張 健

(黑龍江省伊春高速公路管理處)

車輛空氣污染控制技術(shù)

張 健

(黑龍江省伊春高速公路管理處)

空氣的污染很大的一部分是由車輛排放造成的，本論文論闡述了車輛排放污染物控制與凈化途徑。

空氣污梁;凈化途徑

1 前言

高速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)，給人類帶來了繁榮和交流的便利，但也給城市帶來了大氣污染和能源的緊張。車輛排放物主要有一氧化碳(CO)、碳?xì)浠衔?HC)、氮氧化合物(NOX)和碳煙粒等，這些排放物對(duì)環(huán)境的危害主要表現(xiàn)在溫室效應(yīng)、光化學(xué)煙霧、酸雨和臭氧層破壞。因此，各國(guó)都制定了相應(yīng)的車輛排放控制標(biāo)準(zhǔn)，而且各國(guó)家還會(huì)出臺(tái)更嚴(yán)格的車輛排放控制標(biāo)準(zhǔn)，來抑制不斷惡化的環(huán)境污染。

車輛空氣污染，主要由車輛行駛中排放有毒有害物質(zhì)及在道路上產(chǎn)生的揚(yáng)塵所致。車輛排放污染物控制與凈化途徑可分為機(jī)前處理:對(duì)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料和空氣作有益于減少污染物生成的預(yù)處理:對(duì)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料燃燒狀況為核心，降低污染物生成的內(nèi)處理;排氣處理(機(jī)外凈化):在排氣系統(tǒng)中，對(duì)已生成的污染物作減少排入大氣中的最終治理(機(jī)外凈化):在排氣系統(tǒng)中，對(duì)已生成的污染物作減少排入大氣中的最終治理;非排氣處理:主要是對(duì)曲軸箱、供油系統(tǒng)的蒸發(fā)污染物作控制排入大氣中的治理。

2 機(jī)前處理

這方面的技術(shù)措施，主要有(1)使用低污染燃料，H2、CNG、LPG、甲醇等都是低污染燃料°(2)減少汽油中的含鉛量，采用無鉛汽油°(3)采用能減少有害排放物的化學(xué)添加劑，如含氧添加劑可促進(jìn)燃油不完全燃燒產(chǎn)物HC和CO的氧化，節(jié)約油耗量;燃油摻水是一項(xiàng)控制NOX排放的措施等°(4)液體燃料裂化為可燃?xì)怏w，目前該項(xiàng)技術(shù)尚處于試驗(yàn)研究階段，有待完善。

3 機(jī)內(nèi)凈化

(1)汽油直接噴射技術(shù)

發(fā)動(dòng)機(jī)采用汽油噴射系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)是使各缸的噴油量非常均勻，并且能按照發(fā)動(dòng)機(jī)的使用狀況和不同工況，精確地供給發(fā)動(dòng)機(jī)所需的最佳混合空氣燃比。它可以在較稀的混合氣條件下工作，從而減少HC和CO的排放量。該技術(shù)還可以提高功率約10%，節(jié)省燃料約5% ～10%，因此，它得到了實(shí)用性的發(fā)展。

(2)點(diǎn)火提前角控制

點(diǎn)火提前角對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合性能和噪聲有重要影響，推遲點(diǎn)火提前角一直是最簡(jiǎn)單易行也最普遍應(yīng)用的排放控制技術(shù)。如圖1，點(diǎn)火提前角為上止點(diǎn)前35°～40°(CA)，Pme和ge最佳，這是以動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)最常用的點(diǎn)火提前角。隨推遲點(diǎn)火，排氣溫度te上升，促進(jìn)了排氣過程中HC在氣缸內(nèi)和排氣管內(nèi)的氧化;隨推遲點(diǎn)火，最高燃燒溫度呈直線下降;故HC和NOX排放明顯降低。

(3)廢氣再循環(huán)

廢氣再循環(huán)是控制NOX排放的一種主要措施。由于排氣中氧含量很低，主要由惰性氣體N2和CO2構(gòu)成，一部分排氣經(jīng)EGR閥還流回進(jìn)氣系統(tǒng)，與新鮮混合氣混合后，稀釋了新鮮混合氣中的氧濃度，導(dǎo)致燃燒速度降低;同時(shí)還使新鮮混合氣的比熱容提高。這兩個(gè)原因都造成了燃燒溫度的降低，從而有效地抑制NOX的生成。

(4)可變進(jìn)氣系統(tǒng)①可變進(jìn)氣管長(zhǎng)度

隨著車輛電控技術(shù)的發(fā)展，可變長(zhǎng)度的進(jìn)氣管成為可能，它由長(zhǎng)短不同的主進(jìn)、副進(jìn)氣管組成。中低速運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)換閥關(guān)閉，由較長(zhǎng)的副進(jìn)氣管進(jìn)氣;而高速運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)換閥開啟，由主副兩個(gè)進(jìn)氣管同時(shí)進(jìn)氣，這樣發(fā)動(dòng)機(jī)在高、中、低速都能得到高充量系數(shù)。也可設(shè)計(jì)成多級(jí)或無級(jí)可變進(jìn)氣管，以使進(jìn)氣系統(tǒng)在各種轉(zhuǎn)速下都處于最佳管長(zhǎng)，但結(jié)構(gòu)和控制將變得復(fù)雜。

②可變氣門定時(shí)

可變氣門定時(shí)可以通過改變氣門相位角、氣門升程、氣門開啟持續(xù)角等參數(shù)實(shí)現(xiàn)。可以看出高負(fù)荷時(shí)進(jìn)氣門提前打開，低負(fù)荷時(shí)進(jìn)氣門滯后打開都可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)的HC排放。

(5)分層充氣燃燒

依靠進(jìn)氣渦流作用或采用機(jī)械方法，使進(jìn)入氣缸的混合氣由濃到稀逐步過渡，有組織地分成各層次。在火花塞周圍形成濃混合氣，而在其他區(qū)域形成稀混合氣。

4 排氣處理技術(shù)

(1)空氣噴射及吸入系統(tǒng)

新鮮空氣被吸入或噴入排氣門后面，促使高溫廢氣進(jìn)一步氧化，以降低廢氣中的CO和HC。有二次空氣噴射(AI)和二次空氣吸入(AS)系統(tǒng)。

(2)熱反應(yīng)器

熱反應(yīng)器一般和二次空氣噴射同時(shí)使用，以保證有足夠的空氣、溫度和時(shí)間，使CO和HC在排氣中繼續(xù)氧化。

(3)催化轉(zhuǎn)化器

催化劑可提高化學(xué)反應(yīng)速度及降低反應(yīng)起始溫度，而本身在反應(yīng)中不消耗。催化轉(zhuǎn)化器是目前各類排氣后處理技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的技術(shù)。

吸附還原型三效催化劑以貴金屬和堿土金屬(或稀土金屬)為活性成分。在稀燃狀態(tài)，排氣處于氧化氣氛，在貴金屬(Pt)催化作用下，NO與O2反應(yīng)生成NO2，并進(jìn)一步與堿土金屬生成硝酸鹽(NO-3)而被吸附在堿土金屬表面。同時(shí)，CO和HC被氧化生成CO2和H2O排出催化器。而在濃混合氣狀態(tài)，形成還原氣氛，硝酸鹽分解并從堿土金屬表面析出NO2，與作為還原劑的CO、HC和 H2反應(yīng)，生成 CO2、H2O和N2，同時(shí)使堿土金屬得到再生。

5 非排氣處理技術(shù)

(1)曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)裝置

曲軸箱竄氣是指在壓縮過程和燃燒過程中由活塞與氣缸之間的間隙竄入曲軸箱的油氣混合氣和已燃?xì)怏w，并與曲軸箱內(nèi)的潤(rùn)滑油蒸氣混合，由通風(fēng)口排入大氣的污染氣體。目前廣泛采用閉式曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)裝置(PCV)，控制曲軸箱竄氣°

(2)燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng)

燃油蒸發(fā)是指由化油器浮子室、油箱和燃油系統(tǒng)管接頭處蒸發(fā)并排向大氣的燃油蒸氣。目前最常用的是活性炭罐式油蒸氣吸附裝置。

6 結(jié)論

車輛空氣污染和治理已經(jīng)成為人民和政府共同面臨的挑戰(zhàn)。同時(shí)，防治和減少車輛污染是一個(gè)復(fù)雜的技術(shù)問題和廣泛的社會(huì)問題。它需要從技術(shù)層次、道路交通、政府政策和法規(guī)等諸多方面綜合考慮。相關(guān)企業(yè)應(yīng)積極響應(yīng)，向社會(huì)提供高效低耗、低排放的環(huán)保車型，提供高品質(zhì)的燃油、燃?xì)?，提供高效耐用的尾氣凈化產(chǎn)品，有效地實(shí)現(xiàn)車輛尾氣排放的控制與管理。

［1］余志生.汽車?yán)碚摚跰］.機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

［2］華愛紅，李廣偉.汽車污染途徑及控制措施［J］.科技資訊，2007，(4).

［3］關(guān)強(qiáng).交通運(yùn)輸技術(shù)管理［M］.人民交通出版社，2004.

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2013-03-11