汽车排放控制技术（通用10篇）
汽车排放控制技术 篇1
0 引言
汽车的排放污染主要产生于发动机燃料燃烧后所排放的废气中,以及供油系燃料蒸发泄露和发动机废气溢出所散发的有害气体。汽油机的主要污染物成分是一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和氮氧化合物(NOx)。另外,发动机燃烧后所排出的大量二氧化碳(CO2)所导致的温室效应也不容忽视。
1 汽车排放污染物的主要成分及其危害
1.1 一氧化碳(CO)
CO是发动机中因空气供给不足或其他原因造成的不完全燃烧时所产生的一种无色、无味但有剧烈毒性的气体。由于CO和血液中有输氧能力的血红素蛋白(Hb)的亲和力比氧气和Hb的亲和力大200~300倍,因而CO能很快和Hb结合形成碳氧血红素蛋白(CO-Hb),使血液的输氧能力大大降低,造成心脏、头脑等重要器官严重缺氧。轻者可使中枢神经系统慢性中毒而受损,引起头晕、恶心、头痛等症状;严重时会使心血管工作困难,直至死亡。
1.2 碳氢化合物(HC)
碳氢物(也称烃)包括未燃和未完全燃烧的燃油、润滑油及其裂解的产物和部分氧化物。单独的HC只有在浓度相当高的情况下才会对人体产生影响,但是当HC和N02(二氧化氮)混合在一起,经强烈阳光照射后产生的高浓度臭氧,会对人的眼睛、呼吸器官及皮肤等产生强烈的刺激。当甲醛、丙稀醛等气体浓度超过1×10-6时,就会对眼、呼吸道和皮肤有强烈刺激作用;浓度超过25×10-6时,会引起头晕、呕心、红白球减少、贫血;超过1000×10-6会急性中毒。
1.3 氮氧化物(NOx)
氮氧化物是燃烧过程形成的多种氮氧化物,如NO、NO2、N2O3、N2O5等,总称为NOx。NO通过呼吸道及肺进入血液,产生与CO相似的严重后果。在内燃机中主要是NO,约95%;其次为NO2,占5%。NO是无色无味气体,只有轻度刺激性,毒性不大,高浓度时会造成中枢神经有轻度障碍,NO可被氧化成NO2。NO2是一种棕红色强刺激性的有毒气体,其含量为0.1×10-6时即可嗅到,1×10-6~4×10-6就感到恶臭。NO2吸入人体后,和血液中血红素蛋白Hb结合,使血液输氧能力下降,它对心脏、肾、肝都会有影响。NO2使植物枯黄,是地面附近大气中形成臭氧的主要因素。
1.4 微粒
微粒(也称颗粒)对人体健康的危害与其大小及组成有关。微粒愈小,悬浮在空中的时间愈长,进入人体肺部后停滞在肺部及支气管中的比例愈大,危害愈大。小于0.1um的微粒能在空中作随机运动,进入肺部附在细胞的组织中,有些还会被血液吸收;0.1~0.5 um的微粒能深入肺部并粘附在肺表面的粘液中,随后会被绒毛所清除;大于5um的微粒常在鼻处受阻,不能深入呼吸道;大于10um的微粒可排除体外。微粒除对人体呼吸系统有危害外,由于其存在孔隙而能粘附在HC、NO2等有毒物质或苯丙芘等置癌物中,因而对人体健康造成更大危害。
2 排放污染物浓度的影响因素
汽车废气中CO、HC和NOx三种有害气体的影响因素比较多,主要为可燃混合气的空燃比、点火提前角、发动机的转速和负荷、燃料以及发动机的内部结构等。
2.1 可燃混合气空燃比的影响
空燃比(A/F)对CO、HC和NOx的影响如图一所示。
理论上燃料完全燃烧时所需要的空燃比为A/7=14.7。汽油机在正常的火焰传播与燃烧时,混合气的空燃比通常为10~18。由于混合气成分的不同,使燃烧速度产生很显著的差异,结果产生不同的排气成分。汽油机空燃比与排气有害成分的关系如图一所示。从图中可以看出,供给浓混合气时,NO减少而CO、HC增多;供给略稀的混合气时(经济混合比附近),CO、HC减少而NO增多;供给稀混合气时,NO、CO减少而HC增多。从发动机负荷分析表明,发动机满负荷时,燃烧不完全,生成的CO量增多;中等负荷时,混合气略稀,燃烧效率最高,CO、HC减少但NOx增多;在怠速和小负荷时,NOx排放量减少而CO和HC显著增多。
2.2 点火提前角的影响
点火提前角对CO的生成量影响不大,但对HC和NOx的影响较大,见图二和图三。
由图二和图三可知,随着点火提前角的增大,HC和NOx生成物都会急剧增加,其原因与燃烧时的速度、压力、温度等有关。当点火提前角增大到一定值后,由于燃烧时间过短,HC和NOx生成量便有所下降。当然,正确调整点火正时是非常必要的,过迟的点火提前角会使发动机动力下降,油耗增大,工作不稳。
2.3 发动机转速和负荷的影响
汽油发动机怠速运转时,由于混合气过浓,混合气燃烧不充分,CO、HC排放量较大。提高怠速运转可使CO、HC排放浓度下降,这是由于进气节流减少,充气量增加,残余气体稀释有所减少,使燃烧得到改善的缘故。随着发动机转速的增加,混合气变薄,燃烧室内气体的紊流增加,改善了混合和燃烧,使排气中的CO、HC含量减少。发动机转速对不同空燃比混合气的NO的生成速度有所影响。当用较浓混合气时,由于散热时间短,燃烧室内温度升高,NO生成的速度有所不同;反之,当用稀混合气时,由于燃烧过程相对于曲轴转角增大,燃烧峰值温度反而下降,NO生成速度较慢。当转速达到最大转速的65%~75%时,废气中的NO达到最大值。
2.4 燃料
汽油成分对NOx排放影响较大,而对CO排放影响较小,对HC的排放总量影响不大。汽油组成的芳烃、稀烃等成分的含量对汽车排放有一定的影响。芳烃虽能提高汽油的辛烷值,但同时会增加发动机的沉积物和CO的排放量。稀烃是生成进气阀胶质沉积物的主要成分,减少汽油中芳烃、稀烃含量可大大降低汽车排放对大气的污染程度。
3 汽油机废气污染物的控制技术
汽油机排放控制的主要技术措施可分为三类:改进发动机燃烧过程以减少有害物质生成的机内净化技术、在排气系统中采用化学或物理方法对已生成的有害物质进行净化的机外处理技术,以及对来自曲轴箱和供油系统的有害物质排放物进行净化的非排气污染控制技术。后两类也统称为机外净化技术。
3.1 机内净化技术
机内净化技术主要有EFI电控汽油喷射系统、推迟点火提前角、EGR废气再循环、燃烧系统优化设计(包括紧凑的燃烧室形状、改善气缸内气流运动、合理提高压缩比、提高进气充量、减小不参与燃烧的间隙容积、提高点火能量)、可变进气系统(包括可变进气系统、可变进气门机构)、可变排量发动机、稀薄燃烧及缸内直喷式汽油机等。
(1)燃烧系统优化
燃烧系统优化技术包括燃烧室形状优化、改善气缸内气流运动、合理提高压缩比等。
(1)燃烧室形状优化
燃烧室形状优化原则是尽可能紧凑,面容比S/V要小,火花塞装在燃烧室中央位置以缩短火焰的传播距离。
(2)改善缸内气流运动
静止或层流混合气的火焰传播速度一般不超过lm/s,而湍流时可高达l00m/s以上。因此,提高气缸内混合气的湍流程度,有助于混合气快速和完全燃烧。
(2)废气再循环控制系统(EGR)
废气再循环技术是一项广泛应用的技术,用来降低NOx的浓度。EGR通过使一部分废气流回进气管来降低最高燃烧温度,抑制NOx的生成。但EGR率过大会使燃烧恶化,燃油消耗率增大,HC排放上升。电子控制废气再循环系统可实现非线性控制,控制范围和自由度大,更符合净化的实际需要。
(3)可变进排气正时系统(VVT)
采用多气门技术,减少进气阻力,提高充量系数。还可采用气门连续可变正时控制和升程控制技术实现发动机随转速和工况的变化达到最佳的充气效率,这是使尾气排放达到欧IV排放限值的重要技术。
(4)稀薄燃烧技术
由于闭环电喷系统是以牺牲经济性为前提,而稀薄燃烧技术是为了兼顾汽车排放经济性而开发的,它主要采用稀燃、速燃和层燃技术。采用稀薄混合气可较全面地降低有害排放物和提高压缩比,既减少了污染物排放,又提高了汽车的经济性。
(5)汽油机缸内直喷技术(FSI)
汽油机缸内直喷技术是将汽油直接喷到燃烧室内与空气混合、燃烧,同时具有汽油机和柴油机的优点。汽油机直喷技术和稀薄燃烧技术相结合,直喷技术使均匀燃烧和分层燃烧成为现实,可以极大地提高混合气的混合程度,更精确地控制燃烧过程的空燃比,从而达到完全燃烧,可有效降低未燃HC的排放。汽油机直喷技术可增大发动机的压缩比,提高发动机的热效率。
3.2 机外净化技术
(1)二次空气供给
二次空气供给系统是在排气管的上段设置一个反应器,通过空气泵、控制阀、单向阀和喷射管等引入适量的新鲜空气,在高温下,令CO和HC在热反应器内继续燃烧(生成H2O和CO2),从而进一步减少了CO和HC的排放量。有的发动机则向三元催化器提供二次新鲜空气,以使CO和HC在催化器内获得更充分的氧化反应。
(2)三元催化净化装置
三元催化净化器的催化剂为铂、铑、钯和钌等贵金属,铂和钯为氧化剂,使CO和HC发生氧化反应,生成CO2和H2O。铑为还原剂,使NOx脱氧,还原成N2并释放出O2。O2又促进了CO和HC的氧化。
3.3 非排气污染物控制
非排气污染物控制是为了控制汽车排放中占20%的曲轴箱窜气和占20%的燃油系统蒸发,包括曲轴箱强制通风装置和燃油蒸发控制系统。
参考文献
[1]曹红兵.汽车理论[M].北京:机械工业出版社,2007.
[2]王务林.汽车排放控制[M].北京:机械工业出版社,2007.
[3]汽车排放污染物的成份和危害性的分析[EB/OL].http://www.aqtd.cn/aqlw.
汽车排放控制技术 篇2
谈汽车排放污染的控制及净化
汽车的排污与净化上一项长期艰苦工作,从车辆的设计制造到出厂应用,需要方方面面的积极配合,只要努力钻研、努力工作,汽车的`排污定会降到最低点,一个空气清新.环境优美的时代一定会到来.
作 者：于洋威 作者单位：中国石油黑龙江销售公司储运安全环保处,黑龙江,哈尔滨,150000 刊 名：黑龙江科技信息 英文刊名：HEILONGJIANG SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION 年，卷(期)：2008 “”(24) 分类号：X7 关键词：污染 汽车 净化汽车排放污染与控制 篇3
关键词:汽车排放物成分危害控制
0 引言
随着汽车工业的不断发展和汽车保有量的急剧增加,汽车排放对大气的污染日趋严重。据环保部门的研究结果,北京市机动车排放对大气污染物中CO、HC、NO的分担率分别为63.4%、73.5%和46%;上海市中心地区机动车排放对大气中CO、HC、NO的分担率分别为86%、96%和56%。许多国家的大中城市的空气污染有五成以上来源于汽车所排出的废气。因此,必须严格控制汽车的排放污染,研究汽车排放污染的防治技術也成了当前的重要课题。
1 汽车排放污染物的主要成分及其危害
汽车排放的污染物主要是一氧化碳CO、碳氢化合物HC、氮氧化物NOx和微粒(碳烟、铅化合物等)等,它们对人类造成了很大的危害:
CO是发动机中因空气供给不足或其他原因造成的不完全燃烧时所产生的一种无色、无味但有剧烈毒性的气体。CO被吸入人体后,与肺里的血红蛋白结合,致使人体缺氧、引起头痛、头晕、呕吐等中毒症状,严重时造成死亡。
HC是汽车发动机排气中的未燃部分。单独的HC只有在浓度相当高的情况下才会对人体产生影响。但是当Hc和NO2混合在一起,经强烈阳光照射后产生的高浓度臭氧,会对人的眼睛、呼吸器官及皮肤等产生强烈的刺激。
NOx是空气中的N2与O2在高温高压条件下反应生成的。NO2有剧烈的毒性,会刺激人的眼睛和呼吸道,引起喘息、支气管炎及肺气肿等。此外,NOx与HC受阳光照射后产生化学反应,形成光化学烟雾。光化学烟雾不仅对人体有害,还会损害植物、降低大气能见度等。
微粒的排放对汽油车来说主要是铅化合物、硫酸盐和低分子物质。铅化合物被人吸入并积累到一定程度时,会影响造血功能,造成贫血及使心、肺等器官发生病变。对于柴油车,微粒的排放主要是碳烟及其所吸附的高分子有机物。它除了本身对人的呼吸系统有害之外,还会妨碍车辆驾驶员和行人的视线,成为引发交通事故的因素。
2 汽油机排放控制技术
2.1 三元催化转换技术 三元催化转换器中装有促使废气中有害物进行氧化或还原反应的催化剂(铂、铑和钯)。当废气流经催化器时,通过化学反应使有害气体转化为无害气体。催化转换器的净化效果受混合气浓度和工作环境温度的影响。为提高转化效率,可采用以下措施:
2.1.1 冷机时稀薄燃烧 发动机冷机时,催化剂活性较差,不利于降低HC的排放。这时,降低HC的排放成为主要课题。在采用的方法中,稀薄燃烧技术最为有效。为保证空燃比的稀薄化,在进气口内设置涡流控制阀,改善发动机进气系统,提高充气效率;改进发动机燃烧系统,合理组织燃烧室内的气体流动,促进火焰传播,改善着火稳定性,使发动机在稀混合气下维持稳定燃烧,从而降低HC的排放量。
2.1.2 减少未燃HC 活塞的第一道环岸脊(指第一道环槽至活塞顶之间的区域)和气缸壁之间,燃烧的火焰不能达到,此区域内的未燃HC直接从气缸内排出。提高第一道活塞环的位置,即减小第一道活塞环岸的高度,可以减少活塞环与缸壁间的容积,从而减少未燃HC的排放。
为减少活塞环槽的磨损,一般情况下,对活塞表面实施氧化铝镀膜处理,但由于在活塞表面易形成许多细孔,被吸附的HC在发动机排气行程时排出机外。为解决这一矛盾,在对活塞表面实施氧化铝镀膜处理时,只对活塞环槽进行处理,活塞顶面不进行处理,有利于进一步降低HC的排放。
2.1.3 提高催化剂的早期活性 为促使催化剂的早期活性,有效的方法是提高其升温特性和降低其活性温度。提高升温特性的主要方法是采用双重排气管和使用“薄壁式”催化剂载体。合理选择低温特性好的贵重金属,如在催化剂中提高铂的含量,同时提高空燃比的稀薄化,是降低催化剂活性温度的有效手段。
2.1.4 催化剂强制加热 使用电加热催化剂(EHC)和在排气管内利用排放气体的燃烧产生的热量,促使催化剂升温,即排气燃烧器(EGC)能进一步提高催化剂的早期活性。EHC采用电流预热的方法,可使金属载体的催化器在发动机起动后的5～10s内达到催化剂的起燃温度,从而减少起动后最初几分钟内的有害物的排放。EHC已达到实用化水平,但其电气系统较复杂。EGC的原理是在发动机起动后,在浓空燃比状态下产生的CO等可燃成分与二次空气供给的氧气相混合,形成可燃混合气,在排气系统中设置排气燃烧器,通过火花塞点火装置,点燃未燃混合气,利用燃烧产生的热量提高催化剂的早期活性,同时还能燃烧净化发动机起动后的未燃HC成分。EGC技术虽然处于研制阶段,但其催化转化效率高,大有超过EHC之势。
2.2 废气再循环技术 废气再循环(EGR)是目前常用于控制内燃机NOx排放的有效措施之一。它把一定数量的废气引入发动机的进气系统,使发动机混合气中惰性气体的比例增加。由于这些惰性气体有较高比热,使经再循环废气稀释的混合气的比热增高,致使发动机最高燃烧温度下降,由于再循环废气对新混合气的稀释,降低了混合气中氧气的浓度,因而废气再循环破坏了NOx的生成条件,从而有效抑制了NOx的生成。
2.3 二次空气供给技术 二次空气供给装置可将新鲜空气送入排气管内,利用废气中的高温,使排气中的HC和CO进一步氧化,达到排气净化的目的。
3 柴油机排气净化技术
柴油机排放污染主要是NOx和微粒,其排出的CO和HC仅为汽油机的1/10或更少。除废气再循环技术外,近年来,柴油机排放控制技术的发展主要围绕以下几个方面进行:
3.1 燃烧系统直喷技术 柴油机污染物的排放量很大程度上取决于气缸内的燃烧过程,改进燃烧过程的各个环节(如燃烧喷射系统、进气系统、进气口形状和燃烧室形状等)都会改善燃烧过程。燃烧系统直喷技术的燃烧效率高,比非直喷式系统节油5%～10%,但要求发动机吸入较多的空气。目前,这种技术基本上成熟,对控制柴油机排放污染起到了一定的作用。预计不久的将来,相比分隔式燃烧系统,直喷技术将占主导地位。
3.2 废气涡轮增压与中冷技术 废气涡轮增压技术是使发动机轻量化、提高输出功率的有效措施,也是现代柴油机的代表性技术。经废气涡轮增压后,进气温度提高,滞燃期缩短,混合气适当变稀,这些因素使噪声、CO和HC排放以及油耗都有所降低。但是,进气温度上升使NOx增多,空气密度因温升而下降,也使进气量未达到期望的水平。于是出现了将增压后空气再进行冷却的中冷技术,使进气温度降低,循环进气量更大,NOx排放下降而功率进一步增加。采用废气涡轮增压与中冷技术是降低NOx和微粒、改善柴油机经济性和提高动力性的最佳措施。
3.3 燃油喷射高压化和多次喷射技术 燃油喷射系统是柴油机的心脏,也是发展最快的系统。新型的柴油机共轨燃油喷射系统,喷油压力普遍提高,其喷油压力可达140MPa。柴油机喷油压力越高,燃油和空气的混合就越好,排烟就越少。与此同时,将电子技术应用于燃油喷射过程也是一个发展方向。有些厂商已将电子技术应用到燃油喷射的控制上,非常精确地控制喷油量和喷油时间,以适应不同的道路工况,并且有的还具有自适应能力,可以补偿零件磨损和零件制造偏差引起的变化,以取得NOx、微粒排放量和燃油经济性之间的最佳配合。采用燃油多次喷射技术可以实现柔和燃烧,亦可减少柴油机碳烟与颗粒的排放。
3.4 排气后处理技术 柴油机排气后处理技术方案中,目前被认为较实用的有:氧化催化转化器、微粒捕集器和NOx还原催化转化器。其中,微粒捕集器是目前国际上最接近商品化的柴油机微粒后处理技术。
4 汽车使用维修方面
4.1 提高驾驶员素质与科学的交通管理相结合 汽车驾驶员的驾驶技术对在用车的使用状况及排放性能的影响很大。随着汽车保有量的不断增加,驾驶员队伍不断扩大,驾驶员的业务素质也参差不齐。为了控制汽车使用过程中排放超标,驾驶员应做到在驾驶的过程中减少怠速运行时间、少用强制怠速、尽量减少制动次数、缓踩节气门、在允许范围内尽可能提高车速,同时还要合理选择润滑油、使用无铅汽油、保持发动机正常水温、严禁超载行驶。
随着我国机动车数量的不断增加,道路交通对机动车的排放也有很大影响。特别对大中城市而言,科学的交通管理和控制对减少机动车排放极为重要。在十分拥挤的交通环境中,汽车发动机大多在低速和怠速状况下运行,燃油没有充分燃烧,排放必然恶化。因此,治污和治堵是相辅相成的关系,应同步进行方能取得实效。在城市交通管理中,除了加快城市道路的建设外,还应采取合理的单行和限速措施,建立科学的路口信号控制系统。这样可以明显减少CO、HC、NOx和颗粒的排放量,降低油耗并保持较高的车辆通行量。
4.2 大力加强在用车辆的检查维护 新开发的车型逐步采用车载诊断系统,对车辆上与排放相关的部件的运行状况进行实时监控,确保实际运行中的汽车稳定达到设计的排放削减效果,并为在用车的检查维护制度提供新的支持技术。
维护制度是最经济、合理、科学、有效的控制在用车排放的措施。随着新车的排放法规不断加严,地方环保和车管部门应根据实际情况不断调整各车型的检测方法和检测频率,以保证所有机动车都得到很好的维护保养。
4.3 加速老旧车辆的更新换代 依据国家相关法律法规及汽车淘汰标准中有关污染物排放的条款规定,经修理和改造或采用排气污染控制技术后排放污染物仍超过国家规定的排放标准的车辆应坚决淘汰。
5 研制可替代能源的环保型汽车
要保持汽车工业持续发展,必须高度重视推动汽车环保技术,开发出可替代能源的环保型汽车,其主攻方向是使用替代能源,降低废气排放,减少燃油消耗。这是世界各国都在努力的方向。
目前我国环保型汽车研究的主要目标是:电驱动系统的可靠性及免维护性;电源动力蓄电池和提高比能量及比功率,达到长寿命、低成本、充电快捷方便、密封免维护;天然气内燃机驱动技术的可靠性,燃烧系统的合理性及储气装置的优化设计和混合动力型电动汽车的研究与开发等;采取有效措施降低环保型汽车的研究、设计、制造费用成本,最大限度地实现高可靠性和大众化价格等。
发展环保型汽车新产品,是有效治理人为环境污染的必要措施,是保护生态系统服务功能与实现可持续发展的重要途径,对维持人类与自然环境的和谐统一有着重要的现实意义和深遠的历史意义。
6 结束语
汽车排放控制是一项综合而复杂的课题。 首先应该采取机内净化措施,即通过改进发动机设计,采用电子控制、可变气门正时和升程、可变进气管等先进技术,优化燃烧条件,减少未完全燃烧混合气的生成。其次对于发动机工作已产生的有害气体,通过加装三元催化转化器和氧传感器,将有害气体HC、CO和NOx转化为CO2、H2O和N2。为了进一步提高转化效率,可以通过优化布置转化器安装位置,采用排气歧管后置、安装加热器等措施。第三,在采用EGR系统减少NOx排量时,一定要与电子控制系统相结合,合理控制再循环到发动机燃烧室中的废气量。在汽车使用维修、燃料提供和新型车研制方面,经过科学的管理、深入的研究和大胆的构想,对排放控制也会产生积极意义。
参考文献:
汽车排放控制技术 篇4
在汽车电站排放物中,微粒(PM)占到0.15～0.30 g/m3[1],它是黑烟的主要成份.图1为汽车电站试验中排烟的林格曼黑度图,在机组冷启动和负载发生改变时,其烟度最高可达4.3 Rb,黑度在林格曼四级以上.
汽车电站发电机组属于中型发电机组.接近发动机端的排气温度可达200 ℃以上.图2为某汽车电站在夏季白天空载工作10 min和夜晚带载运行10 min时,红外成像仪拍摄的视在温度图,由图2可观测到排气管和出口附近温度最高,排烟温度达到了70 ℃以上(视在温度).
2 汽车电站烟度与温升控制机理分析
对于汽车电站的排烟而言,采用排气后处理技术降低碳烟排放,达到控制烟度效果.在众多排气后处理系统中,微粒捕集器(DPF)以其碳烟过滤效率高,背压损失小,可再生等优点,成为最优的选择.
对于柴油机排气系统,主要热源有排气管和排放尾气两部分.对排气管采取隔热保温材料,对排放的尾气采用水浴或水洗处理可达到理想的降温效果.
3 综合控制方案的设计
研究表明,采用单一的壁流式DPF(wall-flow DPF),能在怠速和加载等稳定工况下达到较好的吸收碳烟的效果,但对于启动、加减速特别是低室温冷启动工况时,效果一般,仍有大量黑烟产生,这是由于在瞬态工况下,燃烧温度、空燃比、空燃混合、燃油雾化气化等条件不稳定,燃烧不完全,从而产生大量碳烟,因此在瞬态工况下应采取其他方法.通过研究,铁铬铝金属(图3)组成的新型过滤材料,具有高透气率和高捕集率等优点,且机械强度好,可作为瞬态工况下的碳烟吸收材料.但随着捕集的进行背压不断增大,使其不适于在移动电站整个工作时间段内用作碳烟过滤体.并联DPF和铁铬铝材料作成的袋式过滤器,在稳态和瞬态下分别切换相应支路,对吸收黑烟有良好效果.但单一使用该系统,无法满足降温的需要.
对于排气的红外抑制而言,水洗消烟系统是较好的选择,可使温度下降80%;由于净化液采用了碱液,对碳烟有20%的净化作用.
DPF的再生需要较高的温度[1](400～500 ℃),这是中小型机组无法达到的.在DPF载体表面涂敷铂、钯、铑等催化剂后,再生温度可下降至250～350 ℃,但仍要求将DPF安装在靠近发动机的出气口侧以提高再生温度.如图4所示,将排气管外一层包覆保温隔热材料后再将外二层涂敷低发射率涂料,既有利于排气管的红外辐射控制,又有利于达到DPF再生所需要的温度.保温隔热材料可选择岩棉,因为其导热系数小且能储存目标发出的热量,同时有利于吸声,性价比高,无毒.低发射率涂料可采用性能优良、价廉易得的Al粉,因为其高反射性有利于降低发射率.综上,系统方案由图5表示.
采用阀门控制DPF和袋式金属纤维过滤层两路的通断,启动和改变负载等瞬态工况下采用支路2;稳定工况下切换到支路1.碳烟经任一路过滤后,均通向水洗消烟冷却箱,一方面冷却排气温度,另一方面由于碱液等组成过滤液,并内置有液相和气相2层过滤层,可进一步消烟并吸收其他有害气体.液体高度设置为10 cm,体积约为排量10倍以上,在确保气液充分反应的基础上,移动电站在坡度为±45°的缓坡上运行不漏液.
4 实验验证
4.1 实验器材
双柴油机组,单机功率30 kW,排量3.8 L.采用热电偶布设在关键测试点,采集温度信号,通过Fluke数据采集器,存储于计算机并实时显示;采用FTY-100不透光烟度计测量烟度值;采用水柱式U型管测试净化系统的排气背压;其他仪表用于柴油机工况测试.实验用仪器仪表如表1所示.
4.2 实验结果分析
4.2.1 过滤效率分析
如图6所示,瞬态工况下,由于燃烧条件突变,导致燃烧不完全,机组产生大量碳烟,冷启动工况下,光吸收系数高达1.78 m-1;稳态工况下,机组平均光吸收系数在0.23 m-1以上,自由加速阶段,机组光吸收系数可达1.44 m-1.采用消烟系统后,启动工况的光吸收系数可降为0.24 m-1,过滤效率为86.5%;自由加速阶段可降为0.18 m-1,过滤效率为87.5%;而怠速阶段的光吸收系数可降到0.004以下,过滤效率高达99%以上.
4.2.2 系统排气背压分析
系统排气背压随着时间的增加而呈递增趋势,前20 min内增加较快,主要是由于发动机转速、进气量不断上升,碳烟不断被吸附阻挡所致;20～70 min内,增加较为缓慢,这一阶段由于排气流速、流量增加,致使部分碳烟被吹走,从而降低了背压的增加速度;70 min后,微孔的吸附作用与排气喷力达到了动态平衡,背压趋于稳定;自由加速阶段,由于燃油消耗和进气量进一步上升,产生大量碳烟颗粒,使背压进一步上升,如图7所示.
4.2.3 排气温度分析
如表2所示,该系统无论在怠速工况还是自由加速工况下,对排气温度的降温作用都十分明显,怠速工况下,降温幅度为83.7%;自由加速工况下,降温幅度能达到85.2%.怠速下降温后气体基本达到室温的要求.
5 结 束 语
采取消烟降温等综合措施的后处理系统,能使其排放所带来的烟度与温升等问题得到较好解决.整套系统对碳烟的捕集效率可达86%以上,温度下降85%以上,排气背压低于14 kPa.对系统的放置和水洗系统的设计,汽车电站可在45°以下的倾斜坡度工作而不影响其效果.对其他移动电站的排烟处理也有一定的借鉴作用.
摘要：针对汽车电站柴油发电机组排烟所带来的烟度与温升问题,通过光学和红外控制机理的研究,设计出系统控制方案.实验结果表明,采用岩棉材料保温、DPF和袋式金属纤维两路过滤净化、水洗消烟系统过滤降温的方式,可以达到良好的净化、降温的效果.经测试,采用了该控制方案后,排气背压低于14 kPa,过滤效率高达99%,降温幅度在85%以上.
关键词：汽车电站,烟度,红外,冷却净化系统
参考文献
[1]龚金科.汽车排放污染及控制[M].北京:人民交通出版社,2005:71.
催化裂化烟气排放控制技术新进展 篇5
催化裂化(FCC)装置再生器排放的.烟气是炼厂最大的空气污染源,包括颗粒物、硫氧化物、氮氧化物和一氧化碳等.随着炼厂空气质量法规的日益严格,同时炼厂趋于加工重油和含硫原油,使得FCC装置烟气排放控制不断受到关注.文章详细介绍了脱FCC装置烟气SOx和NOx的“硬件”技术、助剂技术及其他最新技术进展.
作 者：潘元青 梅建芬 Pan Yuanqing Mei Jianfen 作者单位：潘元青,Pan Yuanqing(中国石油兰州润滑油研究开发中心,730060)
梅建芬,Mei Jianfen(中国石油兰州石油化工工程公司,730060)
汽车排放污染的分析与控制 篇6
汽车是现代文明的产物,随着近年来汽车保有量的不断增加,汽车污染已经成为一个严重的环境问题。有关调查表明, 一辆技术状况良好的汽车在运行中,每天约排放CO3 kg、HC 0.2 kg～0.4 kg、NOX 0.05 kg～0.15 kg;若汽车技术状况不良,排放的污染物将成倍增加。在中国大城市市区,汽车排放污染物CO和HC占排放总量的60%～70%,NOX约占30%。为了保护环境,必须重视汽车污染危害的严重性,并采取各种有效的对策,确保将汽车污染排放降到最低限度。
1在用车辆排放的影响因素
(1) 发动机的形式和技术。如发动机的冲程数;使用发动机的类型,包括柴油机、汽油机、转子式发动机或其他发动机;采用的燃料喷射、涡轮增压以及其他技术;自动或手动变速器。
(2) 所使用的尾气、曲轴箱和蒸发排放控制系统。如使用的催化转化器、废气再循环(EGR)、二次空气喷射、燃油蒸汽回收系统等。
(3) 发动机参数的变化情况、磨损情况以及保养情况。
(4) 是否使用汽车空调以及车辆的负载情况。
(5) 车用燃料的品质。如含杂质量、沉淀物、硫分、馏程特性、组成成分(如芳烃、烯烃含量)、添加剂(如铅含量)、氧含量、汽油的辛烷值、柴油的十六烷值等。
2在用车辆尾气排放控制的难点
我国在对在用车辆实施排放控制方面存在着以下一些难点:
(1) 在用车改造难度大。目前,我国登记在册的在用汽车品牌很多,各种车辆都有自己固有的技术参数,各项参数是相互制约、相互依存的。为了控制车辆的排放指标,在对车辆的某一参数进行调整时,就有可能改变车辆的动力性、经济性、可靠性甚至安全性;在对其某一排放指标采取技术措施予以控制时,可能导致其他排放污染物的增加或衍生出其他甚至对环境和人体造成更大影响的化学污染物。因此,对某种车型进行控制排放的改动时,需要长期反复验证,综合考虑,而且一种改造措施可能只对某一车辆使用是有效的,对其他车辆就无效甚至有害。
(2) 涉及层面广泛,难以整齐划一。
(3) 技术条件不充分。要对在用汽车排放污染进行控制,技术难点多,而且难度深。汽车排放的机内外净化,涉及汽车设计、制造和使用中多学科、多方面相关的理论问题和具体工艺问题,制定有效、适用、合理而经济的方案,需要大量的人力、物力和财力的投入。
(4) 资金投入问题。无论采用何种控制措施,都牵扯到车主的资金投入问题。要使车主再投入大量的资金对在用车辆进行改造,实非易事。虽然保护大气环境系我国的基本国策,但完全靠政府投资实现对全国上千万在用机动车进行控制排放的技术改造也是难以做到的。在对在用机动车排气控制的实践中,必须突破简单的常规的思维模式,努力寻求可行的途径和方案,才有望使工作成功推进,避免造成社会的负面影响和工作中的被动局面。
3在用车辆排放控制的技术对策
3.1 改进燃油品质
燃油品质的优劣直接影响着汽车发动机的燃烧过程和燃烧效果,在用车辆燃料的改进要与车辆的品质相适应。在用车辆尽量使用高标号无铅汽油,辛烷值越高,抗爆震的效果越好。但是,不是汽车使用汽油的标号越高越好,在用车辆燃料的改进要与车辆的品质相适应。具体应按使用说明书规定的汽油标号加油。
3.2 增加排气净化附加装置
对于采用排气净化附加装置降低车辆排放这一途径,在学术上和实践中都存在着不同的见解。如采用闭环电控喷射加三效催化反应器这项技术对汽油的品质要求比较高,如果汽油中铅含量过大,那么氧传感器和三效催化反应器就会中毒失效。
真空延迟阀是通过推迟汽车发动机的点火达到降低燃烧过程中氮化物排放的一种装置。我国汽车发动机定型产品点火时间的调节往往限定在一定的范围内,对此,可将汽车发动机点火时间适当推迟,但一般不应超过4°,否则将会给汽车的整车性能造成很大的影响。
由于许多附加装置都只对应一种车型进行专门匹配,才能保证车辆发挥正常的作用,因此采用排气净化附加装置也不是最佳的降低车辆排放途径。
3.3 改造车辆的燃料供给系统
把在用车辆改造成两用燃料汽车,也可以降低在用车辆的排放污染。改造后的汽车,使用天燃气或液化气作为燃料后,虽然减少了排气中HC和CO的含量,但是没有抑制住NOX的含量,并且改造后的汽车相对于原来的发动机都会有一定的功率损失。
3.4 定期对车辆进行检查维修
汽车排放污染是由于车辆性能指标不稳定或恶化造成的,它的内在原因有很多,如:燃料品质不高,发动机冷却系工作不正常,发动机的燃料供给系、点火系和配气机构、曲柄连杆机构等技术指标调节不当或零件损坏,汽车底盘各项参数调整不当导致运行阻力过大,车辆超负荷运作,燃料供给系密封不良,曲轴箱通风装置工作不良,废气再循环装置失灵,发动机某些部位的积炭,驾驶人员操作不当等等。因此,需要有资质的技术人员定期对车辆进行全面检测、诊断,以保证车辆各项指标性能稳定,减少和消除由于故障或参数变化而造成的排放污染。
4在用车辆排放控制的最佳途径
由上述分析可以看出,目前采用完整的汽车检查维修体系是控制汽车排放污染的最经济、合理、有效的途径。其优越性有:①能消除排放超标的内在原因,保证车辆正常的排放状况;②不需要改变汽车原有的技术参数和装备,投入资金少,容易被用户接受;③为车辆排放控制的进一步实施奠定了坚实的基础。
5结束语
总之,我国在用车辆尾气排放控制是一个涉及到车辆的燃油品质、本身技术、维护保养、法规建设、交通管理以及道路建设等方面的一个复杂的系统工程问题。本文从技术方面进行分析,认为使用清洁的燃料、完善车辆的维护、增强人们的环保意识、注意对在用车辆的日常保养与定期维护、建立一个完善的检修体系来控制车辆排放污染,是最经济最有效的办法。
参考文献
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汽车排放控制技术 篇7
在控制技术方面, 汽车发动机采用了电子控制燃油喷射发动机、电控点火、二次空气喷射技术、三元催化转化器、废气再循环技术、燃油蒸汽回收系统等, 大大减少了CO、HC、NOX等的排放量。但是当传感器信号失效后, 车辆带故障运行, 尾气排放污染加剧, 应引起重视。
1 空气流量传感器信号失效对尾气排放的影响
(1) 无空气流量信号时对尾气排放的影响
作为基本喷油量的主控信号, 为了使发动机在各种工况下都能获得最佳浓度的混合气, 空气流量传感器必须正确地测定每一瞬间吸入发动机的空气量, 作为电控单元ECU计算并控制喷油量的主要依据。空气流量传感器一般要求有较宽的温度范围、动态范围及质量流量检测, 在苛刻的工作条件下, 性能变化小, 对脉动气流也可测试。因此空气流量传感器出现故障后对发动机排放的影响很大。
空气流量传感器出现故障后, 如ECU接收不到空气流量传感器信号, 发动机将进入故障运行模式, ECU将按照大负荷运行模式实施喷油量控制, 即增加喷油器的喷油脉宽。这样, 中小负荷时, 喷油量就会增多, 混合气过浓, 如图1所示, 燃油远远超过系统正常运行所需要的供油量, 燃料不能完全燃烧, 导致发动机在中小负荷时尾气中CO的含量增高, 如表1。从空气流量信号对比可以看出, 空气流量传感器出现故障后, HC排放远远高于正常有空气流量信号。当无空气流量信号时, 发动机的混合气比实际所需的混合气浓, 使燃料不能充分燃烧, 且燃烧温度也变低, 未燃的燃料随废气一起排出气缸, 导致废气中的HC含量进一步升高。表1为转速2 800 r/min时的负荷特性, 从表1可以看出, 在大部分工况下无空气流量信号时, NOx排放比正常有空气流量信号时低了很多。
(2) 空气流量信号失常时对尾气排放的影响
对于热式空气流量传感器, 当热线或热膜脏污时, 控制单元ECU无法精确计算进入发动机气缸的进气量, 将造成混合气过稀, 严重时个别缸失火, 导致尾气中HC的含量增高。
2 氧传感器信号对排放的影响
(1) 对CO排放的影响
由图2可看出, 氧传感器信号丢失后, ECU进入开环控制模式, CO排放显著降低。混合气变稀, 燃烧完全充分, 导致CO排放降低。
(2) 对HC排放的影响
由图3可看出, 氧传感器信号丢失后, 在中小负荷时混合气变稀, 火焰传播速度变慢, 缸内局部失火严重, 致使HC排放升高;在大负荷时, 缸内温度升高, 反应条件变好, 所以HC排放基本不变。
(3) 对NOx排放的影响
由图4可看出, 氧传感器信号丢失时, NOx排放较低。氧传感器信号丢失后, K增大, 混合气变稀, 燃烧温度下降, 使NOx生成量减少。
3 水温传感器信号对排放的影响
1-氧传感器信号正常;2-氧传感器信号丢失
1-氧传感器信号正常;2-氧传感器信号丢失
1-氧传感器信号正常;2-氧传感器信号丢失
水温传感器是一个负温度系数的半导体热敏电阻, 用来检测发动机的冷却水温度。即水温愈低, 电阻愈高;反之, 水温愈高, 电阻愈低。在-40℃时其电阻值约为30 KΩ, 90℃时其电阻则只有1 kΩ左右。
朱双华对水温传感器信号失效进行研究, 在发动机暖机工况下, 迫使水温传感器向ECU输出的温度信号为0℃, 从图5中可以看到:在正常工况下, 随着发动机温度升高, CO排放减少。当发动机工作温度为50℃、而传感器发送0℃信号时, CO排放为10.31%;当发动机工作温度为90℃、而传感器发送0℃信号时, CO排放为10.49%。温度传感器发送0℃信号时, CO排放大幅度增加。
图6为冷却温度信号为0℃时和信号为正常时发动机HC排放的变化曲线。当发动机冷却液温度为60℃时, HC排放为306 ppm, 此时传感器输出0℃信号时, HC排放为438 ppm;当发动机冷却液温度为90℃时, HC排放为290 ppm, 此时传感器输出0℃信号时, HC排放为560 ppm, 由此可见, 温度传感器发送0℃信号时, 由于供油增大, 过量空气系数减小, 燃烧不完全, 导致HC排放增多。
图7为冷却温度信号为0℃时和信号为正常时发动机HC排放的变化曲线。当发动机冷却液温度为60℃时, NOX排放为113 ppm, 此时传感器输出0℃信号时, NOX排放为75 ppm;当发动机冷却液温度为90℃时, NOX排放为120 ppm, 此时传感器输出0℃信号时, NOX排放为82 ppm, 由此可见, 温度传感器发送0℃信号和发送正常信号对比, NOX明显降低, 但是此时症候为启动困难。
摘要：本文从空气流量传感器信号失效、氧传感器信号失效、水温传感器信号失常等方面研究对尾气排放中CO、HC、NOX的影响, 对故障车运行, 防止污染、净化环境具有一定的意义。
汽车排放控制技术 篇8
1、有害排放物的形成与危害
车用汽油发动机排放的污染物主要有一氧化碳 (CO) 、碳氢化合物 (HC) 和氮氧化物 (NOx) 。CO是汽油在缺氧状态下不完全燃烧的产物, 主要受空燃比的影响, 混合气越浓, 尾气中的CO越多。CO能引起人体组织缺氧, 危害中枢神经系统, 引起头晕、四肢无力等中毒症状, 严重时导致生命危险。
HC是汽油蒸发或在不完全燃烧过程产生的中间分解生成物, 混合气过浓或过稀、燃烧温度偏低、气门重叠角偏大、发动机水温偏低, 尾气中的HC含量将会明显增加。油箱和化油器中的汽油直接蒸发到大气中, 也会造成HC的污染。排气中的碳氢化合物具有较大毒性, 是一种很强的致癌物质。另外HC是引起光化学反应的起因物质, 其生成的过氧化物对环境的危害很大。NOx是氧气和氮气在高温环境下生成的, 燃烧温度越高, 尾气中NOx的含量越大氮氧化物中NO, NO2都具有毒性, 对人体和环境破坏较大。人在吸入NOx后, 会出现眩晕、无力等症状, 严重时出现窒息。NOx还会与HC一起引起光化学反应, 加剧城市空气污染。柴油发动机排放的污染物主要有氮氧化物N Ox和颗粒物 (PM) 。颗粒物主要成分是碳粒, 影响碳粒形成的主要因素是高温与贫氧, 在过量空气系数很低、油气混合不均匀而又处于高温情况下, 油滴将裂解和积聚, 产生碳微粒。在柴油机的燃烧过程中, 碳粒的形成与过量空气系数、混合气均匀性、燃烧温度有关, 还与燃料成分有较大的关系, 如燃料的碳氢比、灰分等都影响碳粒的生成。碳粒表面易黏附重馏分未燃烃、水分和硫酸盐, 具有致癌作用。直径为2.5μm左右的颗粒物, 能长时间悬浮在1~2 m高的空气中, 很容易被人体吸收, 对人体和环境危害最大。
2、驾驶与排气污染
2.1 启动过程
发动机启动时供给气缸的混合气浓度高, 尾气中的CO、HC和PM含量大, 特别是启动不成功时, 进入气缸中的汽油没有燃烧直接排放到大气中, 造成严重的HC污染。实验表明, 启动时保持阻风门开度为30°左右排污量最小, 因为阻风门开度过小或完全关闭时混合气过浓, 会引起尾气中的HC、CO、PM含量明显增加所以驾驶员应保持点火系、启动系和供油系性能良好, 启动时控制好油门和节气门, 争取一次启动成功。
2.2 车速控制
理论分析和实验表明, 车辆加速或减速时, 尾气中HC、CO的含量显著增加。加速时由于发动机温度的升高还可能引起NOx排放增加, 只有在等速行驶时汽车的排污量最低。因此, 在道路条件和环境允许的情况下, 应保持等速行驶, 不要频繁变换车速。
2.3 油门运用
油门踏板直接控制进入气缸的混合气浓度, 对尾气排放影响很大。在急踩油门踏板时, 燃油供给系向气缸供给极浓的混合气, 尾气中的HC、CO、PM将显著增加。在急松油门踏板时由于节气门突然关闭, 造成进气歧管真空度急剧增大, 这时附着进气歧管壁上的油膜会迅速蒸发, 进入气缸, 短时间内使混合气变浓, 而后混合气迅速变稀, 造成发动机燃烧条件恶化, 工作不稳定, 排污量增加。因此, 驾驶员开车时应平稳运用油门, 不宜急松或急踩油门踏板。
2.4 水温保持
发动机工作时由于冷却水的作用会使缸壁附近形成一层温度较低的混合气, 称为激冷层。激冷层内的混合气因温度低而不能燃烧, 主要以HC的形式排出, 形成污染。发动机水温越低, 激冷层越厚, 尾气中HC含量越多, 所以要注意发动机保温, 保持发动机水温靠近允许值的上限。
3、维修与排气污染
发动机维修对汽车排放性能影响最大。首先要保证启动系、点火系和供油系性能的良好, 使发动机易于启动, 工作稳定, 在各种工况下混合气在气缸中可以充分燃烧。启动系性能下降、点火系的高速断火、火花过弱或单缸缺火等故障都可能导致没有燃烧的汽油直接排放到大气中, 加剧HC污染。供油系供给气缸的混合气过浓或过稀, 都会尾气中的排污量增加。燃油喷射系统的喷油规律和喷射压力对混合气的形成起着重要作用, 也是降低排放污染的关键因素之一, 因此要求燃油喷射系统要有良好的定时、定量、定质的喷射特性, 随柴油机工况的变化, 应能实现最佳的匹配。其次应加强排污装备的维护。现代汽车上装有一定数量的排污装备, 常见的有曲轴箱通风装置、热反应器、节气门缓冲器、燃油蒸发吸附装置等。这些装置对汽车的行驶能力影响不大, 常常被驾驶员忽视, 坏了也不愿意修, 甚至擅自拆下, 这都会导致汽车的排污性能急剧下降。第三要注意油箱的隔热, 防止汽油蒸发和泄漏。第四要提高气缸的密封性, 注意两个方面, 一是及时排除气门关闭不严故障, 防止可燃混合气从气门处泄漏;二是检查气缸磨损量, 适时更换活塞环, 防止可燃混合气窜入曲轴箱。发动机维修中还要注意下列运行参数的控制和调整:
3.1 适当提高怠速
怠速时尾气中CO、HC、OM浓度最高。目前我国对汽油车排放性能检测就是检查怠速时CO、HC的排放浓度, 以此作为判断车辆是否合格的标准。从传统节能的角度出发, 在实际怠速调整中尽可能地把怠速调整到发动机的最低稳定转速, 但怠速越低, 混合气越浓, 尾气中H C、N Ox、PM含量越大, 难以满足环保的要求。所以从降低排污的角度出发, 怠速调整有逐渐偏高趋势。
3.2 适当推迟点火提前角或喷油提前角
国产汽油发动机的点火提前角大多根据发动机最大功率来决定的, 这样可能使燃烧室的最大压力偏大、最高温度偏高, 从而使NOx化合物的排放量明显增加。因为发动机在最大功率的工况下工作机会毕竟很少, 所以在不至于影响发动机动力下降的前提下, 可适当推迟点火提前角, 这也是当今汽车上减少NOx化合物排放的主要措施之一。适当推迟柴油机的喷油提前角, 可使燃烧过程在上止点后进行, 燃气最高温度下降, 有利于减少氮氧化物的排放。带副燃烧室的柴油机适当推迟喷油提前角, 可取得氮氧化物和微粒物同时下降的效果。
3.3 气门脚间隙取允许值的上限
由于气门重叠角的存在, 发动机排气冲程后期、进气冲程初期必然有部分新鲜混合气直接从尾气中排出, 形成排气污染。气门重叠角越大, 尾气中的HC含量越多, 因此在调整气门脚间隙时取允许值的上限, 可减小气门重叠角, 从而降低H C的排放。
3.4 正确维护底盘
底盘维护也对汽车排放性能有一定的影响。如维护中因调整不当而造成制动发咬、轮毂轴承过紧就会使行驶阻力过大, 汽车的加速时间延长, 从而使发动机在浓混合气状态下工作时间过长, 排污量增加。又如离合器打滑影响动力输出, 离合器分离不彻底或变速器同步器故障, 会引起换挡困难, 也会间接使尾气中有害物成分的增加。在底盘维护中凡是影响汽车加速性能、动力传递和变速器换挡灵活性的项目都可能间接影响汽车的排放性能。
4、结论
4.1 结论一
控制汽车有害物排放的措施分为宏观和微观两个方面, 宏观上通过国家颁布和执行有关机动车排放的法规和标准来完成, 微观上则通过具有环保意识的汽车驾驶操作与维修作业来实施。
4.2 结论二
汽车驾驶和维修等使用因素对其有害物排放具有重要影响, 不适当的驾驶操作或维修作业会加剧汽车排气污染, 因此强调汽车使用与维护的环保意识对减轻汽车有害物排放具有重要意义。
4.3 结论三
为减少汽车排气污染, 在驾驶过程中应做到启动顺利、车速平稳和油门控制圆滑, 并保持较高的冷却液温度;在车辆维修过程中要保证启动系、点火系和供油系性能良好;适当提高怠速, 适当推迟点火提前角或喷油提前角, 以及适当增加气门脚间隙。
参考文献
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汽车排放控制技术 篇9
1 我国汽车尾气排放现状分析
根据相关部门的统计数据表明, 过去的十年内, 我国汽车工业获得迅速发展;而有关专家保守估计, 到了2025年, 我国二氧化碳总排放量将会达到世界第一, 超过目前的美国等西方发达国家。在全国石油消费中, 汽车石油消耗量可以达到三分之一左右, 且随着随车数量的不断增加, 也将会日趋提升汽车污染物排放总量, 造成严重的大气污染问题, 对人们的生活、身心健康等造成严重的危害。汽车的运用, 方便了人们的生产和生活, 但是尾气排放物会严重污染到大气环境。根据统计数据表明, 我国大中型城市的空气污染, 有超过一半以上是汽车尾气排放物导致的。以某城市为例, 现有机动车辆25万量, 且年增加速度保持在15%左右, 机动车一年可以排放5.9万吨一氧化碳, 有超过一半以上的主要交通道路中心一氧化碳都超标两倍以上, 车辆量高峰时期, 部分监测点一氧化碳甚至超出六倍以上, 浓度在每立方米70毫克以上。
2 汽车尾气有害物的形成和危害
一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物等为汽车尾气污染物的主要组成, 会有光化学反应产生, 进而升高近地臭氧水平, 有害气体浓度遭到增加, 影响到人们的身体健康;汽车尾气具有十分怪异的气味, 让人感觉到不适, 影响到身体健康。
2.1 一氧化碳的形成与危害
研究发现, 一氧化碳的产生主要原因在于汽车燃烧过程中的空气供给量达不到规定和标准, 长期维持缺氧状态, 如有杂物的存在, 导致空气滤清器的滤芯发生堵塞问题, 没有完全开启阻风门、有老化凹瘪问题发生于连接胶管等, 进而增加了空气流通阻力, 减少进入量。一氧化碳具有较大毒性, 且无色无味, 不容易被人所察觉, 吸入之后, 融入血液中, 其与红色素具有更大的亲和力, 会有碳素血色素形成, 进而促使血液的送氧能力遭到丢失, 出现中毒问题, 甚至还会死亡。
2.2 碳氢化合物的形成与危害
汽车燃料的不完全燃烧, 是碳氢化合物产生的主要原因, 在汽车行驶过程中, 如果具有较大浓度或者较小浓度的混合气, 促使冷却表面附近的热损失遭到加大, 氧化反应整体受到影响;点火击穿电压不符合要求, 有通电跳火问题的出现, 产生较大的热量, 其远远大于火花塞电极与周围未燃混合气冷却丢失的热量, 在运行过程中, 发动机不容易启动和点火, 因此, 驾驶人员需要不停踩踏加速踏板, 出现碳氢化合物。本种气体毒性比较强烈, 且有异味存在, 碳氢化合物可以分解出来高分子重芳香烃, 容易让人致癌;含有的醛类物质给人眼睛以刺激感, 导致有刺激发痒现象产生于呼吸器官及皮肤中, 且对神经系统功能造成影响。虽然碳氢化合物只有具备了较高的浓度, 方才会影响到人体健康;但是其却会导致光化学烟雾的产生, 对环境明暗度造成影响, 危害空气质量。
3 汽车尾气排放检测技术
机动车尾气污染的控制中, 非常有效的一种手段为机动车尾气检测, 因此, 就需要加强检测技术研究, 将先进、准确的尾气检测方法运用过来。一般情况下, 包括这些技术:
3.1 无负荷测试方法和特点
本种类型包括怠速法和双怠速法两种类型;目前, 世界各国在用车排放检测方面, 最初用到的是怠速法;怠速指的是发动机无负载运转, 也就是接合离合器, 将变速器挂于空档。汽油车怠速状态下实施的检测行为即为怠速法, 能够对汽车尾气中的各种有害成分进行检测, 以浓度来表示检测结果。怠速状态下, 将油门踏板踩下之后, 对发动机转速合理控制, 一般为百分之五十的额定转速, 保持在较为稳定的状况, 也有高怠速法, 需要结合相关技术规定来对发动机转速有效控制。而双怠速法则是结合上述怠速方法, 将高怠速检测增加过来。实践研究表明, 采取本种无负荷测试方法具有较大的优势, 实践中发现, 使用的检测设备难度较小、不需要进行频繁的操作或者维护、投入成本较小等, 且能够在较大的范围内广泛使用。本种技术也存在着一定的弊端, 那就是无法对车辆道路行驶状态下的实际排放状态进行反映, 且本种方法无法对氮氧化物的排放浓度真实检测。
3.2 工况法和特点
本种方法指的是在底盘测功机上放置车辆, 依据规定的车速, 车辆行驶于底盘测功机上, 滚筒由驱功轮所带动, 结合检测标准, 事前需要对底盘测功机的程序预先设定, 借助于滚筒将一定的负荷施加给滚动轮, 这样既可以有机检测机动车行驶过程中排放的尾气, 也可以逼真的模拟不同行驶状态, 能够对一氧化碳、碳氢化合物的排放量有机掌握。相较于无负荷测试方法, 因为带负荷进行检测, 充分考虑了汽车行驶过程中可能会出现的不同状态, 能够有效检测汽车尾气中的各种有害污染物, 可以将车辆行驶过程中的排放特征客观反映出来, 结合检测结果, 相关工作人员可以通过估算机动车污染物排放量, 来制定科学的措施, 有效控制汽车尾气污染问题。
3.3 道路遥感检测方法及特点
本种技术将长光程吸收光谱法给运用过来, 也就是借助于光源发射器向道路对面的反光镜直接发射光束, 之后向检测器中反射, 这样发射出来的波长光线一部分就会吸收于汽车尾气中, 光的光谱发生变化, 光谱检测器对此科学研究, 根据相关方法, 可以有效了解汽车瞬时排放的浓度。但是本种技术存在着一定的不足, 只能够计算污染物的排放浓度, 无法了解污染物的排放总量。但是本种技术可以非常便捷的开展, 具有较高的自动化程度和较短的检测时间, 测试费用得到了显著降低, 正常交通运行不会受到测试的影响, 驾驶员也不会知晓检测过程, 人为影响因素得到了规避, 能够将车辆实际行驶过程中的排放状况给真实反映出来。
4 汽车尾气的治理措施
4.1 机内净化技术
本种技术指的是改造及改善汽车发动机, 且有机优化可燃混合气的品质与燃烧状况, 促使发动机排放物的有害物质得到显著降低。现阶段, 主要运用的机内净化技术包括这些类型:首先为废气再循环装置, 本种装置是向进气系统中重新引入一部分发动机的排气, 混合可燃混合气, 进入到燃烧室内燃烧。实践研究表明, 通过废气再循环装置的运用, 氮氧化合物排放量可以得到降低, 避免环境过大程度上受到汽车排放物的污染。其次为电控燃油喷射系统, 本种技术主要是借助于传感器向ECU发送发动机的各种工作参数, 包括发动机转速、负荷、空气流量等, ECU对其综合分析, 且将其转换为脉冲信号, 向燃油喷射装置传输, 对燃油喷射量、喷射时刻等准确控制。电控燃油喷射系统能够同时控制并行的发动机多参数, 因此, 能够比较精确的控制可燃混合气的空燃比, 在任何工况下, 发动机的最佳喷射状态都可以得到保证, 发动机油耗及废气排放量得到了显著减少。再次为燃烧室结构的优化, 因为有间隙存在于发动机燃烧室内, 因此无法及时燃烧间隙中的可燃混合气, 导致有较多的碳氢化合物产生。而通过优化和紧凑, 可以对汽车动力性有机改善, 火焰传播距离得到缩短, 燃烧速度得到提升, 发动机污染物的排放得到显著降低。
4.2 机外净化技术
本种技术指的是处理发动机体外的某些方面, 促使汽车尾气排放得到降低。目前将汽车尾气的催化净化作为研究的重点。通常情况下, 在汽车排气系统中安装尾气催化净化装置, 借助于催化原理的运用, 对汽车尾气中的一氧化碳、氮氧化合物、多氢化合物等有害物质有效净化。其包括壳体、垫层、载体等组成部分, 催化剂是其核心, 通过催化剂的作用, 能够同时反应与有害物质, 科学处理。其中, 贵金属催化剂、非贵金属催化剂目前得到了最为广泛的应用。实践研究表明, 贵金属的还原催化作用比较显著, 但是其只有较为有限的含量, 需要较高的成本面, 而汽车尾气处理方面有较大的需求, 因此, 在一定程度上限制到了贵金属的使用。针对这种情况, 就需要深入研究稀土催化剂, 稀土价格不高, 容易获取原料, 工艺稳定性较强等, 以后会得到日趋广泛的运用。
5 结语
综上所述, 在现代交通工具中, 非常重要的一个类型为汽车, 其已经成为人们生产生活中不可或缺的重要组成部分。但是在大量使用过程中, 尾气排放物不断增多, 进而严重污染到大气环境, 引起了全社会充分的重视。针对这种情况, 就需要深入研究和创新汽车尾气排放检测技术, 采取针对性的防治措施, 从机内及机外两个方面努力, 最大限度的降低汽车尾气对环境的污染作用。
摘要：进入新时期后, 我国社会经济发展迅速, 人们生活水平不断提升, 汽车数量日趋增多, 方便人们出行的同时, 也带来了十分严重的大气污染问题。针对这种情况, 就需要深入研究汽车尾气检测技术, 采取针对性的防范治理措施, 促使汽车尾气对大气污染程度得到减轻, 优化环境。本文简要分析了汽车尾气排放检测技术和治理措施, 希望能够提供一些有价值的参考意见。
关键词：汽车尾气,检测技术,治理措施
参考文献
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柴油机排放控制技术 篇10
一、推迟喷油降低NOx排放
喷油提前角是喷油起始点早于汽缸压缩上止点的角度。柴油机在点燃内部燃油之前会有一段滞燃时间, 为保证实际燃烧放热中心能接近上止点, 需要提前喷油, 能防止燃烧拖后, 导致经济性下降, 这就是提前喷油的原因。单从动力性、经济性角度出发, 最佳提前角随转速上升而增大, 随负荷加大而略有增加。车用柴油机的运转空间相对要广阔些, 而且也有专门的转速自动提前装置来满足这一需求。在工况相同的情况下, 滞燃期是跟提前角相联系的, 随着提前角的变化而变化。一般推迟喷油时, 因初期喷油更接近上止点, 故缸内压力、温度较高, 滞燃期缩短。其结果是滞燃期的预混喷油量减少。如果喷油的时间太晚, 滞燃期就会推迟到上止点后, 这样缸内压力和温度就不一定会升高。这种情况并不常出现。NOx排放受到影响的最严重时期就是预混燃烧阶段。减少预混量和混合气, 能够有效的提高速燃期的压力和温度, 这样就使NOx的排放得到控制。所以采用改变喷油提前角这一做法, 是最早减少NOx排放量的有效办法。推迟喷油, 直喷机的NOx大幅下降, 而间接喷射式涡流室柴油机的下降幅度则小一些。但是喷油过迟, 则燃油消耗率和烟度都会恶化, 对CO和I-IC也有不利影响。油耗和烟度的恶化是喷油推迟, 燃烧跟着推迟以及缓燃期油量增加, 燃烧时期拉长的必然结果。
二、燃油高压喷射降低微粒碳烟排放
用高压喷射的方式来改变柴油机机内的气体和微粒情况已经被大家所认可了, 而且这样的方式是目前直喷式柴油机降低微粒碳烟最好的办法。对于间接喷射式柴油机, 借助气流来雾化、混合是目前的主要手段, 对压力的要求也相对低一些。在其他条件不改变的情况下, 改变喷油压力也就是等于改变喷油速率, 能起到两个作用。
1.降低微粒碳烟的排放量
增加喷油的压力, 喷出的油粒减小, 贯穿的距离增加, 形成的雾锥角度增大, 这一系列的改变都使燃油和空气得到充分混合。其直接效果是降低了每一时刻浓混合气成分的比例, 使生成微粒碳烟的范围自然缩小。即使出现了过浓混合气的情况, 也会因为油粒小, 空气多, 使其被快速燃烧和氧化掉, 在碳烟还没形成的时候就氧化了。高压喷射能够降低碳烟排放率, 这是大家所认可的。
2.降低燃油消耗率
压力增大, 喷油速度加快, 喷油期就跟着缩短, 这样燃烧的也更快, 并且燃烧放热都会集中在上止点附近, 这样能够减少油耗。虽然推迟喷油有不足的地方, 但是高压喷射能够有效的减少碳烟度和减少油耗, 这样就弥补了不足之处。相反的, 高压喷射会加快混合气的稀释速度, 使燃烧变快, 温度提高, 从而增加NOx排放量, 但是这样的缺点又被推迟喷油所解决。高压喷射并没有过大削弱推迟喷油, 减小滞燃期喷油量所带来的改善NOx排放的显著效果。所以, 两种手段同时使用能够减少NOx和微粒碳烟排放量, 并且这也是目前使用比较多的方法。
三、小直径、多喷孔加速雾化混合
如果不改变喷油率, 可以通过改变喷口大小和数量, 让柴油能够更加均匀的填充在燃烧室里面, 促进油气的混合, 这样能够取得很好的排放效果。六孔喷嘴相比四孔喷嘴来说, 气体的混合容积更大, 每个喷注要窄, 内部混合气容易扩散和燃烧。这些效果同增加喷油压力是相同的, 在增加喷孔后, 对气流的要求相对降低, 能够减小涡流比, 提高油的经济利用率。但喷孔不宜过多, 那样会没有足够的贯穿力, 并且相互之间形成干扰, 产生不利效果。
四、喷油系统的其他净化措施