汽车发动机尾气的处理

蓝牙门禁科技研究
农家参谋
-197-
NONG JIA CAN MOU
青果素
汽车发动机尾气的处理
刘寄
(沈阳师范大学,辽宁沈阳,110000)
【摘 要】随着私家车保有量的增加,汽车尾气污染也日益严重。从全国来看,近95%的污染都来自汽车尾气,年一氧化碳排放量3.5亿吨,碳氢化合物50万吨,氮氧化物380万吨。根据中国发布的每周空气质量报告,有相当大一部分的空气是中等到严重的污染。环境保护部门的监测显示,96%的大气、86%的一氧化碳、56%的一氧化氮,出现在北京、上海、广州等10个城市次数最多。1993-1994年上海市年度监测结果表明,主要交通路口和路段一氧化碳平均浓度超过2.1,平均浓度不超过85%,最大日平均浓度为9倍的标准倍数。当污染严重时,数据显示这些地区的汽车尾气污染非常严重。近年来,随着我国汽
车生产和销售的快速增长,我国汽车保有量不断增加,主要集中在条件差、原油质量差的大城市。自行车的污水通常是同类外国汽车的几倍。因此,中国的汽车保有量也在增加。石油天然气对我国城市空气质量构成了巨大威胁。对汽车尾气进行及时处理,对汽车尾气成分进行分析,对国内外汽车尾气处理技术进行分析比较,提出改进汽车尾气处理技术的建议,以期为汽车科研人员或体提供帮助。
【关键词】汽车尾气;稀薄燃烧;三效催化剂1 绪论
1.1 汽车尾气
汽车尾气主要是指柴油、汽油等汽车燃料因添加剂、杂质等不完全燃烧而排放的有害物质。汽车尾气中的一些有毒物质是由于燃料不完全燃烧或气体温度低而产生的,其他有毒物质在燃烧室的高温高压下产生。汽车尾气中含有数千种化学物质,除空气中的氮、氧和水蒸气是有害成分外,其余都是有害成分。这些有害物质可分为气体和微粒。
玻璃丝包线1.2 汽车尾气主要成分
1)一氧化碳。一氧化碳主要是在不完全燃烧或低温条件而产生。进入呼吸道参与血液循环,结合血红蛋白,导致人体不能运输氧气,中枢神经系统受损,引起头晕、呕吐、头痛等症。2)氮氧化物。氮氧化合物主要是发动机大负荷工作时放电,在燃烧室高温富氧的环境中先产生NO,继而氧化成的一
支的结构种褐且有臭味的气体NO 2。氮氧化合物吸入肺部后能形成亚硝酸和硝酸,对肺组织产生强烈的刺激和伤害,以致引起肺部病变。此外,氮氧化物还会导致酸雨和光化学烟雾污染,在水系中的沉降会造成富营养化。3)碳氢化合物。碳氢化合物是不完全燃烧的排放物,包括未燃和未完全燃烧的燃油和机油蒸汽,气态时是VOC,固态则为颗粒物。碳氢化合物和氮氧化合物在阳光紫外线照射下发生化学反应,形成光化学烟雾。4)硫氧化物。主要是指SO2,它是形成酸雨的主要成分,严重污染河流、湖泊等水系,殃及野生动植物的生存安全,破坏生态系统的自然酸碱平衡,并严重腐蚀建筑物。对人类会造成气管壁绷紧,使呼吸道疾病加重,患有心肺疾病和哮喘病的人尤其敏感。5)挥发性有机物。6)臭氧。7)铅。8)碳烟微粒。
2 汽车尾气处理技术2.1 机内尾气处理技术
机内治理技术是通过对发动机的调整和改造,改善燃烧过程。机内净化的主要方式是改进发动机的燃烧方法,即利用所谓稀薄燃烧方式来接近理想燃烧方式,以在较好的条件下使混合气体燃烧,减少污染物的发生量。由于一氧化碳的生成主要取决于空燃比,氮氧化物的生成主要取决于燃气的最高温度、在高温下停留时间和燃气中的含氧量,根据他们生成的特点,采取的措施有:一是改进燃烧室结构,二是改进点火系统等。
2.2 机外尾气处理技术
催化净化是目前研究与应用最多的机外净化方式。目前已投入使用的催化剂主要有贵金属催化剂和非贵金属催化剂两种。
2.3 其他处理技术
1)掺入添加剂。汽油中掺入15%以下的甲醇燃料,或者采用含10%水份的水-汽油燃料,都能在一定程度上减少或者消除CO、NOX、HC 和
铅尘的污染效果。2)选用恰当的润滑剂。在机油中添加一定量(比例为3%-5%)石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯粉末等固体添加剂,加入到引擎的机油箱中,可节约发动机燃油5%左右。3)采用绿燃料。据美国的俄亥俄州某研究所用豆油与甲醇、烧碱混合,然后去除其中的甘油,从而可获得“大豆柴油”。用“大豆柴油”,以3∶7的比例掺入到普通柴油中,可大大减少发动机工作时排放的硫化物、碳氢化合物、一氧化碳和烟尘。4.其他尾气处理技术。4)采用无铅汽油。5)用多种燃料作为汽车燃料。6)节约能源。
3 汽车尾气处理技术发展趋势3.1 车用汽油机机内净化技术
从有害排放物的生成机理及影响因素出发,以改进发动机燃烧过程为核心,达到减少和抑制污染物生成的各种技术。简单说就是降低污染物生成量的技术。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。
1)采用电控发动机。发动机电子控制系统是根据相应传感器的信号由汽车电脑精确的控制喷油和点火。2)曲轴箱强制通风系统的设计。把从汽缸窜人曲轴箱的汽油与空气的混合气通过该系统再循环进人进气歧管,使其再次燃烧。3)废气再循环系统的设计。发动机排气口用控制阀与进气歧管相连接,使排出的气体经过再次循环,将部分的废气引人进气歧管,和新鲜的混合气一起进人汽缸,降低了燃烧室的最高温度,从而降低氮氧化物的排放量。4)蒸发排放控制系统的设计。将燃油箱中的燃油蒸气收集和储存在炭罐内,在发动机工作时再将其送人汽缸烧掉,可大大减少污染物的排放。
3.2 车用汽油机后处理净化
1)三效催化剂。在理论当量空燃比下,该产品可同时去除汽油车尾气中CO、HC 和NOX。其进一步的发展趋势是降低贵金属用量,在高性能稀土储氧材、耐高温高比表面材料、贵金属及助剂的负载和耐久性涂层的制备等技术上取得突破性进展。2)热反应器。在排气道出口处安装用耐热材料制造的热反应器,使尾气中未燃的碳氢化合物和一氧化碳在热反应器中保持高温并停留一段时间,使之得到充分氧化从而降低其排放量。3)空气喷射。空气喷射就是将新鲜空气喷射到排气门的后面,使尾气中的HC 化合物和CO 在排气管内与空气混合,继续进行氧化的方法,又称二次空气法。
3.3 稀薄燃烧技术
主要处理技术有两种:一是选择催化还原;二是吸附还原催化剂,但吸附还原催化转化剂对燃油中的
含硫量要求较高。
3.3.1 GDI 系统
缸内直喷技术(GDI)是燃油以细微滴状的薄雾方式进入汽缸,而不是以蒸汽的方式。这也就意味着当燃油雾滴吸收热量变为可燃蒸汽时,实际上对发动机的汽缸起到了冷却的作用。
3.3.2 PFI 系统
进气道喷射稀燃系统(PFI)点燃式稀燃汽油机在点火瞬间火花塞周围必须形成易于点燃的空燃比为12:1~13.5:1的混合气。这就要求混合气在气缸内非均质分布,就必须使混合气在气缸内分层,混合气分层主要依靠气流的运动结合适时的喷油实现。医用手套
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3.3.3 HCCI 系统
HCCI 即均质充气压缩点燃。HCCI 发动机利用的是均质混合气,通过提高压缩比,采用废气再循环、进气加温和增压等手段,提高气缸内混合气的温度和压力,促使混合气进行压缩自燃,在气缸内形成多点火核,有效维持了着火的稳定性,并减少了火焰传播的距离。
4 总结语
大气环境污染的重要组成部分就是汽车尾气排放。有效地控制汽车尾气排放对改善城市大气质量的恶化具有重要意义。汽车尾气污染防治是一
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