汽车尾气污染论文|汽车废气污染和控制技术
动机转速和负荷的影响
由于NOx是高温燃烧时的生成物，当发动机的转速和负荷提高时，使气缸的燃烧温度升高，NOx生成量随之增大，CO和HC的生成量稍有增加，但影响较小。
碳微粒的影响因素主要有空燃比、发动机的温度、转速和负荷以及燃烧室的形状，燃油的雾化情况等。空燃比过浓，温度过低，均不利于燃油的雾化和燃烧，使碳微粒生成量增加；发动机转速和负荷增大，使燃烧温度提高，有利于完全燃烧，使碳微粒的生成量减少。
SO2和Pb微粒的生成主要与燃油中的含硫量和铅化合物的加入量有关。因此，往往对燃油中的最大含硫量作了限制，推行使用无铅汽油。
3汽车废气污染物的控制和治理
随着环保意识的加强，欧、美、日等一些发达国家对废气排放污染的限制越来越严格，各汽车生产厂都投入巨额资金开展废气污染物的控制研究，早于90年代初，汽油车已基本上普遍采用了电控燃油喷射发动机，使废气中的有害气体大为减少，动力性和燃料经济性均有所提高，再加上其他多种措施的综合应用，使汽油车的废气污染得到了有效的控制。柴油车用的电控燃油喷射发动机也正在研制，但进入实用阶段尚为时过早。目前，国外对于废气排放的控制和治理主要有如下几种措施。
(1)废气再循环。已查明NOx是燃油在高温燃烧中的生成物。废气再循环就是根据发动机的不同工况，将废气中的一部分(3%～15%)引入燃烧室，用以降低气缸的燃烧和温度速度，从而进一步减少NOx的排放量。
(2)二次空气供给。二次空气供给系统是在排气管的上段设置一个反应器，通过空气泵、控制阀、单向阀和喷射管等引入适量的新鲜空气，在高温下，令CO和HC在热反应器内继续燃烧(生成H2O和CO2)，从而进一步减少了CO和HC的排放量。有的发动机则向三元催化器提供二次新鲜空气，以使CO和HC在催化器内获得更充分的氧化反应(燃烧)。
(3)三元催化净化装置。三元催化净化器的催化剂为铂、铑、钯和钌等贵金属，其载体的形状分为粒状和片状(见图4)。根据生产工艺的方便性，后者的应用较广泛。
图4三元净化器的内部结构
铂和钯为氧化剂，使CO和HC发生氧化反应，生成CO2和H2O。铑为还原剂，使NOx脱氧，还原成N2并释放出O。后者正好为CO和HC的氧化提供了充分的条件。
三元催化净化器的工作特性是要求发动机处于理论空燃比状态下工作时，才表现出良好的净化效果(见图5)。现代电控燃油喷射发动机的电控系统为了实现对理论空燃比的监测和控制而应用了能检测废气中氧残留量的氧传感器，电控系统接收到氧传感器反馈的信号后便及时调整喷油量，使发动机工作处于理论空燃比状态，从而实现了燃油喷射的“闭环”控制。三元催化净化器的最佳工作温度为400～800℃，如果同时不配合使用氧传感器时，则很快就会出现早期损坏，寿命大大缩短。
图5空燃比与净化率的关系
稀土金属也同样具有贵金属的一些特性，用它制成的催化净化器，虽然效果比贵金属差，但价格便宜得多。而我国的资源相当丰富，目前这方面的开发研制已取得了令人振奋的效果。
(4)无铅汽油。汽油中加入千分之0.1～0.4g四乙铅后便可大大提高汽油的抗爆性能，有利于减少机件的损坏，但铅对人体的毒害非常大，同时也会使三元净化器中毒而早期失效，所以世界各国已严格限制含铅汽油的生产和使用。
我国一直在长期使用含铅汽油，可喜的是，我国已决定2000年将全面禁止生产和销售含铅汽油，推动汽油标号升级。目前北京、上海、广州、深圳等20多个城市已禁止含铅汽油的销售和使用，为全国推广无铅汽油的使用迈出了第一步。
(5)低硫份柴油。硫主要存留于柴油中，燃烧后生成毒性极大的SO2。美、欧、日等国家对柴油中的含硫量要求非常严格，限值为0.05%～0.10%。而我国的炼油技术相对来说较为落后，限值为0.5%左右，与国外的差距甚大。因此，努力提高我国的炼油技术，降低柴油中的含硫量已成为炼油行业的重要任务。
(6)富氧燃料和燃油添加剂。甲醇、乙醇、异丁醇、叔丁醇、乙基叔丁基醚等许多含氧化合物具有很高的辛烷值，是良好的抗爆剂。汽油中加入少量的含氧化合物可以改善燃料的燃烧性能，可明显地减少CO和HC的生成。但过量的加入会影响发动机的动力性。美国AST-MD4814-94标准规定含氧化合物的体积加入量：甲醇类为2%；非甲醇类为2.75%。
在改善柴油品质方面，国外也早已开发生产了多种柴油添加剂，适量地加入一定比例的柴油添加剂，能使柴油得到活化，提高其雾化能力，有利于减少碳微粒的生成。柴油添加剂属高科技产品，具有良好的企业经济效益和社会效益，是精细化工行业的发展方向。
4柴油机废气排放物与汽油机的差异
柴油机的燃烧过程与汽油机不同，压缩比高，而且是在富氧状态下燃烧，废气中的CO和HC含量较少，约为汽油机的1/10，NOx的含量与汽油机相当。但碳微粒的含量高，约为汽油机的30～80倍，特别是加速和全负荷状态时，由于供油量急增，而进气量变化不大，燃烧工况从富氧转向缺氧，加上燃烧时间缩短，因此处于不完全燃烧状态，使废气中产生大量的碳微粒。因此治理柴油机废气排放的碳微粒已成为当前的首要任务。
柴油不含铅，但含有硫。硫燃烧后生成的SO2为胶状硫化物，与碳微粒一道令净化器极易堵塞，因而无法在柴油车上应用净化器。
提高我国的炼油技术，降低柴油中的含硫量势在必行，而这方面也已得到了国家的高度重视。
5柴油机的废气净化和微粒收集器
前述所提到的许多废气排放控制方法均与发动机的设计和性能、结构有关，根据国内的生产水平，非一朝一夕能短期解决。汽油机单纯的加装排气净化器，能起到一定的治理效果。但由于 《汽车尾气污染论文|汽车废气污染和控制技术(第2页)》
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由于NOx是高温燃烧时的生成物，当发动机的转速和负荷提高时，使气缸的燃烧温度升高，NOx生成量随之增大，CO和HC的生成量稍有增加，但影响较小。
碳微粒的影响因素主要有空燃比、发动机的温度、转速和负荷以及燃烧室的形状，燃油的雾化情况等。空燃比过浓，温度过低，均不利于燃油的雾化和燃烧，使碳微粒生成量增加；发动机转速和负荷增大，使燃烧温度提高，有利于完全燃烧，使碳微粒的生成量减少。
SO2和Pb微粒的生成主要与燃油中的含硫量和铅化合物的加入量有关。因此，往往对燃油中的最大含硫量作了限制，推行使用无铅汽油。
3汽车废气污染物的控制和治理
随着环保意识的加强，欧、美、日等一些发达国家对废气排放污染的限制越来越严格，各汽车生产厂都投入巨额资金开展废气污染物的控制研究，早于90年代初，汽油车已基本上普遍采用了电控燃油喷射发动机，使废气中的有害气体大为减少，动力性和燃料经济性均有所提高，再加上其他多种措施的综合应用，使汽油车的废气污染得到了有效的控制。柴油车用的电控燃油喷射发动机也正在研制，但进入实用阶段尚为时过早。目前，国外对于废气排放的控制和治理主要有如下几种措施。
(1)废气再循环。已查明NOx是燃油在高温燃烧中的生成物。废气再循环就是根据发动机的不同工况，将废气中的一部分(3%～15%)引入燃烧室，用以降低气缸的燃烧和温度速度，从而进一步减少NOx的排放量。
(2)二次空气供给。二次空气供给系统是在排气管的上段设置一个反应器，通过空气泵、控制阀、单向阀和喷射管等引入适量的新鲜空气，在高温下，令CO和HC在热反应器内继续燃烧(生成H2O和CO2)，从而进一步减少了CO和HC的排放量。有的发动机则向三元催化器提供二次新鲜空气，以使CO和HC在催化器内获得更充分的氧化反应(燃烧)。
(3)三元催化净化装置。三元催化净化器的催化剂为铂、铑、钯和钌等贵金属，其载体的形状分为粒状和片状(见图4)。根据生产工艺的方便性，后者的应用较广泛。
图4三元净化器的内部结构
铂和钯为氧化剂，使CO和HC发生氧化反应，生成CO2和H2O。铑为还原剂，使NOx脱氧，还原成N2并释放出O。后者正好为CO和HC的氧化提供了充分的条件。
三元催化净化器的工作特性是要求发动机处于理论空燃比状态下工作时，才表现出良好的净化效果(见图5)。现代电控燃油喷射发动机的电控系统为了实现对理论空燃比的监测和控制而应用了能检测废气中氧残留量的氧传感器，电控系统接收到氧传感器反馈的信号后便及时调整喷油量，使发动机工作处于理论空燃比状态，从而实现了燃油喷射的“闭环”控制。三元催化净化器的最佳工作温度为400～800℃，如果同时不配合使用氧传感器时，则很快就会出现早期损坏，寿命大大缩短。
图5空燃比与净化率的关系
稀土金属也同样具有贵金属的一些特性，用它制成的催化净化器，虽然效果比贵金属差，但价格便宜得多。而我国的资源相当丰富，目前这方面的开发研制已取得了令人振奋的效果。
(4)无铅汽油。汽油中加入千分之0.1～0.4g四乙铅后便可大大提高汽油的抗爆性能，有利于减少机件的损坏，但铅对人体的毒害非常大，同时也会使三元净化器中毒而早期失效，所以世界各国已严格限制含铅汽油的生产和使用。
我国一直在长期使用含铅汽油，可喜的是，我国已决定2000年将全面禁止生产和销售含铅汽油，推动汽油标号升级。目前北京、上海、广州、深圳等20多个城市已禁止含铅汽油的销售和使用，为全国推广无铅汽油的使用迈出了第一步。
(5)低硫份柴油。硫主要存留于柴油中，燃烧后生成毒性极大的SO2。美、欧、日等国家对柴油中的含硫量要求非常严格，限值为0.05%～0.10%。而我国的炼油技术相对来说较为落后，限值为0.5%左右，与国外的差距甚大。因此，努力提高我国的炼油技术，降低柴油中的含硫量已成为炼油行业的重要任务。
(6)富氧燃料和燃油添加剂。甲醇、乙醇、异丁醇、叔丁醇、乙基叔丁基醚等许多含氧化合物具有很高的辛烷值，是良好的抗爆剂。汽油中加入少量的含氧化合物可以改善燃料的燃烧性能，可明显地减少CO和HC的生成。但过量的加入会影响发动机的动力性。美国AST-MD4814-94标准规定含氧化合物的体积加入量：甲醇类为2%；非甲醇类为2.75%。
在改善柴油品质方面，国外也早已开发生产了多种柴油添加剂，适量地加入一定比例的柴油添加剂，能使柴油得到活化，提高其雾化能力，有利于减少碳微粒的生成。柴油添加剂属高科技产品，具有良好的企业经济效益和社会效益，是精细化工行业的发展方向。
4柴油机废气排放物与汽油机的差异
柴油机的燃烧过程与汽油机不同，压缩比高，而且是在富氧状态下燃烧，废气中的CO和HC含量较少，约为汽油机的1/10，NOx的含量与汽油机相当。但碳微粒的含量高，约为汽油机的30～80倍，特别是加速和全负荷状态时，由于供油量急增，而进气量变化不大，燃烧工况从富氧转向缺氧，加上燃烧时间缩短，因此处于不完全燃烧状态，使废气中产生大量的碳微粒。因此治理柴油机废气排放的碳微粒已成为当前的首要任务。
柴油不含铅，但含有硫。硫燃烧后生成的SO2为胶状硫化物，与碳微粒一道令净化器极易堵塞，因而无法在柴油车上应用净化器。
提高我国的炼油技术，降低柴油中的含硫量势在必行，而这方面也已得到了国家的高度重视。
5柴油机的废气净化和微粒收集器
前述所提到的许多废气排放控制方法均与发动机的设计和性能、结构有关，根据国内的生产水平，非一朝一夕能短期解决。汽油机单纯的加装排气净化器，能起到一定的治理效果。但由于 《汽车尾气污染论文|汽车废气污染和控制技术(第2页)》
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