發動機低污染排放控制技術探討

趙江南　趙聰　邱權　李錦陽　王鼎銘

摘? 要：近年來，我國的環境污染比較嚴重，人民生活水平提高，也加大了對環境保護的重視程度。汽車尾氣的增多對大氣環境影響較為嚴重，所以如何有效的緩解汽車尾氣帶來的污染至關重要，發動機廢氣再循環系統就是解決這一問題的有效方法之一，既不影響汽車的使用，同時將尾氣進行有效的處理，將有害氣體進行分解循環，減少尾氣的排放，有效的保護了生態環境，所以必須認真對待發動機廢氣再循環系統，保障其正常運轉。

關鍵詞：發動機;低污染排放;控制技術探討

引言

致使傳統發動機將要退出歷史舞臺的根本原因主要在于大量的污染排放，但產生污染排放的根本原因卻無人知曉。然而，曲軸連桿機構固有缺陷的重大發現，尤其是隱秘于曲軸連桿機構背后的爆燃或者粗暴，透過爆燃密碼的全新詮釋，產生污染排放的根本原因終究浮出水面。

1發動機低污染排放控制概述

內燃機的發明促進了人類文明和工業化。工業化和發動機人口的同時增長，加上礦物資源的消耗，導致燃料價格上漲。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。目前，以汽油和柴油為主要燃料的石油產品主要用于交通運輸約占65%。內燃機在燃料燃燒過程中產生各種排放物和溫室氣體。未燃碳氫化合物（HC）、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。在氮氧化物和陽光的存在下，HC和CO反應生成地面臭氧，這對生活環境是危險的。自從19世紀末第一臺內燃機車問世以來，內燃機汽車經過110多年的不斷發展和改進，在與蒸汽機汽車、燃氣輪機車等競爭激烈的市場上取得了一席之地。到目前為止，內燃機仍然是熱效率最高、性能最好的發動機，在汽車動力裝置中占有主導地位。發動機的發展為汽車工業、石油工業和高速公路的現代化奠定了基礎，改變了能源生產和消費結構，極大地推動了現代工業的發展，使人類社會獲得了前所未有的繁榮。但內燃機汽車也有其自身的缺陷，即其尾氣中的有害物質嚴重污染了環境，危害了人類的健康和植物的生長。伴隨著世界上工業發達的國家經濟的不斷發展，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。為了解決這個問題，自20世紀70年代初以來，發達國家紛紛制定汽車排放標準，控制汽車排放對人類生存環境造成的日益嚴重的危害。汽車尾氣排放標準的出臺和實施，迫使汽車行業及相關研究機構投入大量的人力、物力進行研究，以減少各種尾氣排放物質對環境的危害。隨著越來越多的傳統化石燃料的消耗和運輸部門和發電廠嚴格的排放標準，發動機界探索了許多有效的技術和控制策略，以提高有效效率和減少內燃機的排放[3]。毫無疑問，混合動力汽車（HEV），純電動汽車（pem）和燃料電池汽車（FCV）在發達國家和發展中國家都得到了迅猛發展。然而，電池壽命、充電站和里程的限制可能會讓一些消費者望而卻步，直到一個全面的基礎設施到位。不可否認，在未來幾十年內，內燃機仍然是客車，尤其是重型運輸車輛的主要動力裝置。另外，在未來幾十年里，燃料消耗將大大減少。為了滿足嚴格的排放法規和經濟需求，傳統的內燃機，如壓縮點火發動機和火花點火發動機，需要配備精密的后處理系統，就像一個微型的“化學工廠”來轉化有毒廢氣。因此，排氣再循環（EGR）、三元催化轉化器（TWC）和特殊過濾器（PF）被廣泛應用于汽油機，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）則被廣泛應用于柴油機。顯然，內燃機排放轉換系統的復雜性及其成本過高。

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，同時由于客觀因素影響，汽油的燃燒并不徹底，這就造成了有害物質的形成，根據相關調查顯示，汽車尾氣的組成較為復雜，其中包含了100種以上的氣體，而其中對環境造成污染的主要氣體有一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化合物。一氧化碳是劇毒氣體，一旦接觸到人身體，將會造成較大的傷害，同時如果誤吸了一氧化碳，將阻礙人體器官的運轉，甚至會影響心肺功能，而碳氫化合物形成過多后，會聚集在一切形成有毒的煙霧，導致致癌物的產生，這些氣體的有害性都相對較強。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，眼睛會直接損壞，而吸入后肺部也會產生影響，也是酸雨形成的原因之一，會導致植物的葉綠素丟失，造成大面積死亡的現象。根據相關調查顯示，汽車在走走停停的過程中，汽油燃燒的并不充分，這種情況產生的污染氣體是最多的，其中包含了非常細小的顆粒物，是非常容易被人吸入的，同時尾氣污染物不僅僅是刺激人體，還會導致一系列并發癥，如咳嗽、哮喘等，導致呼吸系統不良發展。根據相關統計顯示，在很早以前的1943年，美國洛杉磯每天消耗掉的汽油就達到了1100噸，而那已經距今接近80年了，那時候的汽車還沒有普及，就已經由于尾氣排放發生化學反應，影響了絕大部分的市民，形成了眼紅、頭疼等癥狀。

3汽車發動機燃油技術優化

3.1電子控制燃油噴射系統

目前針對汽車發動機燃油技術優化，是降低排放的有效方法，而且能夠讓汽車發動機處于最佳的狀態，就算功率不斷提高，仍然能夠降低發動機尾氣的排放。目前市面上使用最廣泛的就是電子控制燃油噴射系統，其優點在于自動向進氣裝置噴油，以此來確保發動機中的氣體，可以有效維持在適當的配比范圍內，這樣就能有效降低排放，有著較大的技術優勢，并且準確性非常高。在整個過程中計算機的應用較為關鍵，從獲取信息到控制城區進行噴油，實現了更加精準的一體化操作，因此電子控制燃油噴射系統，也得到較為廣泛的應用，不僅提高發動機的運轉效率，也能起到降低排放的作用與價值。

3.2汽車廢氣再循環系統

為了能夠創新汽車發動機排放技術，研發人員針對汽車排放的大量化合物進行分析，尤其是有害氣體的產生原因，首先是燃油燃燒過程不夠充分導致，而這些化合物也會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系統，這樣就能充分改善廢氣的排放情況，通過采用比熱容相對較大的氣體排入進氣管，就可以實現降低燃燒濕度、氣體濃度的作用，從而避免各類化合物的生成，減少汽車發動機廢氣的排放。該系統主要分為機械、電子兩種類型，每種控制方式都有不同的作用，機械式主要采用排氣管壓力進行，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，但仍然存在動力不足、燃燒穩定性不足的問題。

3.3汽車尾氣處理技術

經過大量的研究證實，如果可以針對汽車尾氣進行有效處理，就能降低發動機的排放，目前在汽車發動機尾氣處理技術中，最有效的為三元催化技術，其作用與轉化一氧化碳等化合物、烴類物質，通過把這些化合物轉變成無害物質，再進行排放就不會造成污染的影響。這也是目前降低汽車發動機排放的有效措施，首先要在汽車發動機的運轉過程中，安裝三元轉化設備，其使用穩定性較高，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行轉化。除此之外該技術也能降低油耗，大幅度提升發動機的運轉與性能，也可以適當降低噪音，所以三元催化技術應該全面推廣普及，用于改善汽車尾氣處理降低排放。

結語

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也越來越重要，不僅能凈化污染物，同時也是汽車運行的關鍵環節之一，但由于目前的EGR排放系統組成較為復雜，故障的發生也是屢見不鮮，所以就需要詳細了解其工作的原理和系統的結構，聯合實際的故障情況，就可以第一時間進行解決，既促進了故障解決的效率，也使EGR尾氣排放控制系統良好的發展，為汽車尾氣凈化提供良好的支撐。

參考文獻

[1] 郭彪.試析降低汽車發動機排放的技術[J].中外企業家，2019（25）：122.

[2] 顧怡晨.降低汽車發動機排放的技術分析[J].內燃機與配件，2019（06）：191-192.