汽車排放污染的控制技術(shù)研究

朱靜妍 廖榮華

摘 要：隨著汽車數(shù)量的劇增，汽車尾氣污染問題越來越嚴(yán)重，對大氣造成嚴(yán)重污染，危害人們身體健康。因此，控制汽車排放污染是一項非常必要的防治措施。本文探討了控制汽車排放污染的相關(guān)技術(shù)，最終得出了汽車排放污染的綜合控制對策。

關(guān)鍵詞：汽車排放污染;控制技術(shù);對策

0 引言

汽車排放污染物指一氧化碳（CO）、碳?xì)浠衔铮℉C）、氮氧化物（NOx）以及懸浮顆粒物（PM）等有害氣體，由發(fā)動機(jī)在燃燒做功過程中產(chǎn)生。汽油機(jī)主要排放污染物為CO、HC、NOx，而柴油機(jī)的主要排放污染物為NOx和PM。目前，控制汽車排放污染的相關(guān)技術(shù)主要包括了汽油機(jī)機(jī)內(nèi)控制技術(shù)、柴油機(jī)機(jī)內(nèi)控制技術(shù)以及機(jī)外凈化技術(shù)。

1 汽油機(jī)機(jī)內(nèi)控制技術(shù)

1.1 電子控制燃油噴射系統(tǒng)

在不同的空燃比下，汽油機(jī)排放污染產(chǎn)出情況不同。電子控制燃油噴射系統(tǒng)的原理是控制空燃比，ECU根據(jù)設(shè)定空燃比修正每循環(huán)的噴油量、噴油時刻及點火時刻，使得噴油量保持在設(shè)定值。精確控制空燃比，能夠提高汽油機(jī)熱效率，降低汽車排放污染，實現(xiàn)性能最優(yōu)。每缸設(shè)置了單獨噴油器供油，采用壓力噴射，汽油霧化效果好，有效提高了各缸空燃比的均勻性和噴油量的精確性。

1.2 廢氣再循環(huán)

廢氣再循環(huán)技術(shù)（EGR）能夠有效控制NOx的排放，外部EGR原理是將排氣流回進(jìn)氣系統(tǒng)，與缸內(nèi)混合氣混合，增加混合氣中CO2的含量，內(nèi)部EGR則是通過調(diào)節(jié)氣門重疊角，進(jìn)排氣門同時開啟，使廢氣在缸內(nèi)循環(huán)。廢氣與混合氣混合，降低了新鮮混合氣中的氧濃度，提高了比熱容，降低燃燒速度與燃燒溫度，EGR是抑制NOx生成的主要措施。

1.3 燃燒系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計

燃燒系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計主要針對燃燒室形狀、缸內(nèi)氣流運動、進(jìn)氣充量以及縫隙容積等。①優(yōu)化燃燒室結(jié)構(gòu)：緊湊的燃燒室形狀有利于提高汽油機(jī)性能，降低面容比，減少因燃燒不充分產(chǎn)生的CO、HC;②改善缸內(nèi)氣流運動：湍流混合氣的火焰?zhèn)鞑ニ俣仁庆o止或?qū)恿骰旌蠚獾囊话俦都耙陨希虼耍ㄟ^提高缸內(nèi)氣流運動速度（湍流或?qū)恿鞒潭龋┛梢约涌旎鹧鎮(zhèn)鞑ィ沟萌紵浞挚焖?③提高進(jìn)氣充量：增加氣門布置或采用廢氣渦輪增壓，減少泵氣損失，有效降低汽油機(jī)燃油消耗，減少CO排放量;④減少縫隙容積：燃燒過程中，縫隙中會產(chǎn)生壁面淬熄效應(yīng)，排放出有害氣體HC。因此，應(yīng)合理減少活塞頭部、進(jìn)排氣門及火花塞縫隙中存在的縫隙，使得燃燒更高效。

2 柴油機(jī)機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)

2.1 改善噴油特性

低排放燃燒系統(tǒng)需要合理控制噴油量、噴油壓力、噴油規(guī)律及噴油正時，需根據(jù)實際工況合理調(diào)整。較高的噴油壓力能夠增加燃油霧化效果，使得燃燒更完全。適當(dāng)增加每循環(huán)的噴射次數(shù)，可以提高燃燒效率，減少排放污染物的產(chǎn)生。燃燒初期宜采用較低的噴油速率，使得滯燃期燃燒溫度和燃燒速率保持在較低值。由于后期噴油壓力下降，燃油霧化效果不良，應(yīng)采取停止噴油，避免燃燒不完全增加排放。

2.2 廢氣再循環(huán)

柴油機(jī)排出的廢氣冷卻后經(jīng)EGR閥進(jìn)入氣缸，新鮮混合氣中被稀釋，缸內(nèi)氧濃度降低，提高比熱容，降低燃燒速度和溫度，減少污染物NOx的排放。柴油機(jī)EGR率影響著NOx的排放，常用電控式系統(tǒng)控制，EGR率能達(dá)到15%～20%。EGR減少NOx排放的同時，HC和CO的排放會有所增加，導(dǎo)致燃油消耗率上升，燃油經(jīng)濟(jì)性下降，排放性能未能達(dá)到較好效果。因此，需根據(jù)發(fā)動機(jī)不同工況下的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能等確定合適的EGR率，使得排放性能最佳。

2.3 增壓及增壓中冷

增壓即將混合氣進(jìn)行壓縮，提高氣體密度，使得混合氣燃燒充分，通常采取機(jī)械增壓、廢氣渦輪增壓、汽波增壓及復(fù)合增壓。可燃混合氣經(jīng)增壓器壓縮后進(jìn)入氣缸，進(jìn)氣密度增加、過量空氣系數(shù)大，燃油霧化效果更好，減少了HC、CO和PM的排放。根據(jù)高溫NOx的生成機(jī)理，增壓中冷則在混合氣壓縮過程中降低溫度，抑制NOx的生成，達(dá)到減排的目的。

3 機(jī)外凈化技術(shù)

排氣后處理技術(shù)：①熱反應(yīng)器充分氧化尾氣中未燃的CH和CO;②排氣在催化反應(yīng)器中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將CO、HC、NO轉(zhuǎn)化為無害氣體CO2、N2;③微粒捕集器通過微粒沉積機(jī)理，將排氣中的微粒捕集。非排氣后處理技術(shù)：①燃油蒸發(fā)控制裝置;②曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)裝置。

4 結(jié)束語

機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)在發(fā)動機(jī)燃燒過程中控制了汽車排放污染物的產(chǎn)生，是一項有效的治本措施。而機(jī)外凈化技術(shù)則在排放污染進(jìn)入大氣環(huán)境之前起到進(jìn)一步凈化的作用，一定程度上解決了機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)的限制，達(dá)到最佳的凈化效果。此外，減少汽車排放污染還需相關(guān)政策的管理，如舊車報廢，推廣新能源汽車等。

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