發(fā)動(dòng)機(jī)低污染排放控制技術(shù)探討

趙江南　趙聰　邱權(quán)　李錦陽(yáng)　王鼎銘

摘? 要：近年來，我國(guó)的環(huán)境污染比較嚴(yán)重，人民生活水平提高，也加大了對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視程度。汽車尾氣的增多對(duì)大氣環(huán)境影響較為嚴(yán)重，所以如何有效的緩解汽車尾氣帶來的污染至關(guān)重要，發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣再循環(huán)系統(tǒng)就是解決這一問題的有效方法之一，既不影響汽車的使用，同時(shí)將尾氣進(jìn)行有效的處理，將有害氣體進(jìn)行分解循環(huán)，減少尾氣的排放，有效的保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，所以必須認(rèn)真對(duì)待發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，保障其正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī);低污染排放;控制技術(shù)探討

引言

致使傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)將要退出歷史舞臺(tái)的根本原因主要在于大量的污染排放，但產(chǎn)生污染排放的根本原因卻無(wú)人知曉。然而，曲軸連桿機(jī)構(gòu)固有缺陷的重大發(fā)現(xiàn)，尤其是隱秘于曲軸連桿機(jī)構(gòu)背后的爆燃或者粗暴，透過爆燃密碼的全新詮釋，產(chǎn)生污染排放的根本原因終究浮出水面。

1發(fā)動(dòng)機(jī)低污染排放控制概述

內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明促進(jìn)了人類文明和工業(yè)化。工業(yè)化和發(fā)動(dòng)機(jī)人口的同時(shí)增長(zhǎng)，加上礦物資源的消耗，導(dǎo)致燃料價(jià)格上漲。石油是歐洲、非洲和美洲的主要燃料，而煤炭是亞太地區(qū)的主要燃料。石油仍然是世界上最主要的燃料，占所有能源消耗的三分之一多一點(diǎn)。目前，以汽油和柴油為主要燃料的石油產(chǎn)品主要用于交通運(yùn)輸約占65%。內(nèi)燃機(jī)在燃料燃燒過程中產(chǎn)生各種排放物和溫室氣體。未燃碳?xì)浠衔铮℉C）、一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOX）、二氧化碳（CO2）和顆粒物（PM）是廢氣的主要成分。在氮氧化物和陽(yáng)光的存在下，HC和CO反應(yīng)生成地面臭氧，這對(duì)生活環(huán)境是危險(xiǎn)的。自從19世紀(jì)末第一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)車問世以來，內(nèi)燃機(jī)汽車經(jīng)過110多年的不斷發(fā)展和改進(jìn)，在與蒸汽機(jī)汽車、燃?xì)廨啓C(jī)車等競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)上取得了一席之地。到目前為止，內(nèi)燃機(jī)仍然是熱效率最高、性能最好的發(fā)動(dòng)機(jī)，在汽車動(dòng)力裝置中占有主導(dǎo)地位。發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展為汽車工業(yè)、石油工業(yè)和高速公路的現(xiàn)代化奠定了基礎(chǔ)，改變了能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)，極大地推動(dòng)了現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，使人類社會(huì)獲得了前所未有的繁榮。但內(nèi)燃機(jī)汽車也有其自身的缺陷，即其尾氣中的有害物質(zhì)嚴(yán)重污染了環(huán)境，危害了人類的健康和植物的生長(zhǎng)。伴隨著世界上工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，汽車保有量大大增加，汽車尾氣又成為主要的城市污染源之一。為了解決這個(gè)問題，自20世紀(jì)70年代初以來，發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛制定汽車排放標(biāo)準(zhǔn)，控制汽車排放對(duì)人類生存環(huán)境造成的日益嚴(yán)重的危害。汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)和實(shí)施，迫使汽車行業(yè)及相關(guān)研究機(jī)構(gòu)投入大量的人力、物力進(jìn)行研究，以減少各種尾氣排放物質(zhì)對(duì)環(huán)境的危害。隨著越來越多的傳統(tǒng)化石燃料的消耗和運(yùn)輸部門和發(fā)電廠嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)動(dòng)機(jī)界探索了許多有效的技術(shù)和控制策略，以提高有效效率和減少內(nèi)燃機(jī)的排放[3]。毫無(wú)疑問，混合動(dòng)力汽車（HEV），純電動(dòng)汽車（pem）和燃料電池汽車（FCV）在發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家都得到了迅猛發(fā)展。然而，電池壽命、充電站和里程的限制可能會(huì)讓一些消費(fèi)者望而卻步，直到一個(gè)全面的基礎(chǔ)設(shè)施到位。不可否認(rèn)，在未來幾十年內(nèi)，內(nèi)燃機(jī)仍然是客車，尤其是重型運(yùn)輸車輛的主要?jiǎng)恿ρb置。另外，在未來幾十年里，燃料消耗將大大減少。為了滿足嚴(yán)格的排放法規(guī)和經(jīng)濟(jì)需求，傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)，如壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)和火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)，需要配備精密的后處理系統(tǒng)，就像一個(gè)微型的“化學(xué)工廠”來轉(zhuǎn)化有毒廢氣。因此，排氣再循環(huán)（EGR）、三元催化轉(zhuǎn)化器（TWC）和特殊過濾器（PF）被廣泛應(yīng)用于汽油機(jī)，而EGR、柴油氧化催化劑（DOC）、選擇性催化還原（SCR）、柴油特殊過濾器（DPF）則被廣泛應(yīng)用于柴油機(jī)。顯然，內(nèi)燃機(jī)排放轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的復(fù)雜性及其成本過高。

2汽車排放污染的主要成分

汽車都是燃燒汽油的，汽油的主要成分是碳和氮，汽油燃燒后產(chǎn)生二氧化碳、一氧化碳、水等，但由于汽油的組成還有較多的雜質(zhì)，同時(shí)由于客觀因素影響，汽油的燃燒并不徹底，這就造成了有害物質(zhì)的形成，根據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，汽車尾氣的組成較為復(fù)雜，其中包含了100種以上的氣體，而其中對(duì)環(huán)境造成污染的主要?dú)怏w有一氧化碳、碳?xì)浠衔锖偷趸衔?。一氧化碳是劇毒氣體，一旦接觸到人身體，將會(huì)造成較大的傷害，同時(shí)如果誤吸了一氧化碳，將阻礙人體器官的運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至?xí)绊懶姆喂δ?，而碳?xì)浠衔镄纬蛇^多后，會(huì)聚集在一切形成有毒的煙霧，導(dǎo)致致癌物的產(chǎn)生，這些氣體的有害性都相對(duì)較強(qiáng)。氮氧化合物具有一定的腐蝕性，毒性超過一氧化碳，一旦觸碰到人身體，眼睛會(huì)直接損壞，而吸入后肺部也會(huì)產(chǎn)生影響，也是酸雨形成的原因之一，會(huì)導(dǎo)致植物的葉綠素丟失，造成大面積死亡的現(xiàn)象。根據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，汽車在走走停停的過程中，汽油燃燒的并不充分，這種情況產(chǎn)生的污染氣體是最多的，其中包含了非常細(xì)小的顆粒物，是非常容易被人吸入的，同時(shí)尾氣污染物不僅僅是刺激人體，還會(huì)導(dǎo)致一系列并發(fā)癥，如咳嗽、哮喘等，導(dǎo)致呼吸系統(tǒng)不良發(fā)展。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)顯示，在很早以前的1943年，美國(guó)洛杉磯每天消耗掉的汽油就達(dá)到了1100噸，而那已經(jīng)距今接近80年了，那時(shí)候的汽車還沒有普及，就已經(jīng)由于尾氣排放發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，影響了絕大部分的市民，形成了眼紅、頭疼等癥狀。

3汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃油技術(shù)優(yōu)化

3.1電子控制燃油噴射系統(tǒng)

目前針對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃油技術(shù)優(yōu)化，是降低排放的有效方法，而且能夠讓汽車發(fā)動(dòng)機(jī)處于最佳的狀態(tài)，就算功率不斷提高，仍然能夠降低發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的排放。目前市面上使用最廣泛的就是電子控制燃油噴射系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)在于自動(dòng)向進(jìn)氣裝置噴油，以此來確保發(fā)動(dòng)機(jī)中的氣體，可以有效維持在適當(dāng)?shù)呐浔确秶鷥?nèi)，這樣就能有效降低排放，有著較大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并且準(zhǔn)確性非常高。在整個(gè)過程中計(jì)算機(jī)的應(yīng)用較為關(guān)鍵，從獲取信息到控制城區(qū)進(jìn)行噴油，實(shí)現(xiàn)了更加精準(zhǔn)的一體化操作，因此電子控制燃油噴射系統(tǒng)，也得到較為廣泛的應(yīng)用，不僅提高發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，也能起到降低排放的作用與價(jià)值。

3.2汽車廢氣再循環(huán)系統(tǒng)

為了能夠創(chuàng)新汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排放技術(shù)，研發(fā)人員針對(duì)汽車排放的大量化合物進(jìn)行分析，尤其是有害氣體的產(chǎn)生原因，首先是燃油燃燒過程不夠充分導(dǎo)致，而這些化合物也會(huì)隨著燃燒溫度的提升不斷增加，從而提高汽車廢氣的排放量。為了能夠改善這一問題，可以采用廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，這樣就能充分改善廢氣的排放情況，通過采用比熱容相對(duì)較大的氣體排入進(jìn)氣管，就可以實(shí)現(xiàn)降低燃燒濕度、氣體濃度的作用，從而避免各類化合物的生成，減少汽車發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣的排放。該系統(tǒng)主要分為機(jī)械、電子兩種類型，每種控制方式都有不同的作用，機(jī)械式主要采用排氣管壓力進(jìn)行，而電子式則更多依賴于電磁閥，不過都能降低汽車尾氣排放，但仍然存在動(dòng)力不足、燃燒穩(wěn)定性不足的問題。

3.3汽車尾氣處理技術(shù)

經(jīng)過大量的研究證實(shí)，如果可以針對(duì)汽車尾氣進(jìn)行有效處理，就能降低發(fā)動(dòng)機(jī)的排放，目前在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣處理技術(shù)中，最有效的為三元催化技術(shù)，其作用與轉(zhuǎn)化一氧化碳等化合物、烴類物質(zhì)，通過把這些化合物轉(zhuǎn)變成無(wú)害物質(zhì)，再進(jìn)行排放就不會(huì)造成污染的影響。這也是目前降低汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排放的有效措施，首先要在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，安裝三元轉(zhuǎn)化設(shè)備，其使用穩(wěn)定性較高，并且是通過多孔陶瓷材料制作而成，可以利用蜂窩小孔起到催化廢氣的作用，并促使有害氣體能夠有效的進(jìn)行轉(zhuǎn)化。除此之外該技術(shù)也能降低油耗，大幅度提升發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)與性能，也可以適當(dāng)降低噪音，所以三元催化技術(shù)應(yīng)該全面推廣普及，用于改善汽車尾氣處理降低排放。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著汽車尾氣排放的越來越多，尾氣的排放控制系統(tǒng)也越來越重要，不僅能凈化污染物，同時(shí)也是汽車運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，但由于目前的EGR排放系統(tǒng)組成較為復(fù)雜，故障的發(fā)生也是屢見不鮮，所以就需要詳細(xì)了解其工作的原理和系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，聯(lián)合實(shí)際的故障情況，就可以第一時(shí)間進(jìn)行解決，既促進(jìn)了故障解決的效率，也使EGR尾氣排放控制系統(tǒng)良好的發(fā)展，為汽車尾氣凈化提供良好的支撐。

參考文獻(xiàn)

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