汽车尾气处理技术
减少汽车尾气排放的创新技术

减少汽车尾气排放的创新技术随着全球汽车保有量的迅速增加,汽车尾气排放已经成为世界面临的严重环境问题之一。
汽车尾气排放不仅会对大气造成污染,还会对人类健康和环境产生负面影响。
为了应对这一挑战,许多国家和汽车制造商正在积极研究和开发创新技术,以减少汽车尾气排放。
本文将介绍一些减少汽车尾气排放的创新技术。
一、电动车技术电动车作为减少尾气排放的一种绿色交通方式,近年来受到越来越多的关注。
与传统的燃油汽车相比,电动车使用电池作为能源,几乎没有尾气排放。
这一技术的创新使得电动车的里程数、充电时间和续航能力都有了明显的提高。
同时,一些企业也在推出可充电的混合动力汽车,这种汽车可以在行驶中通过发电机给电池充电,减少了对燃料的依赖。
二、氢燃料电池技术氢燃料电池技术是另一种应对汽车尾气问题的创新解决方案。
氢燃料电池通过将氢气与氧气反应,产生电能来驱动汽车。
与传统的燃油汽车相比,氢燃料电池汽车只排放水,几乎没有尾气污染。
虽然氢燃料电池技术在实际应用中仍面临一些挑战,如供氢设施的建设和储氢技术的发展,但它被认为是未来汽车技术的一个重要方向。
三、智能节能技术智能节能技术也是减少汽车尾气排放的创新途径之一。
智能节能技术通过优化车辆设计和控制系统,降低汽车能耗和尾气排放。
例如,智能车载导航系统可以根据路况和交通信号优化行驶路线,减少汽车的待机时间和急刹车频率。
同时,智能节能技术还可以通过温度和湿度控制系统优化车内环境,减少空调系统的使用,从而降低能源消耗和尾气排放。
四、先进的发动机技术发动机技术的创新是减少汽车尾气排放的关键。
传统的汽油和柴油发动机燃烧不完全会产生大量的有害气体和颗粒物。
为了解决这一问题,许多汽车制造商正在研制和推出先进的发动机技术。
例如,直喷发动机可以实现更加高效的燃烧,降低尾气排放。
同时,一些汽车制造商还在研究气缸关闭和混合燃烧等技术,以进一步降低汽车尾气排放。
总结:减少汽车尾气排放是当今社会面临的一个重要挑战。
co尾气处理方法

co尾气处理方法
随着社会的发展和人们生活水平的提高,交通工具的使用越来越
广泛,汽车尾气污染问题成为了当今社会的一个主要热点。
汽车尾气
排放中的污染物,如有机碳化合物(VOC)、二氧化碳(CO2)、氮氧
化物(NOx)等,大量排放到空气中,对空气质量、人体健康造成了严
重的危害。
为了减少尾气排放,人们研究出了多种方法来处理汽车尾气。
一种常用的汽车尾气处理方法是添加柴油添加剂。
柴油添加剂可
以有效地减少尾气排放中污染物的含量,同时还可以提高燃料经济性。
另一种方法是采用后处理装置。
它将汽车尾气中的污染物,如有机碳
化合物、颗粒物、氮氧化物等,高效地进行净化处理,从而大大减少
尾气排放。
第三种方法是采用综合尾气排放控制系统。
此系统可以将汽车发
动机的排放控制到满足当地环境标准的水平,通过控制汽车发动机的
压燃过程,避免了汽车尾气排放物质的过量排放。
最后,现代汽车也采用了“电气化”技术,利用电能来驱动汽车,不再需要传统的内燃机,也不排放尾气,是一种非常有效的尾气处理
方法。
总之,汽车尾气处理有多种方式,只有正确的处理,才能减少汽
车尾气排放,保护人类健康和环境质量。
汽车尾气的净化

汽车尾气净化技术
采取的途径主要有两种 一是在不改变 燃料种类的情况下采用清洁燃烧技术 (机内净化)与尾气净化技术(机外净 化);二是利用绿色环保燃料来减少汽 车尾气中有害物的排放。目前国外已运 用的机内净化方法主要有 延迟点火法 、 废气再循环装置、 ECR、 控制燃烧装置 、 CSS、清洁空气装置、 CAP 以及低温等 离子体技术。机内净化只能减少有害气 体的生成量,不能除去已生成的有害气 体 ,因此净化效率不高。
通常所说的光触媒是一类以TiO2为代表的 具有光催化功能的光半导体材料的总称。 光催化降解材料在紫外线的照射下, 其中的TiO2,可产生游离电子及空穴,因 而具有很强的光氧化还原能力,可氧化分 解汽车尾气中的有机化合物和部分无机物。 同时,TiO2受光后生成的氢氧自由基能对 有机物质和有害气体进行氧化还原反应, 将其转化为无害的水、一氧化碳和盐等。 反应过程中,TiO2作为催化剂本身并不直 接参与氧化还原的反应,而只是扮演发生
汽车尾气的 净化
第八组
随着经济的发展,汽车已走进千家万户,而随着汽车 的增加,汽车尾气对环境的影响也日益显著,汽车尾 气中含有多种有害气体,有害颗粒等,对人的身体健 康有很大危害,人们的环保呼声越来越高涨。
因此,降低机动车的废气排 放成为当今社会的热点之一。 尾气处理有多种方法,使用 新能源,改善燃烧装置等, 其中汽车尾气净化催化剂是 控制汽车尾气排放减少污染 的最有效手段。
化合物代替贵金属作催化剂,可以更有效 地解决汽车尾气中一氧化碳和氮氧化物的 污染问题。我国位于江苏无锡国家高新区 内的威孚力达催化净化器有限责任公司, 自主研发国Ⅲ排放标准汽车尾气纳米稀土 催化剂,已成功在奇瑞、沈阳金杯、海马、 北汽福田、吉利美日等车型上通过了国Ⅲ 匹配试验,综合性能在冈内处于领先地位。 2008年起全面配套在国内主要机动整车 上。
汽车尾气处理及净化技术

⑸采用多种燃料作为汽车燃料来源。 随着科学技术的发展和计算机的广泛应用,确保环境保护法规的实施和节能措施:汽车中可广泛 使用新的配方汽油、电力、压缩的天然气体、太阳能以及生态燃料的蓄电池等等。然而在这种汽 车上装上电脑,不断在行驶中早先调拨组合,以使汽车发挥最佳性能。采用计算机控制点火系统, 以便对发动机的不同工况作出快速反应,可取得最佳 燃料经济性和发动机动力性能,可减少尾 气对大气的污染。
⑹节约能源,有利环境,大力推广车用乙醇汽油。 根据有关专家指出,开发乙醇代替汽油,即节约能源,又可消化陈粮,使汽车排出的有害汽体减 少,是一项有利于保护环境和资源的新课题。
尾气净化
即汽车尾气由原有毒气体,变成为无毒气体,再排放到大气中。从而可减少对大气环境的污染。
1.采用催化剂:
1)三元催化剂 三元催化剂必须对浓度在百万分之几到百分之几内变化的CO、 NOx、HC起净化作用,同时还要经受短时间内从很低的温度 升高到一般排气温度(400–500C)的冷热交换冲击。因此要 求三元催化剂的工作范围广、热稳定性高。三元催化净化发 生的主要化学反应如下 :
伦敦
洛杉
烟雾
矶光
事件
化学
污染
一氧化碳 氮氧化合物 碳氢化合物
主要成分
醛 含铅化合物
一氧化碳是烃燃料燃烧的中间产物,主要是在局部缺氧或低温条件下,由于 烃不能完全燃烧而产生,混在内燃机废气中排出。当汽车负重过大、慢速行驶时 或空挡运转时,燃料不能充分燃烧,废气中一氧化碳含量会明显增加。一氧化碳 是一种化学反应能力低的无色无味的窒息性有毒气体,对空气的相对密度为 0.9670,它的溶解度很小。一氧化碳由呼吸道进入人体的血液后,会和血液里的 血红蛋白Hb结合,形成碳氧血红蛋白,导致携氧能力下降,使人体出现反应,如 听力会因为耳内的耳蜗神经细胞缺氧而受损害等。吸入过量的一氧化碳会使人发 生气急、嘴唇发紫、呼吸困难甚至死亡。研究证明,人对一氧化碳的承受能力相 当高,一个健康的人能短时间承受血液中含量为20%-40%的一氧化碳的侵袭。虽然 对人体无副作用的一氧化碳阈值尚未确定,但长期吸收一氧化碳对城市居民身体 健康是一个潜在威胁。
载货车国六尾气处理技术ppt课件

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认识到了贫困户贫困的根本原因,才 能开始 对症下 药,然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视, 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
三、技术发展存在问题
✓1、油品问题: 目前,国内多数城市尚未实现国四油的供应,柴油品质差、柴油标准
的制修订严重滞后于汽车工业发展的需要,对柴油机技术的发展以及各种 新技术、 改善柴油机排放措施的应用造成障碍,也是排放标准推迟的主要 原因。(但新一届政府大力推行的一系列政策,油品质量已得到较大改观) ✓2、关键零部件问题
中的CO/HC和颗粒物中的SOF部分。
氧化NO生成NO2,用于POC的碳处理。
✓ POC主要作用:
POC是一种部分流式(直通式)圆形蜂窝状的陶瓷载体颗粒捕集器。柴油发
动机排放尾气流经POC时,一部分发动机排气直接进入开放的孔道并排入大
气, 而另一部分排气进入后端封闭的通道中, 这样这部分排气中的颗粒物被
SCR又叫选择性催化还原,SCR转化器的 催化作用具有很强的选择性,氮氧化物 的还原反应被加速。
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认识到了贫困户贫困的根本原因,才 能开始 对症下 药,然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视, 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
二、轻型载货车用柴油机技术发展
国五技术路线 国V两种技术路线对比
三种技术路线的对比
电控VE泵 位置控制式
1100bar 一般 优 优 一般
达标困难 +
电控单体泵 时间控制式
1100bar 一般 优 优 一般
达标容易 ++
电控高压共轨 压力时间控制式
14500bar 优
一般 优 优
达标容易 +++
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认识到了贫困户贫困的根本原因,才 能开始 对症下 药,然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视, 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
汽车尾气的净化处理技术

【tips】本文由李雪梅老师精心收编,值得借鉴。此处文字可以修改。 汽车尾气的净化处理技术 由于汽车运行严重的分散性和流动性,因而也给净化处理技术带来一定的限制。除了开发在机内净化技术外,还要大力开发机外净化处理技术。这应从两个方面入手:一是控制技术,主要是提高燃油的燃烧率,安装防污染处理设备和采取开发新型发动机;二是行政管理手段,采取报废更新,淘汰旧车,开发新型的汽车(即无污染物排放的机动车),从控制燃料使用标准入手。 1汽车燃油的改用 ⑴采用无铅汽油,以代替有铅汽油,可减少汽油β气毒性物质的排放量。 首先应抓汽车油的改用。以无铅汽油代替四乙基铅汽油。这种汽油是用甲荃树丁醚作渗合剂,它不仅不铅,而且汽车β气排出的一氧化碳、氮氧化合物、碳氢化合物均会减少。目前,我国为了减少汽车β气排放量,改善城区大气环境质量,国家规定从1999年7月1日起在全国范Χ内根本上使用含铅汽油。2000年7月1日起,市场根本上出售有铅汽油。因有铅汽油中,它加入了一种抗爆剂――四乙基铅,它具有很高的挥发性,甚至在0摄氏度时就开始挥发,而挥发出的铅粉末,以蒸气及烟的动工存在空气中。但铅的污染程度与交通密度(ÿ小时通过的车辆数)以及汽油中铅的含量有密切关系。 虽然我国城市的交通密度比发达国家的密度低,但有铅汽油燃烧带来的铅的污染程度不可忽视。因铅是一种蓄积毒物,它通过人的呼吸、饮水、食物等途径进入人体。对人体的毒性作用是侵蚀造血系统、神经系统以及贤脏等。诸如对血管系统、生殖系统以及癌致畸等毒性作用也可能发生。 ⑵掺入添加剂,改变燃料成分。 【tips】本文由李雪梅老师精心收编,值得借鉴。此处文字可以修改。 汽油中掺入15%以下的甲醇燃料,或者采用含10%水份的水-汽油燃料,都能在一定程度上减少或者消除CO、NOx、HC和铅尘的污染效果。 若采用“甲醇燃料”,即采用甲醇和其它醇类同汽油混合所制成的燃料。当甲醇占比例30%~40%,汽车β气排出的污染物可基本上消除。 ⑶选用恰当的润滑添加剂-机械摩擦改进剂。 在机油中添加一定量(比例为3%-5%)石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯粉末等固体添加剂,加入到引擎的机油箱中,可节约发动机燃油5%左右。此外,采用上述固体润滑剂可使汽车发动机汽缸密封性能大大改善,汽缸压力增加,燃烧完全。β气排放中,CO和碳氢含量随之下降,可减轻对大气环境的污染。 ⑷采用绿色燃料同样可减少汽车β气有毒气体排放量。 据美国的俄亥俄州某研究所用豆油与甲醇、烧碱混合,然后去除其中的甘油,从而可获得“大豆些油”。用“大豆柴油”,以3∶7的比例掺入到普通柴油中,可供柴油汽车之用。它可大大减少发动机工作时排放的硫化物、碳氢化合物、一氧化碳和烟尘。故誉作绿色燃料。⑸采用多种燃料作为汽车燃料来源。 随着科学技术的发展和计算机的广泛应用,确保环境保护法规的实施和节能措施:汽车中可广泛使用新的配方汽油、电力、压缩的天然气体、太阳能以及生态燃料的蓄电池等等。然而在这种汽车上装上电脑,不断在行驶中早先调拨组合,以使汽车发挥最佳性能。采用计算机控制点火系统,以便对发动机的不同工况作出快速反应,可取得最佳燃料经济性和发动机动力性能,可减少β气对大气的污染。 ⑹节约能源,有利环境,大力推广车用乙醇汽油。 【tips】本文由李雪梅老师精心收编,值得借鉴。此处文字可以修改。 根据有关专家指出,开发乙醇代替汽油,即节约能源,又可消化陈粮,使汽车排出的有害汽体减少,是一项有利于保护环境和资源的新课题。 如果按照1∶9的乙醇汽油配比,用20万吨乙醇,可配出约200万吨的乙醇汽油,200万吨的乙醇只消耗粮食70万吨。因此,发展、开发使用专用乙醇汽油可解决储存粮食的转化问题,又可以在一定的程度上代替汽油,缓解我国原油供应的紧张状况。因乙醇是一种小麦、玉米等原料生产的变性燃料乙醇和汽油以一定的比例混合而成的汽车燃料,已经列入“十五”发展计划,它与纯汽油比较,汽车β气中一氧化碳量可降低1/3左右,碳氢化合物降低13.4%。此计划推广使用,将对改善城市烟气污染,保障人民健康起到重要作用。
汽车尾气的治理及再利用研究报告

汽车尾气的治理及再利用研究报告一、引言汽车尾气排放是城市空气污染的主要来源之一,对环境和人类健康造成了严重的影响。
因此,汽车尾气的治理和再利用已经成为全球关注的热点问题之一。
本报告将从多个方面对汽车尾气的治理和再利用进行研究,以期为相关领域提供参考。
二、汽车尾气的成分及危害1. 汽车尾气的主要成分汽车尾气主要由二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物等多种有害物质组成。
2. 汽车尾气的危害汽车尾气中含有大量有害物质,会对人体健康造成极大危害,包括呼吸系统疾病、心血管系统疾病等。
同时,汽车尾气也会对环境造成严重污染,导致酸雨等环境问题。
三、汽车尾气治理技术1. 三元催化转化技术三元催化转化技术是目前应用最广泛的处理汽车尾气的技术之一,其原理是利用催化剂将有害物质转化为无害物质,减少尾气对环境的污染。
2. 氮氧化物还原技术氮氧化物还原技术是一种通过还原剂将氮氧化物转化为氮和水的处理技术,可以有效地降低汽车尾气中的氮氧化物含量。
3. 非催化燃烧技术非催化燃烧技术是一种通过高温、高压等条件将有害物质进行燃烧分解的处理技术,可以将汽车尾气中的有害物质彻底分解。
四、汽车尾气再利用技术1. 储能再利用技术储能再利用技术是一种通过将汽车尾气中的能量进行存储,再利用于其他领域的处理技术。
例如,可以将汽车尾气中的能量转换为电能供给城市电网使用。
2. 碳捕集与利用技术碳捕集与利用技术是一种通过吸收和固定汽车尾气中的二氧化碳,并将其转换为其他有价值的化学品或燃料的处理技术。
例如,可以将汽车尾气中的二氧化碳转换为燃料供给其他领域使用。
五、汽车尾气治理及再利用的发展趋势1. 技术创新随着科技的不断进步,汽车尾气治理及再利用技术也在不断创新和发展,例如新型催化剂、高效能源转换技术等。
2. 政策支持全球各国政府均已意识到汽车尾气对环境和人类健康造成的危害,因此加强对汽车尾气治理及再利用领域的政策支持,推动相关技术的研究和应用。
汽车尾气的治理及再利用研究内容

汽车尾气的治理及再利用研究内容英文回答:Car exhaust treatment and reuse research is an important topic in the field of environmental science and engineering. As an environmental scientist, I have been involved in studying various methods to control and utilize car exhaust emissions.One approach to treating car exhaust is through the use of catalytic converters. These devices are installed in the exhaust system of cars and help convert harmful pollutants, such as carbon monoxide, nitrogen oxides, and volatile organic compounds, into less harmful substances. For example, a catalytic converter can convert carbon monoxide into carbon dioxide, a less toxic gas. This technology has been widely implemented in modern cars and hassignificantly reduced the emission of harmful pollutants.Another aspect of car exhaust treatment is the captureand storage of carbon dioxide. Carbon dioxide is a greenhouse gas that contributes to climate change. Researchers have been exploring various methods to capture and store carbon dioxide emitted from car exhaust. One promising approach is carbon capture and storage (CCS), which involves capturing carbon dioxide from exhaust gases and storing it underground or in other suitable locations. This technology has the potential to reduce the impact of car emissions on climate change.In terms of reusing car exhaust, one interesting research area is the utilization of exhaust heat. Car engines generate a significant amount of heat, which is usually wasted. However, researchers have been developing technologies to capture and reuse this heat. For example, thermoelectric generators can convert exhaust heat into electricity, which can then be used to power various vehicle systems. This not only reduces energy waste but also improves the overall efficiency of the vehicle.Furthermore, car exhaust can also be used as a source of renewable energy. For instance, biofuels can be producedfrom certain components of car exhaust, such as ethanol from the fermentation of organic compounds. These biofuels can then be used as an alternative to fossil fuels, reducing greenhouse gas emissions and dependence on non-renewable resources.中文回答:汽车尾气的治理及再利用研究是环境科学和工程领域的重要课题。
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汽车尾气处理技术 刘洋 硕6019 3116011013 摘要 随着我国汽车工业的快速发展和机动车拥有量的快速增长,汽车尾气对大气造成了巨大的污染,其中污染物的主要成分是氮氧化物(NOX)、碳氢化合物(HC)和颗粒物(PM),本文分别对每种污染物的形成、产生的危害以及当前最有效的处理污染方法进行了介绍,并对尚不成熟的新型处理技术予以了评估。 关键词 氮氧化物;碳氢化合物;颗粒物;尾气后处理。
Abstract: With the rapid development of Chinese automobile industry and the soring automobile ownership, automobile exhaust has caused a great pollution to the atmosphere. The main components of the pollutants are nitrogen oxides (NOX), hydrocarbons (HC) and particulate matter (PM), this paper introduces the formation and harm of each pollutant, and the most effective method for treatment at present. Lastly, some advanced but not mature technique of tail gas treatments were assessed. Key Words: Nitrogen Oxides, Hydrocarbons, Particulate matter, Exhaust Aftertreatment.
1 前言 自我国1985年将汽车工业作为重点支柱产业后,汽车工业得到了迅猛发展,1996年年底全国汽车拥有量达到1100万辆[1],而随着机动车拥有量的快速增长,汽车尾气带来的危害也日趋严重。1995年5月成都出现首次光化学烟雾,1996年北京广州等地氮氧化物(NOX)浓度超过0.1mg/m3,表明这些城市潜在着发生光化学污染的危险[2]。进入21世纪,汽车拥有量进一步增加,不光是北京、上海等大城市受到严重污染,许多二三线城市的空气质量也令人堪忧。在此背景下,对汽车尾气中污染物成分的形成与危害的研究亟需进行,并基于这些形成机理开发高效尾气处理技术刻不容缓。
2 汽车尾气的形成与处理 内燃机用碳氢化合物燃料在燃烧室内完全燃烧时,如果不考虑燃料中的微量杂质,将只产生二氧化碳和水蒸气,不会对大气造成污染,而实际燃烧过程受限于燃料与氧气混合均匀程度,燃烧时间等多方面因素影响很难实现完全燃烧,因此排气中会出现不完全燃烧产物,例如一氧化碳和燃烧不完全甚至未燃碳氢化合物。此外,在燃烧的高温环境中,氮气和氧气会相互反应生成一氧化氮和二氧化氮等混合物,统称为NOX污染物[3]。在压燃式内燃机中还会产生碳烟粒子,这些碳烟粒子最终将形成颗粒物(PM)对大气产生严重危害。 2.1 氮氧化物 内燃机排放的氮氧化物绝大部分是一氧化氮(NO),少量是二氧化氮(NO2),故一般用NOX表示。NO是无色气体,本身毒性不大,但在大气中缓慢氧化成NO2,NO2是褐色气体。NOX
是在地面附近形成含有毒臭氧的光化学烟雾的主要因素之一。
根据扩展后的泽尔多维奇(Zeldovitch)机理[4],NO的生成随温度的提高而呈指数函数急剧增加,当温度低于1800K时,NO的生成速率极低;到2000K就达到很高的速率,大致可认为温度每提高100K,NO的生成速率就翻一倍。氧含量提高也会使NO生成量增加,由于NO的生成反应比燃料燃烧反应慢,所以只有很少一部分NO生成于火焰反应带中,大部分NO在火焰离开后的已燃气体中生成,也就是可以通过减少反应物在高温环境中的滞留时间来减少NO的生成量。此外,点火正时也强烈影响NOX排放量,因为推迟点火使最高燃烧温度降低,NOX生成量自然减少。 从以上NOX生成原因不难发现,要减少燃烧过程中生成的NOX主要应该从控制最高燃烧温度着手,这方面的技术有推迟点火正时与排气再循环(EGR)技术[5],所谓排气再循环技术是从燃烧后的废气抽出小部分重新进入燃烧室,这部分废气将吸收燃烧过程的放热从而使最高燃烧温度降低,达到减少NOX生成的目的。 2.2 碳氢化合物 碳氢化合物(HC)包括碳氢燃料及其不完全燃烧产物、润滑油及其裂解和部分氧化产物,如烷烃、烯烃、芳香烃、醛、酮、酸等数百种成分。其中烷烃基本无味无害,烯烃有很强的光化活性,是与NOX一起在阳光中紫外线作用下形成光化学烟雾的主要原因之一[6]。光化学烟雾(photo-chemical smog)是汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NOx)等一次污染物在阳光(紫外光)作用下发生光化学反应生成二次污染物,参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物(其中有气体污染物,也有气溶胶)所形成的烟雾污染现象,是碳氢化合物在紫外线作用下生成的有害浅蓝色烟雾。光化学烟雾对大气的污染造成很多不良影响,对血液、肝脏、眼粘膜、呼吸道和神经系统有害,其中多环芳烃(PHA)及其衍生物有致癌作用,并且大大降低能见度影响出行。 点燃式内燃机的未燃HC主要由三个渠道生成。一是排气过程,燃烧过程中未来得及燃烧或未完全燃烧的燃料或润滑油随着排气过程排至大气形成污染。二是曲轴箱泄露,大量HC从燃烧室通过活塞与气缸之间的间隙漏入曲轴箱,最后再由曲轴箱排入大气形成HC排放物。三是蒸发,从汽油机和其他轻质液体燃料点燃机的燃油系统,即从燃油箱、化油器、燃油管接头等处以及停车后进气管中的油膜蒸发的燃油蒸汽进入大气同样构成HC排放物。对于压燃式内燃机排放的HC则完全由燃烧过程产生,基本上没有曲轴箱排放物和蒸发排放物。 2.3 颗粒物 在点燃式内燃机中,排气颗粒物(PM)有三个来源:含铅汽油燃烧产生的铅化物,来自汽油中的硫产生的硫酸盐以及不完全燃烧产生的碳烟,总体来讲其颗粒物的排放量很小。而在压燃式内燃机中,颗粒物的排放量一般要比汽油机大几十倍,柴油机PM的组成取决于运转工况,尤其是排气温度,当排气温度超过约500℃时,PM基本上是碳质微球(含有少量氢和其他微量元素)的聚集体,一般称为碳烟(Dry Soot,DS),当排气温度较低时,碳烟会吸附和凝聚多种有机物,称为有机可溶成分(Soluable Organic Fraction,SOF)。颗粒物污染对人民生活产生了极大的影响,截至2006年因PM浓度过高造成的慢性支气管炎达9万例,心血管疾病达16万例以及近30万例过早死亡[7]。 2.4 一氧化碳 一氧化碳(CO)是一种无色无味的气体,它和血液中输氧的载体血红蛋白的亲和力是氧气的200-250倍。CO与血红蛋白结合生成羰基血红蛋白,相对减少氧血红蛋白,削弱了血液对人体组织的供氧能力,空气中CO的体积分数超过0.1%时,就会导致头痛、心慌等中毒症状,超过0.3%时,可在30min内造成死亡。 CO是HC燃料在燃烧过程中的中间产物,如果反应气体的氧浓度、温度足够高,反应时间足够长,理论上全部的CO都可以氧化成CO2。但在实际燃烧过程中上述条件不可能达到,故会产生CO,其生成量与混合气的过量空气系数最为相关,在浓混合气中,燃料相对较多,氧气相对较少,缺氧引起燃料的不完全燃烧导致了CO的生成;在稀混合气中,CO的生成量始终很少,只有在过量空气系数在1.0-1.1时,CO的生成量与过量空气系数有较为复杂的关系。此外,在点燃式内燃机怠速运转时,缸内残余废气很多,为保证燃烧稳定,需要加浓混合气,因而排放出大量CO。同样在全负荷功率输出时,一般都需要将混合气加浓以提供动力,也会产生大量CO排放。 2.5 尾气后处理技术 尾气后处理在实际中是难以全面顾及的,例如汽油机燃烧均匀混合气时,即使不缺氧,二氧化碳也会在高温下发生热解生成一氧化碳。而由于多种因素造成的HC排放很难在机内消除,至于NOx排放则和燃烧状态正相关,燃烧进行地越顺利产生的NOx排放就越多,这使得想要通过改变燃烧过程减少NOx生成遇到了原则上的困难。对于柴油机,不均匀油气混合气的压缩自燃方式很难从根本上显著减少颗粒物PM的生成,而降低NOx排放量的措施往往与降低PM排放以及减少燃油相矛盾,故实际上对内燃机排气后处理往往是寻求一个折中的方案。 目前最成功的排气后处理装置是针对汽油机的三效催化转化器(Three-Way Catalitic Converter,TWC)。它能在化学计量比下使车用汽油机的CO、HC和NOx排放量削减80%-90%[8],具体原理是使用贵金属作为基本成分,一般是将铂、钯、铑按不同比例混合,形成具有高催化活性,低起燃温度,抗烧结,抗硫毒化的催化载体,再加上由不锈钢钢板焊接制成的催化转化器壳体后置于燃烧室排气管出口,使燃烧废气经过催化转化为二氧化碳、氮气和水再排入大气。对于柴油机则常使用颗粒物捕集器(Diesel Particulate Trap,DPT)或颗粒物滤清器(Diesel Particulate Filter,DPF)以降低柴油机的PM排放。目前最成功的DPT是以壁流式堇青石蜂窝陶瓷块为滤芯的颗粒物滤清器[9],这种滤芯每相邻的两个孔道,一个在进口处被堵住,另一个在出口处被堵住,排气从一个孔道流入后必须穿过陶瓷的多孔性壁面从相邻孔道流出,从而使排气中的PM沉积在各流入孔道的壁面上。
3 其他处理技术与展望 对于内燃机燃烧产生的废气,处理思路总体上可以分为两条,一是在燃烧废气产生前减少废气的生成量,二是在燃烧废气产生后减少排入大气的废气量。基于后一种思路开发的三效催化转化器、颗粒物捕集器与颗粒物滤清器等已经在前文有所介绍,一种极有潜力的方法是在稀燃汽油机上加装NOX催化转化器,利用吸附-还原法(Adsorption-Reduction Catalyzator,ARC)在富氧气氛下吸附剂将NOX储存起来[10],然后在贫氧气愤下分解还原为N2,但目前受限于工作温度限制,ARC不能安装在过于接近汽油机的位置,为了解决稀燃汽油机冷启动的排放问题还需要前置一个TWC,这使得成本上升结构复杂,目前尚未得到广泛应用。柴油机方面也有一种燃烧器技术,它是指将DPF收集到的颗粒物进行二次燃烧,充分释放热能的同时减少排放,但它对点火温度以及火焰温度均匀性要求很高,需要高精度的电控辅助使得成本过于昂贵,故尽管技术成熟仍应用范围较小。 前一种思路考虑的是在燃烧过程前减少废气的产生,这又可以分为以改善内燃机自身性能以及改善油品质量两种技术路线。改善内燃机自身性能主要包括改变燃烧室形状,采用可变气门正时技术,采用电控技术,优化喷嘴,进气歧管管路结构等,这一类技术在CAD较为发达的今天已经有了很大进步,比较新的燃烧理论是开发均质压燃(HCCI)内燃机,其特点是结合了汽油机和柴油机的特点,燃料混合气在燃烧前充分混合,但采用压燃着火的方式减少污染物的排放[11],目前因HCCI发动机对着火时刻精度要求极高尚停留在理论阶段。对燃油品质的提高一方面是提高制油工艺,降低燃油中的硫含量,另一方面则是研究燃油添加剂,它的优势在于[12],它不需要对内燃机结构进行改变就可有效提高汽油辛烷值、抗爆性以及排放特性。燃油添加剂按生产工艺来区分可分为化学添加剂、生物添加剂、物理添加剂。化学添加剂是最早出现并应用最广泛的添加剂,即把化学药品添加到燃油中,通过化学反应来达到某种作用的添加剂,如抗爆剂、清洁剂、抗氧化剂、防冻剂、抗静电剂、助燃剂、染色剂等。应用比较普遍的添加剂组分有有机金属化合物、醚类、酸脂类、醇类等。 目前尽管内燃机仍作为大气污染的重要来源,但随着各种新技术的成熟,我国排放法规的日益完善,至国6标准正式执行,且每辆车的排放都能达到国6标准,相信内燃机将不再污染大气甚至可以说是大气的净化器。