧化物排放控制技术规则修正案详解

船用柴油机氮氧化物排放控制技术规则修正案 (2008年氮氧化物技术规则) 引言 前言 1997年9月26日,《经1978年议定书修正的〈1973年国际防止船舶造成污染公约〉》(MARPOL 73/78)当事国大会以大会决议2通过了《船用柴油机氮氧化物排放控制技术规则》(《氮氧化物技术规则》)。《防污公约》附则VI-《防止船舶造成空气污染规则》于2005年5月19日生效后,该附则第13条适用的所有船用柴油机都必须符合本规则的规定。2005年7月,环保会第53届会议同意修订《防污公约》附则VI和《氮氧化物技术规则》。2008年10月,环保会第58届会议完成了审议,本《氮氧化物技术规则》(以下简称本规则)就是该过程取得的结果。 作为一般性的背景信息,在燃烧过程中形成氮氧化物的先决条件是氮和氧。这些成分一起构成柴油机吸入空气的99%。在燃烧过程中氧气将被消耗,多余氧气的数量是空气/燃料比的函数,柴油机在此情况下运转。氮在燃烧过程中大多未起反应;但有很小一部分将被氧化形成多种形式的氮氧化物。能够形成的氮氧化物(NO X)包括一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2),其总量主要是火焰或燃烧温度的函数,以及存在于燃料中有机氮(如果存在)数量的函数,氮氧化物的形成还是氮和多余氧气在柴油机燃烧过程中暴露在高温下时间的函数。换句话说,燃烧温度愈高(如高峰值压力、高压缩比、高供油比率等),所形成的氮氧化物总量就越大。通常低速柴油机所形成的氮氧化物量比高速机要大。氮氧化物能引起酸化,形成对流层臭氧,营养富集等不良环境影响,对全球人类健康造成危害。 本规则旨在为船用柴油机试验、检验和发证规定强制性程序,以使柴油机制造厂、船东和主管机关能够确保所有适用的船用柴油机符合附则VI第13条规定的关于氮氧化物排放限值。在制定一系列简单实用的要求(其中对确保符合氮氧化物排放允许值的措施作了定义)时,已认识到精确制定船用柴油机实际加权平均氮氧化物排放量的困难。 鼓励主管机关在适当受控条件下能进行精确试验的试验台上,对船用推进系统和辅柴油机的排放性能进行评估。本规则的一个重要特点就是在这个初始阶段确保符合附则VI第13条。其后的船上试验将不可避免地受限于范围和精确度两方面,其目的应为推理或推断排放性能和证实柴油机的安装、操作和维护遵循了制造厂的规范,以及任何调整或改装没有偏离制造厂初次试验和发证确立的排放性能。

汽油机排放污染物的生成和处理技术

汽油机排放污染物的生成和处理技术 摘要:目前环境污染严重,而汽车作为化石燃料的重要消耗途径,有着不可推卸的责任。因此本文分析汽油机排放的CO,HC,NO X和微粒等污染的生成,还讨论了目前汽车常用的机内净化和排放后处理技术。在这里技术的指导下,希望进一步改善汽车的排放特性。 关键词:汽油机;排放;机内净化;排放后处理 0 引言 近年来环境污染日益严重,很大程度上是由化石燃料的不清洁燃烧方式引起的。酸雨,雾霾,沙尘暴,温室效应甚至厄尔尼诺现象的出现频率越来越高,环境问题与经济发展的冲突越来越严峻。据英国石油公司(BP)的统计,中国是目前世界上能源消耗量最大的国家,占世界一次能源消耗的22.4%[1]。其中,不可再生的化石能源占了我国能源结构的绝大部分。化石能源的大量消耗不仅威胁国家的能源安全问题,同时也制约了社会的稳定高速发展。从图1中可以看到,随着我国汽车保有量的不断增长[2],汽车行业作为交通运输的主要构成部分消耗的大量石油资源占据了很大比例。其次,粗放式地燃烧化石燃料已造成了严重的空气污染。随着空气污染的不断加重,PM 2.5数值不断攀升,雾霾天气已经严重影响了人们的正常工作生活。控制空气污染并减少雾霾天气以保障我国民众的身体健康和日常生活已经刻不容缓。 图1世界汽车增长趋势 尽管内燃机具有效率高、体积小、续航里程高等优点,但是其每年消耗大量宝贵的化石燃料并排放危害环境和人体健康的物质。研究表明,汽车尾气的排放

物是大气污染物的一个主要来源[3-5],其中包含未燃碳氢(HC)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、固体颗粒物、二氧化硫、含铅化合物等多种有害物质[6]。然而内燃机作为成熟的动力源在短时间内无法被彻底取代,研究内燃机排放物是如何生成,并探寻合适的排放控制手段,使亟待解决的。目前城市绝大多数乘用车都是汽油机,所以本文主要讨论汽油机排放物的生成和控制。 1 汽车排放污染物的生成和影响因素 1.1一氧化碳的生成机理和影响因素 汽车排放物中的CO的生成主要是由于燃油在汽缸内燃烧不充分所致,是由氧气不足所引起的。一般烃燃烧燃烧都是先与氧气反应生成CO和H2,再由二者与O2进一步反应生成H2O和CO2,同时CO还和生成的水蒸气反应生成H2和CO2。由此可见,当汽缸内氧气充足燃料完全燃烧的情况下,是没有CO生成的,而当O2不足的情况下,就会有部分燃料不能完全燃烧而生成CO。 理论上当空燃比α在14.7以上时候,燃料完全燃烧,没有CO生成。但由于燃料空气混合不均匀,在排气中还含有不少CO。因此CO主要受空燃比的影响,因此,影响空燃比的因素都会影响CO生成。例如,进气温度、大气压力、进气管真空度、怠速转速、发动机工况等。如图2可以看到不同转速和负荷对CO排放的影响[7]。 图2 1800 r/min(左边)和2500 r/min(右)下的CO排放特性 1.2碳氢化合物的生成机理和影响因素 汽油发动机中的未燃HC的生成主要可分为三种方式:燃烧过程中未完全燃烧的碳氢燃料随废气排入大气,其可能通过火焰在壁面淬熄、狭隙效应、燃烧室内沉积物和油膜等对燃油蒸汽的吸附和解吸、体积淬熄和后期氧化等原因引起;未燃燃料从活塞组和汽缸之间的缝隙漏入曲轴箱,形成蹿气;燃油从汽油机的燃

宝马525li发动机排放控制技术

宝马525li发动机排放控制技术 一、引言 随着汽车工业的迅速发展,我国的汽车保有量急剧增加,汽车废气对空气的污染已成为严重的社会公害。汽车排气中的CO、HC对大气产生很大的污染。汽车排放污染对人们的生活环境造成了极大的影响,严重地威胁到人们的身体健康,同时也危害着一些动、植物的生存和生长,破坏了自然界的生态平衡。 不过汽车发动机采取一定的技术可以将污染程度降低到很低的。比如宝马5系发动机采用涡轮增压技术,废气再循环(EGR)技术,燃油电控喷射系统,多气门技术,三元催化转化技术等技术后,完全可以满足我国目前对汽油机的排放标准(国四标准)。二、关于排放污染物 1、氮氧化合物 氮氧化合物(NOx)是在内燃机气缸内大部分气体中生成的,氮氧化合物的排放量取决于燃烧温度、时间和空燃比等因素。氮氧化合物的生成原因主要是高温富氧环境,比如燃烧室积碳等因素。从燃烧过程看,排放的氮氧化物95%以上可能是一氧化氮,其余的是二氧化氮。人受一氧化氮毒害的事例尚未发现,但二氧化氮是一种红棕色呼吸道刺激性气体,气味阈值约为空气质量的1.5倍,对人体影响甚大。 由于其在水中溶解度低,不易为上呼吸道吸收而深入下呼吸道和肺部,引发支气管炎、肺水肿等疾病。在浓度为9.4mg/m3的空气中暴露10分钟,即可造成呼吸系统失调。对于氮氧化合物世界卫生组织环境健康评价组曾做出这样的结论:二氧化氮浓度0.94mg/m-3是短期暴露引起有害影响的最低水平,0.19-0.32mg/m-3最长1小时,一个月出现不能多于两次才能确保公共健康。 2、一氧化碳 一氧化碳(CO)是烃燃料燃烧的中间产物,主要是在局部缺氧或低温条件下,由于烃不能完全燃烧而产生,混在内燃机废气中排出。当汽车负重过大、慢速行驶时或空挡运转时,燃料不能充分燃烧,废气中一氧化碳含量会明显增加。一氧化碳是一种化学反应能力低的无色无味的窒息性有毒气体,对空气的相对密度为0.9670,它的溶解度很小。一氧化碳由呼吸道进入人体的血液后,会和血液里的血红蛋白Hb结合,形成碳氧血红蛋白,导致携氧能力下降,使人体出现反应,如听力会因为耳内的耳蜗神经细胞缺氧而受损害等。吸入过量的一氧化碳会使人发生气急、嘴唇发紫、呼吸困难甚至死亡。研究证明,人对一氧化碳的承受能力相当高,一个健康的人能短时间承受血液中含量为20%~40%的一氧化碳的侵袭。虽然对人体无副作用的一氧化碳阈值尚未确定,但长期吸收一氧化碳对城市居民身体健康是一个潜在威胁。 3、碳氢化合物 对一般汽油发动机来说,约60%的碳氢化合物来自内燃机废气排放20%~25%来自曲轴箱(PCV系统)的泄漏,其余的15%~20%来自燃料系统(碳罐)的蒸发。甲烷是窒息性气体,其嗅觉阈值是142.8mg,只有高浓度时才对人体

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