采取有效技术对策降低汽车排放污染探讨_周振云.pdf

AUTO TIME 13 FRONTIER DISCUSSION|前沿探讨 时代汽车采取有效技术对策降低汽车排放污染探讨汽车尾气是引起大气污染主要原因之一，汽车排放污染物不仅会对人产生危害并影响人们的健康，而且给生态环境造成了极大破坏。随着全球气候变暖、人口增长、经济发展、交通拥堵等问题逐步凸显，人类社会面临的大气污染问题越来越严峻。如何有效控制日益严重的尾气污染状况已成为亟待解决的问题。1车辆排放法规的标准体系汽车排放标准在国内外有着不同的标准，例如：美国是世界上最早实施排放法规的国家，排放标准也是最严格的，1970 年亚洲开始对汽车排放进行控制，1970 年美国联邦政府制定了一系列汽车排放法规，而欧洲则从1993年开始实施汽车排放标准，到了1996年，除了日本之外，欧洲大部分汽车工业发达的国家都采用了联合国欧洲经济委员会的排放标准。目前，美国的排放体系以及欧洲联盟的排放体系都得到了广泛的应用。制定汽车尾气排放标准限值，达到相应排放标准的机动车才能进行销售登记。目前，我国参照欧洲联盟排放标准，结合我国道路、驾驶状况，相继制定出符合我国国情的相关排放标准。我国机动车排放控制标准中，2001 年轻型汽车实施国 1、2004、2018 年全面实施国 5排放标准、2020 年 7 月 1 日实施国 6 排放标准。我国将力争达到国际排放控制标准，实现我国汽车尾气排放控制的相关法律法规，从而有效地提高我国汽车排放质量，保护生态环境。2引起机动车排放污染的原因及其危害从我国的人口来看，我国汽车保有量很大，但是人均占有量与发达国家相比仍然处于较低水平，但是排放污染程度却比发达国家要严重得多。机动车排放控制技术原因：我国现代正在使用的大部分机动车，其排放控制技术还停留在发达国家 20 世纪 80 年代左右的程度，单车排放因素较大，车辆本身及其相关零部件技术水平并未达到理想水平，燃油质量原因燃油质量对汽车排放状况有直接影响。我国车用汽油以催化裂化汽油为主，烯烃含量较高，燃烧后残碳量高，排放物污染严重，与理想烯烃含量 33%有一定差距。汽车所需的能源有汽油、柴油等，主要由多种碳氢化合物组成，燃烧时产生二氧化碳和水，但由于燃烧不充分，产生二氧化碳、二氧化氮、二氧化硫等有害气体，对人体健康和环境质量有直接影响。3降低汽车排放污染的综合治理措施3.1降低尾气排放的措施3.1.1选择清洁发动机燃料选用清洁燃料，将混合燃料的比例适当提高，使之成为优质混合燃料。添加有效添周振云中国农业机械化科学研究院集团有限公司北京市100083摘 要：随着汽车工业的快速发展，汽车尾气排放对大气环境的污染越来越严重，对人们赖以生存的环境造成了极大危害。因此，如何有效降低汽车排放污染已成为环境保护领域亟待解决的问题。基于此，本文重点对如何降低汽车排放污染进行分析研究。关键词：尾气大气污染控制对策Taking effective technical measures to reduce automobile emission pollutionZhou Zhenyun Abstract：With the rapid development of automobile industry,automobile exhaust pollution of the air environment is becoming more and more serious,causing great harm to peoples living environment.Therefore,how to effectively reduce automobile emission pollution has become an urgent problem to be solved in the field of environmental protection.Based on this,this paper focuses on how to reduce vehicle emissions of pollution analysis.Key words：tail gas,air pollution,control measures14 AUTO TIMEFRONTIER DISCUSSION|前沿探讨加剂以提高其清洁性，使用新型燃烧室燃烧系统（如高压缩比的直喷式汽油机或双喷射式汽油机、改进进排气装置、改进气缸布置结构及改进气门间隙等）来减少有害气体的排放，提高燃油经济性和尾气减排性能。选用先进控制技术及合理设计后处理装置来满足排放法规要求。使用先进电子控制系统对发动机的工作性能进行检测（如选择合适ECU 来控制燃油喷射和喷油器时机等），以及合理调整供油提前角（在保证尾气处理装置正常工作情况下减少空燃比，一般在 0.75 0.85 范围内比较合适）。3.1.2采用新型汽油直喷式汽油机新型汽油直喷式汽油机是一种由电脑控制的喷射式汽油机，它采用了先进的喷油系统，并具有高压缩比（一般在 12.5：116.0：1 之间），采用了新型的进气道和进气压力控制装置。由于采用先进的电控喷油系统，可对喷油量进行精确控制，提高进气效率，改善发动机工作环境，降低油耗水平，减少有害气体排放等。3.1.3应用先进的发动机电控系统使用先进的电子控制系统，包括采用低转速和高负荷下的自动控制发动机工作，通过合理控制喷油时机以及合理调整供油提前角等措施，提高发动机的燃油经济性。在保证尾气处理装置正常工作的前提下减少空燃比可以降低其污染排放。采用低排放汽车控制系统技术来达到排放法规要求。合理选择最佳燃油喷射时机（空燃比在 0.751.0 范围内比较合适），采用合理设计的排气再循环系统来减少发动机内部污染物和降低尾气中一氧化碳含量。合理调整进、排气门开启和关闭时间可以降低排放 CO3含量。3.2优化燃烧系统结构和燃料混合方式目前，在我国采用的主要是汽油直喷式发动机。由于柴油机本身结构的限制和柴油机使用过程中存在一定的技术难度，因此，在我国推广柴油机是一项艰巨任务。目前国内的主要应用方式是将缸内直喷和增压等几种发动机技术综合运用在一台发动机上。这种方式主要适用于大功率和高转速发动机，其优点是提高燃油效率、降低尾气中污染物含量，减少废气污染物排放。由于在缸内直喷时，汽油蒸气被喷射到燃烧室内的每个角落里，在高温下使其中的二氧化碳、一氧化碳和碳氢化合物得到充分燃烧并生成水和水蒸气。但要实现缸内直喷式发动机的燃烧技术与传统汽油机相比还有许多困难。一是由于燃油喷射压力不够高，二是为了使燃料更好地进入燃烧室内进行充分燃烧而无需提高喷射压力。由于采用缸内直喷式发动机时，其喷油定时一般要求较高；为了能更好地控制喷油量，其喷油器必须具有较大的抽油量。此外还要考虑到节气门开关时间过长也会影响到燃烧效率。因此，目前我国还不能实现高压缩比和大喷油孔结构、高喷射压力以及采用先进电子控制技术。为适应柴油机排放法规要求及燃油经济性要求低的特点，提高缸内压力、改善燃烧过程也非常重要。由于柴油机对废气成分较为敏感，如果废气中含碳量过高会引起排放超标、发动机动力下降或损坏等现象，因此对发动机排气后处理装置提出了较严格要求。随着电子技术和精密机械加工能力的不断提高和完善，柴油机尾气处理装置已出现了许多新的设计理念和结构技术。如采用先进的废气后处理技术、采用先进电子控制系统来提高尾气处理装置可靠性，采用新型高效催化剂来降低柴油机尾气中 CO、HC 和 NOx 浓度等；采用低摩擦节气门技术来改善燃烧与排出性能等等。通过采取优化燃烧系统结构、选择清洁燃料、合理调整供油提前角等措施来改善废气排放性能。由于燃油对废气的氧化会产生臭氧污染和形成二次污染物及碳氢化合物，因此选择清洁汽油也是很重要的一环。根据不同车型可采用不同方法解决这种问题：如柴油发动机可以不采取混合方式，而燃油喷射系统可以选择两种不同的喷射类型：缸内直喷（SDI）、涡轮增压（TDI）或其他混合模式（如涡轮增压/机械增压与缸内直喷/涡轮增压）。为了达到良好的排放性能要求，采用双燃料模式是很必要的。3.3提高燃烧技术提高燃烧技术的关键在于改进发动机的燃烧过程。对汽油燃烧室，应加强雾化后燃烧。对柴油燃烧室，应加大喷油压力，提高混合气形成效率，通过改进进气门结构，控制进气门开度，降低燃油通过率，减少气体的热损失，采用低黏度油等措施以改善燃烧过程。优化发动机设计、提高进气效率是改善燃烧过程、降低尾气污染排放的有效途径。采用变排量发动机时，应改变发动机进气系统和喷油参数。加大进气量是降低排气中 NOx 和HC 排放量的有效方法。降低缸内温度是控制NOx 和 HC 排放的有效手段，采用缸内直喷发动机时，必须控制好喷油量及喷油压力等参数。在保证进气量的前提下，适当加大喷油器的喷油压力，在保证缸内温度满足要求范围情况下适当减小喷油量以提高氧浓度，在不影响燃油经济性和尾气排放的前提下适当提高喷油量以降低燃料消耗，通过提高压缩比提高燃烧室有效容积率来加大缸内温度等方式降低尾气中 NOx、HC 生成量。通过优化燃烧过程，从而有效降低颗粒物、NOx污染物排放，达到控制氮氧化物污染排放的效果。要保证充分燃烧及废气再循环（EGR）系统良好的工作状态，提高燃油经济性，并减少 NOx 排放，增加发动机转速，使废气经排气管排出，从而使颗粒物、排气中 NO 与HC 生成量降低，采用 EGR+HC 净化系统来对进气中的 HC 进行净化处理。对燃油喷射系统及喷油器进行优化，在保证发动机正常工作状态下尽可能减少喷油压力并尽量提高喷油雾化质量来增加 NOx 的生成量和降低NOx 排放；根据缸内燃烧实际情况进行 EGR系统调整以使尾气中 HC 与 NO、CO、PM能得到较好的控制。采用废气再循环（EGR）系统来对发动机燃烧过程进行改进能有效地降低排气中 HC 和 NO 含量以改善排放。对三元催化反应器（TWC）结构及工作原理分析结果表明：改进后三元催化反应器能使NOx 生成量减少 50%和排气中 CO、PM 排放减少 30%和排气中 PM 排放减少 10%左右；改善后三元催化反应器能使缸内燃烧温度控制在 1100以上从而使燃油经济性提高约 20%、排气中 NO 含量降低约 15%。对三元催化剂载体进行改进能明显地降低汽油机的 NOX 生成量、NOx 生成量及 HC 生成量。改进后三元催化反应器不仅能明显减小颗粒物生成量及 CO 产生量，还可以有效地增加NOx 和 PM 的生成量及减少 SOx 和 NOx 的生成。使用低铅汽油是有效地控制柴油中有害物质如铅含量的方法。通过提高燃料中重金属元素含量来降低柴油中重金属杂质含量AUTO TIME 15 FRONTIER DISCUSSION|前沿探讨 时代汽车以减少有害气体污染是目前世界各国关注的热点问题。在使用低铅汽油时，必须考虑高铅汽油对大气污染、对人类健康以及燃料质量控制带来的不利影响。使用低铅汽油必须在设计时充分考虑这一因素。3.4降低燃料消耗，减少污染物排放3.4.1燃料的选择和优化从汽车燃料燃烧的角度来看，选用清洁燃料和低硫低氮燃料，对降低汽车排放污染有着重要意义。选择低硫低氮的燃油，是减少汽车排放污染物所必需的。随着环保法规标准的日趋严格，以及人们对车辆动力性和经济性要求越来越高，在选用清洁燃油时应注意：选用高含硫汽油（如 92#汽油），适当提高汽油机的压缩比，适当提高燃油喷射压力及燃油喷射角度和燃料混合比，合理控制混合气中氧和氮浓度以及碳浓度。尽量采用含氧量较高的汽油，在充分燃烧情况下使汽车达到清洁排放标准。对尾气 NOx 和 HC的控制：要尽量降低 NOx 排放量，必须进行燃烧后处理。对尾气 NOx，一般采用选择性催化还原法来减少其排放，对碳氢化合物，则可通过添加催化剂的方法来进行净化。因此，在选用清洁燃料时应注意以下几点：3.4.2燃烧装置的改进燃烧室中的混合气由燃油供给，在汽油机中，燃烧室的形状为椭圆形，由于受燃烧室形状及结构尺寸的限制，燃用的汽油与空气或柴油与空气混合时，很难形成良