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车用汽油机排放污染及控制技术


□ 廖建辉 李文雄 谢有生

  [摘要]文章介绍了汽油机排放的形成、危害及其控制所采用的主要技术措施,指出电子控制燃油喷射和三元催化转换器的联合使用是目前最有效的使用方案。OBD—II技术从保证发动机工作状况的角度保证了排放的正常水平。代用燃料发动机、混合动力装置、稀薄燃烧发动机是目前的研究热点,为将来汽油机排放问题的解决提供了新的可能途径。
  [关键词]汽油机;排放;排放控制
  
  1.前言
  
  目前,世界石油消耗量的50%由汽车消耗,整个运输部门30%的二氧化碳排放来自于汽车。同时。汽车已成为最大的污染源,大气污染物中43%来自于汽车,在大中城市,则有70%的空气污染来自于汽车。近7亿多辆的汽车保有量中,汽油发动机车辆的数目远大于柴油机车辆,而单台汽油机的排放问题也严重于单台柴油机。如何有效的控制和降低汽油机的排放已成为决定汽车业走向的重大课题。本文将就汽油机的排放问题及其控制技术进行探讨。
  2.汽油机的排放物
  
  汽油机的燃料是汽油。汽油是一种含有少量的硫和铅的成分复杂的碳氢化合物。所以汽车的排放问题是不可避免的。汽油机的废气中含有72%的N2、17%的CO2、9.36%的O2和水,1.64%的有害成分。在有害成分中,CO占85%、HC占5%、NOx占8%、硫铅的化合物及其他的颗粒占2%。汽车的各种燃烧产物不同程度上对环境、对人体健康均会构成一定的影响。
  2.1水和CO2水和CO2都是正常燃烧的产物,为自然界原有物质,但是作为一种温室气体,其对于温室效应的影响正越来越受到关注,控制的排放也有助于能源的使用效率的提高。
  2.2 CO CO为烃燃烧的中间产物,也是不完全燃烧的产物,在汽油机的工作中,CO的产生是必然的。一氧化碳对人体和环境都有害。一氧化碳与血红蛋白的结合能力为氧气的300倍,一氧化碳可降低人体血液对于氧的输送能力,当一氧化碳体积分数超过0.3%时,可在30分钟内使人毙命。一氧化碳也能促使一氧化氮向二氧化氮的转化,使形成光化学烟雾的趋势加强。
  2.3 HC碳氢化合物的来源一般认为有三个途径,由于未燃和不完全燃烧使汽油部分分解氧化形成的碳氢化合物占55%~65%,曲轴箱串气排放的占20%~25%,燃油蒸发排放的占15%~20%。碳氢化合物是成分复杂的有机化合物,少量成分具有致癌作用。一定浓度比例的HC和氮氧化物混合,在强阳光照射下会生成毒性很大的光化学烟雾,对人体和环境均有很大的危害。
  2.4 NOx发动机内高温高压及富氧的条件有利于NOx的生成,其中以NO(约95%)、NO2(约5%)为主。NOx本身有一定的毒性,同时也是生成光化学烟雾的先导,排放过多还可能生成酸雨。控制的最重要因素是空燃比、EGR率及点火正时。 ......
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