汽車排放污染的控制技術研究

朱靜妍 廖榮華

摘 要：隨著汽車數量的劇增，汽車尾氣污染問題越來越嚴重，對大氣造成嚴重污染，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技術，最終得出了汽車排放污染的綜合控制對策。

關鍵詞：汽車排放污染;控制技術;對策

0 引言

汽車排放污染物指一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）、氮氧化物（NOx）以及懸浮顆粒物（PM）等有害氣體，由發動機在燃燒做功過程中產生。汽油機主要排放污染物為CO、HC、NOx，而柴油機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技術主要包括了汽油機機內控制技術、柴油機機內控制技術以及機外凈化技術。

1 汽油機機內控制技術

1.1 電子控制燃油噴射系統

在不同的空燃比下，汽油機排放污染產出情況不同。電子控制燃油噴射系統的原理是控制空燃比，ECU根據設定空燃比修正每循環的噴油量、噴油時刻及點火時刻，使得噴油量保持在設定值。精確控制空燃比，能夠提高汽油機熱效率，降低汽車排放污染，實現性能最優。每缸設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

廢氣再循環技術（EGR）能夠有效控制NOx的排放，外部EGR原理是將排氣流回進氣系統，與缸內混合氣混合，增加混合氣中CO2的含量，內部EGR則是通過調節氣門重疊角，進排氣門同時開啟，使廢氣在缸內循環。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 燃燒系統優化設計

燃燒系統的優化設計主要針對燃燒室形狀、缸內氣流運動、進氣充量以及縫隙容積等。①優化燃燒室結構：緊湊的燃燒室形狀有利于提高汽油機性能，降低面容比，減少因燃燒不充分產生的CO、HC;②改善缸內氣流運動：湍流混合氣的火焰傳播速度是靜止或層流混合氣的一百倍及以上，因此，通過提高缸內氣流運動速度（湍流或層流程度）可以加快火焰傳播，使得燃燒更充分快速;③提高進氣充量：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，縫隙中會產生壁面淬熄效應，排放出有害氣體HC。因此，應合理減少活塞頭部、進排氣門及火花塞縫隙中存在的縫隙，使得燃燒更高效。

2 柴油機機內凈化技術

2.1 改善噴油特性

低排放燃燒系統需要合理控制噴油量、噴油壓力、噴油規律及噴油正時，需根據實際工況合理調整。較高的噴油壓力能夠增加燃油霧化效果，使得燃燒更完全。適當增加每循環的噴射次數，可以提高燃燒效率，減少排放污染物的產生。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，應采取停止噴油，避免燃燒不完全增加排放。

2.2 廢氣再循環

柴油機排出的廢氣冷卻后經EGR閥進入氣缸，新鮮混合氣中被稀釋，缸內氧濃度降低，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EGR率影響著NOx的排放，常用電控式系統控制，EGR率能達到15%～20%。EGR減少NOx排放的同時，HC和CO的排放會有所增加，導致燃油消耗率上升，燃油經濟性下降，排放性能未能達到較好效果。因此，需根據發動機不同工況下的燃油經濟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

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

3 機外凈化技術

排氣后處理技術：①熱反應器充分氧化尾氣中未燃的CH和CO;②排氣在催化反應器中發生化學反應，將CO、HC、NO轉化為無害氣體CO2、N2;③微粒捕集器通過微粒沉積機理，將排氣中的微粒捕集。非排氣后處理技術：①燃油蒸發控制裝置;②曲軸箱強制通風裝置。

4 結束語

機內凈化技術在發動機燃燒過程中控制了汽車排放污染物的產生，是一項有效的治本措施。而機外凈化技術則在排放污染進入大氣環境之前起到進一步凈化的作用，一定程度上解決了機內凈化技術的限制，達到最佳的凈化效果。此外，減少汽車排放污染還需相關政策的管理，如舊車報廢，推廣新能源汽車等。

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