車輛空氣污染控制技術

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

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

高速發展的經濟，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)、碳氫化合物(HC)、氮氧化合物(NOX)和碳煙粒等，這些排放物對環境的危害主要表現在溫室效應、光化學煙霧、酸雨和臭氧層破壞。因此，各國都制定了相應的車輛排放控制標準，而且各國家還會出臺更嚴格的車輛排放控制標準，來抑制不斷惡化的環境污染。

車輛空氣污染，主要由車輛行駛中排放有毒有害物質及在道路上產生的揚塵所致。車輛排放污染物控制與凈化途徑可分為機前處理:對進入發動機的燃料和空氣作有益于減少污染物生成的預處理:對進入發動機的燃料燃燒狀況為核心，降低污染物生成的內處理;排氣處理(機外凈化):在排氣系統中，對已生成的污染物作減少排入大氣中的最終治理(機外凈化):在排氣系統中，對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:主要是對曲軸箱、供油系統的蒸發污染物作控制排入大氣中的治理。

2 機前處理

這方面的技術措施，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添加劑，如含氧添加劑可促進燃油不完全燃燒產物HC和CO的氧化，節約油耗量;燃油摻水是一項控制NOX排放的措施等°(4)液體燃料裂化為可燃氣體，目前該項技術尚處于試驗研究階段，有待完善。

3 機內凈化

(1)汽油直接噴射技術

發動機采用汽油噴射系統的最大優點是使各缸的噴油量非常均勻，并且能按照發動機的使用狀況和不同工況，精確地供給發動機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。該技術還可以提高功率約10%，節省燃料約5% ～10%，因此，它得到了實用性的發展。

(2)點火提前角控制

點火提前角對發動機的綜合性能和噪聲有重要影響，推遲點火提前角一直是最簡單易行也最普遍應用的排放控制技術。如圖1，點火提前角為上止點前35°～40°(CA)，Pme和ge最佳，這是以動力性、經濟性為目標最常用的點火提前角。隨推遲點火，排氣溫度te上升，促進了排氣過程中HC在氣缸內和排氣管內的氧化;隨推遲點火，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

廢氣再循環是控制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構成，一部分排氣經EGR閥還流回進氣系統，與新鮮混合氣混合后，稀釋了新鮮混合氣中的氧濃度，導致燃燒速度降低;同時還使新鮮混合氣的比熱容提高。這兩個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)可變進氣系統①可變進氣管長度

隨著車輛電控技術的發展，可變長度的進氣管成為可能，它由長短不同的主進、副進氣管組成。中低速運轉，轉換閥關閉，由較長的副進氣管進氣;而高速運轉，轉換閥開啟，由主副兩個進氣管同時進氣，這樣發動機在高、中、低速都能得到高充量系數。也可設計成多級或無級可變進氣管，以使進氣系統在各種轉速下都處于最佳管長，但結構和控制將變得復雜。

②可變氣門定時

可變氣門定時可以通過改變氣門相位角、氣門升程、氣門開啟持續角等參數實現。可以看出高負荷時進氣門提前打開，低負荷時進氣門滯后打開都可以降低發動機的HC排放。

(5)分層充氣燃燒

依靠進氣渦流作用或采用機械方法，使進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，而在其他區域形成稀混合氣。

4 排氣處理技術

(1)空氣噴射及吸入系統

新鮮空氣被吸入或噴入排氣門后面，促使高溫廢氣進一步氧化，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。

(2)熱反應器

熱反應器一般和二次空氣噴射同時使用，以保證有足夠的空氣、溫度和時間，使CO和HC在排氣中繼續氧化。

(3)催化轉化器

催化劑可提高化學反應速度及降低反應起始溫度，而本身在反應中不消耗。催化轉化器是目前各類排氣后處理技術中應用最廣泛的技術。

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，排氣處于氧化氣氛，在貴金屬(Pt)催化作用下，NO與O2反應生成NO2，并進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，CO和HC被氧化生成CO2和H2O排出催化器。而在濃混合氣狀態，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，生成 CO2、H2O和N2，同時使堿土金屬得到再生。

5 非排氣處理技術

(1)曲軸箱強制通風裝置

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氣體，并與曲軸箱內的潤滑油蒸氣混合，由通風口排入大氣的污染氣體。目前廣泛采用閉式曲軸箱強制通風裝置(PCV)，控制曲軸箱竄氣°

(2)燃油蒸發控制系統

燃油蒸發是指由化油器浮子室、油箱和燃油系統管接頭處蒸發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 結論

車輛空氣污染和治理已經成為人民和政府共同面臨的挑戰。同時，防治和減少車輛污染是一個復雜的技術問題和廣泛的社會問題。它需要從技術層次、道路交通、政府政策和法規等諸多方面綜合考慮。相關企業應積極響應，向社會提供高效低耗、低排放的環保車型，提供高品質的燃油、燃氣，提供高效耐用的尾氣凈化產品，有效地實現車輛尾氣排放的控制與管理。

［1］余志生.汽車理論［M］.機械工業出版社，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］關強.交通運輸技術管理［M］.人民交通出版社，2004.

U467

C

1008-3383(2013)05-0145-01

2013-03-11