關于柴油機污染物的控制途徑研究汽車檢測與維修專業(yè)畢業(yè)論文

1、關于柴油機污染物的控制途徑研究摘要： 車用柴油機有害排放物對環(huán)境的污染已經(jīng)成為嚴重的社會公害之一，通過對車用柴油機排放污染物的生成機理及成分的分析，提出了控制車用發(fā)動機有害污染物排放的實用技術，改進發(fā)動機的排放性能，以滿足日益嚴格的排放法規(guī)，保護環(huán)境。關鍵詞： 柴油機，排放，污染，控制途徑 目錄摘要. .2目錄. 3前 言. .4 1.柴油機有害排放物的生成機理及危害. .511 碳氫化合物（hc）的生成機理及危害.51.2 一氧化碳（co）的生成機理及危害 . .51.3 氮的氧化物（nox）的生成機理及危害. 51.4 硫的氧化物（sox）的生成機理及危害. 51.5 微粒（pm）的生成機

2、理及危害. 52 控制柴油機排放污染物的途徑.6 2.1 燃燒方式的選擇. .6 2.2 燃油品質的改善. .7 2.3 電控技術的應用. .8 2.4 廢氣再循環(huán)（egr）電控系統(tǒng).8 2.5 進氣渦輪電控系統(tǒng). .9 2.6 燃油蒸發(fā)電控系統(tǒng). .9 2.7 曲軸箱強制通風電控系統(tǒng). .9 2.8 二次空氣噴射系統(tǒng). .9 2.9 排氣后處理. .10 2.9.1 新型催化劑的開發(fā). .10 2.9.2 微粒（pm）捕集.112.10 使用管理方面的措施. 112.10.1 提高駕駛技術. 112.10.2 改變傳統(tǒng)汽車維修觀念，努力提高現(xiàn)代汽車維修技術.112.10.3 建立防治機動車排

3、放污染物機制，強化檢測監(jiān)督體制.11結論. . . . .13致謝. . . . .14參考文獻. . .15前言隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車排放物中的有害氣體日益嚴重地污染著人類賴以生存的大氣環(huán)境，汽車發(fā)動機排氣排放物對環(huán)境的污染已經(jīng)成為嚴重的社會公害之一，尤其在擁有大量汽車的大城市，由于車輛密度日益增大，城市道路行車梗阻日益嚴重，老車超齡服役，汽車發(fā)動機排放污染物對大氣的污染越來越成為人們關注的焦點。目前我國汽車發(fā)動機排放污染物的水平相當國外發(fā)達國家80年代中期的水平，由于我國汽車保養(yǎng)維護和日常檢查系統(tǒng)不完善，單車排放污染物比國際水平高出許多倍，在某些大城市，汽車發(fā)動機排放污染物已經(jīng)成為首要的

4、大氣污染源，已對城市居民的健康造成嚴重威脅。我國“十一五”期間，已經(jīng)把汽車工業(yè)作為重點發(fā)展產(chǎn)業(yè)，降低汽車發(fā)動機排放污染物技術已列機械工業(yè)部“十一五”重要攻克的關鍵技術之一，因此對汽車有害排放控制進行系統(tǒng)的研究，提出相應的對策，已成為擺在我們面前的一個重要課題，同時應該引起汽車制造業(yè)、交通管理部門、環(huán)境保護部門的重視，是我國的汽車工業(yè)能沿著可持續(xù)發(fā)展的道理路健康前進。柴油機的有害排放物主要有：碳氫化合物（hc）、一氧化碳（co）、氮的氧化物（nox）、硫的氧化物（sox）和微粒（pm），為了保護環(huán)境、滿足日益嚴格的排放法規(guī)，必須采取一系列措施來改進柴油機的排放性能。1 柴油機有害排放物的生成機理

5、及危害本段講述了車用柴油機排放物的生成機理及其對人體和環(huán)境的危害。1.1 碳氫化合物（hc） hc的生成取決于發(fā)動機的設計和運行情況，發(fā)動機運行中，混合氣過濃或過稀、燃燒混合氣混合不均勻、串機油或溫度過低等都會產(chǎn)生hc，柴油機排出的未燃燒的hc主要是未燃燒的燃料、分解的燃料成分和少量氧化反應的中間產(chǎn)物hc的某些烴類光化學反應活性很強，可與空氣中的二氧化碳結合，在陽光下形成以臭氧為主的光化學煙霧，刺激人的眼睛和呼吸器官，造成呼吸困難。1.2 一氧化氮（co）co主要是由于燃料燃燒時氧氣相對不足，燃料中的碳不能完全燃燒產(chǎn)生的，或由于混合氣不均勻燃燒，混合氣溫度過低，co不能完全氧化而留在燃氣中排出

6、co被吸入人體，很容易與血紅蛋白結合，導致缺氧，從而使人窒息，嚴重者危及生命。1.3 氮的氧化物（nox）nox是由空氣中的氮氣（n2）和氧氣（o2）在燃燒室高溫、高壓作用下發(fā)成化學反應生成的，nox主要以no的形式出現(xiàn)，還有少量的二氧化氮（no2）氮的氧化物可以與某些烴類發(fā)生化學反應，生成光化學煙霧，對人體有害。1.4硫的氧化物（sox）燃料中的硫（s）在燃燒后形成硫的氧化物（sox）。硫的氧化物（sox）被排出機體外，易形成酸霧，污染環(huán)境。1.5 微粒（pm） 微粒是由于柴油機運行時燃料與空氣混合不均勻，造成局部高濃，在高溫缺氧的情況下產(chǎn)生并隨廢氣一起排出。微粒中含有可致癌的物質，容易被人

7、體吸入并沉積在肺部。2 控制柴油機排放污染物的途徑2.1 燃燒方式的選擇為了改善pm和nox排放之間的折哀，多數(shù)柴油機采用推遲噴油定時的高壓噴油措施，噴油定時退后引起燃油經(jīng)濟性的破壞，應歸于燃油循環(huán)本身效率的下降。目前正在研究的有先導噴油、多次噴油以及預混合壓縮著火等技術，有人結合廢氣再循環(huán)（egr）措施研究了多次噴油（直到一個燃燒循環(huán)噴油4次）實現(xiàn)同時降低nox和pm排放，在該技術中，通過egr降低nox排放，同時采用多次噴油降低pm排放，但多次噴油對降低nox排放的效果不大。有人建議采用稀薄預混合的壓燃方法，該方法能使nox排放降低到標準柴油機nox排放的1/50.但采用該方法在高負荷條件

8、下易敲缸，低負荷條件下易發(fā)生不著火，限制了能夠實現(xiàn)燃燒的預混合的可行工作范圍。有人還建議采用多次噴射和稀薄預混合壓燃相結合的一種新燃燒概念（himics：質合理的多次噴射燃燒系統(tǒng)）。himics方法要求在從進氣行程早期到壓縮行程中期這一時期內完成預先噴油，形成預混合氣，采用改進的kiva-程序分析了每一種噴油模式對發(fā)動機性能和排放量的影響，模擬結果表明，himics燃燒系統(tǒng)的耗油量與nox排放量之間的折哀關系可以獲得顯著的改進。圖1所示為影響氮的氧化物和微粒排放的主要參數(shù)。2.2 燃油品質的改善柴油機燃油的成分對于排放有很大的影響，圖中所示為一臺10l增壓中冷柴油機按ecer49規(guī)范試驗所獲得

9、各排放量的降低情況，實驗時采用了低芳烴（體積分數(shù)小于5%）和低硫（質量分數(shù)小于0.003%）燃油代替cec-rf-03-a84基準油，從圖2中可以看出，各有害氣體的排放量約降低10%，顆粒排放量約降低40%，圖3為典型的碳黑降低率與燃油含氧量的變化關系。燃油含氧量的增加能使碳黑顯著下降。燃油的發(fā)展趨勢是改進燃油沸點范圍，使之有較高的十六烷值的十六烷指數(shù)值，有較低的總芳烴量，極低的含硫量。添加氧化劑，改進后可實現(xiàn)低排放，延長排氣后處理裝置使用期，發(fā)動機采用更加合理的噴油定時，從而降低燃油消耗率。2.3 電控技術的運用 采用電子控制技術不僅可以提高噴油定時和噴油量的控制精度，而且像ecr、放氣閥或

10、可變幾何渦輪增壓等空氣控制部件也可以用電子控制技術進行柔性或精確控制?？刂葡到y(tǒng)最理想的方案應能使燃油經(jīng)濟性廢氣排放性都可得到優(yōu)化。2.4 廢氣再循環(huán)（egr）電控系統(tǒng)用專門的管道將部分廢氣引至進氣管，由ecu控制egr閥改變流通截面來調節(jié)廢氣量，實現(xiàn)egr率的變化，egr控制的一般過程是ecu根據(jù)發(fā)動機的轉數(shù)、節(jié)氣門開度和冷卻水溫等信號，計算最佳egr率，再通過控制egr閥開度來實現(xiàn)egr控制，ecu對egr閥的控制是通過對真空調節(jié)閥的控制來實現(xiàn)的。真空調節(jié)閥一般是電磁式的，將ecu輸出的電信號轉換為氣壓變化，從而實現(xiàn)對氣動式egr閥的控制。 2.5 進器渦輪電控系統(tǒng)進氣渦流可以促進燃油蒸發(fā)以

11、及與空氣的均勻混合，提高燃燒效率。在進氣口附近增設一渦流控制閥，通過ecu采集轉速、節(jié)氣門開度以及冷卻水溫等信號，并加以處理后控制其旋轉角度，引導氣流偏轉產(chǎn)生渦流，調節(jié)渦流比，實現(xiàn)渦流控制。 2.6 燃油蒸發(fā)電控系統(tǒng)燃油蒸發(fā)電控系統(tǒng)用來降低燃油箱中燃油蒸氣排向大氣所造成的污染，目前活性炭灌蒸發(fā)電控裝置得到了廣泛應用。停車期間，利用活性炭灌吸收燃油蒸氣，防止向大氣擴散；發(fā)動機運行時，ecu控制活性炭灌與進氣管之間的導通，并利用進氣真空度將活性炭灌中吸附的燃油蒸氣吸入進氣管，可有效防止燃油蒸汽的外溢，降低hc的排放污染。 2.7 曲軸箱強制通風電控系統(tǒng) 該控制系統(tǒng)的目的是將汽缸中經(jīng)活塞環(huán)間隙滲入曲

12、軸箱內的氣體再循環(huán)進入進氣管中，以減少該部分氣體直接流向大氣造成污染，現(xiàn)代電控系統(tǒng)中，由ecu根據(jù)節(jié)氣門位置和轉速信號等控制通氣閥，從而實現(xiàn)曲軸箱內氣體與進氣管之間的導通使曲軸箱氣體再次利用。2.8 二次空氣噴射系統(tǒng) 二次空氣噴射作為早期控制污染物排放的措施之一，目前與催化轉換器配合使用，它由ecu控制二次空氣噴射氣道的導通，將空氣引入催化轉換器中，實現(xiàn)對nox、co和hc的催化轉換，再將空氣引入排氣管的方式中，除了空氣泵控制外還可以利用排氣脈沖波來實現(xiàn)，未來的電控技術將對柴油機全面控制，以達到柴油機工作過程的最佳匹配。2.9 排氣后處理2.9.1 新型催化劑的開發(fā) 降低柴油機二氧化碳（co2

13、）的排放，有利于防止地球暖化，降低pm和nox的排放一般改善燃燒和廢氣循環(huán)等措施，若以增加egr量來減少nox，卻會使pm、hc和co2的排放增加，故僅僅采用上述措施來改進排氣受到限制，為進一步謀求柴油機排氣凈化，配用排氣凈化裝置是必不可少的。圖4所示為采用sio2al2o3涂層材料含鈀的催化劑和涂層僅有sio2al2o3的hc、pm的凈化特征，由圖4可見，在300c的低溫區(qū)，兩者的pm凈化率相同，含有鈀的催化劑在300c以上對pm的凈化率極高，但在500c以上時，則因硫酸鹽的增加而使pm的凈化率降低，單純涂層材料的hc凈化率在500c以下時不到10%，但含有鈀的催化劑在250c以上時hc的凈

14、化率就高于20%。在sof（可溶性有機物）成分處于氣化高溫下，可利用pd進行氧化，sof的氧化必須有貴金屬，在低溫下降低sof，涂層材料起了重要作用。2.9.2 微粒（pm）捕集柴油機排氣中的pm絕大部分是固態(tài)碳和吸附了可溶性的有機成分的碳煙，使用pm捕集器對柴油機排放中的碳的過濾效率可達6090。2.10 使用管理方面的措施2.10.1 提高駕駛技術駕駛技術對排氣排放物有很大的影響，駕駛員應提高防止汽車發(fā)動機排氣排放物對環(huán)境污染的自覺性，做到盡量減少起動發(fā)動機的次數(shù)，發(fā)動機起動后應適當加大阻風門暖機，特別是低溫條件下，發(fā)動機易產(chǎn)生過冷現(xiàn)象，應采取必要的預熱措施，以縮短暖機時間，減少污染物，起

15、步時不連續(xù)轟空油，行駛中應盡量保持適當?shù)挠烷T開度，使發(fā)動機處于中等負荷穩(wěn)定工作，避免猛加速、猛減速，猛減速會使真空度過大，造成混合氣過濃，排放污染物增加，保持正常的冷卻水溫度。2.10.2 改變傳統(tǒng)汽車維修觀念，努力提高現(xiàn)代汽車維修技術汽車排放凈化性能已經(jīng)成為汽車的使用性能之一，汽車排放凈化系統(tǒng)是現(xiàn)代汽車的基本組成，近年來，國家或行業(yè)部門發(fā)布的汽車修理質量檢查標準、汽車技術等級評定標準、汽車維修工藝規(guī)范等文件，均將汽車排氣排放物指標納入維修質量考核內容，但是，由于對汽車排氣凈化觀念的淡薄，在維修中隨意拆掉或廢除已裝用的凈化裝置，對汽車檢查只注意常規(guī)調整，竣工檢驗對汽車排氣排放物指標沒有技術要求

16、，檢測手段也存在問題，如此發(fā)展下去，必然加劇汽車的污染，對汽車排氣排放物的防治，產(chǎn)品設計是起點，使用維修是終端，社會效率最終反應在使用上，因此，建議汽車維修人員學習汽車新構造，掌握檢查調整要領，從事汽車大修、發(fā)動機總成維修的企業(yè)應使用廢氣檢測儀進行廢氣分析、診斷故障并進行修復后的質量檢驗。2.10.3 建立防治機動車排放污染物機制，強化檢測監(jiān)督體制從管理角度講，降低汽車排放物的主要途徑在于建立防治機動車排放污染物的機制，目前管理執(zhí)法力度不夠，應該管的環(huán)保部門無權攔車檢查，有權管的公安管理部門又因檢測人才和設備有限，無法加大監(jiān)測與執(zhí)法力度，只以每年年檢一次加以控制，因此，要制定健全的法規(guī)和切合實

17、際的技術考核標準，嚴格排放法規(guī)，加強新車的排放控制，要求企業(yè)改進產(chǎn)品質量以達到規(guī)定的排放標準，我國目前已有多個有關汽車排放污染物的國家排放標準或檢測標準，行業(yè)和地方也出臺了一些管理方法，單位形成完善的體系，即立法，執(zhí)法操作規(guī)程，處罰，仲裁整個過程中的具體配套法規(guī)未形成，特別是在操作規(guī)程處罰等方面的法規(guī)沒有或十分薄弱。其次，要加強監(jiān)測監(jiān)督體系，對行車和新生產(chǎn)車實行監(jiān)督管理，依據(jù)排放法規(guī)，嚴格產(chǎn)品認證制度，加強在用機動車的管理和完善（檢查保養(yǎng)）制度，可以在投入小資金情況下，保證一定的機動車排放污染物的削減量，汽車安全監(jiān)測站的汽車排放污染物檢測工作必須按照現(xiàn)行的排放極限值及測量方法組織檢驗工藝，修改

18、舊的限值和測量規(guī)程。待添加的隱藏文字內容1結論1、 降低柴油機排氣污染可以從機內和機外兩方面采取必要的措施，但最根本的還是在發(fā)動機內部通過合理組織燃燒過程，減少有害物的生成。2、 柴油機電控技術的應用為控制污染物的生成提供了有效地途徑。3、 排氣后處理裝置在一定程度上能減少排氣污染物的排放量。致 謝畢業(yè)設計是培養(yǎng)我們工作能力的最后一個實踐性的學習環(huán)節(jié)。它不盡是對我們三年大學學習中所學知識的一次綜合復習與考查，也是理論聯(lián)系實際的一個重要過程，同時也是為以后從事專業(yè)技術工作的一次準備。通過此次畢業(yè)設計，培養(yǎng)了我綜合運用所學的基礎理論課、技術基礎課、專業(yè)知識和實踐技能去分析和解決實際工作中的工程技術問題的能力，使我建立了正確的設計思維，學會