畢業(yè)論文汽車尾氣排放的危害研究10052

1、緒 論就在我們享受汽車帶來的舒適方便的時候，汽車尾氣造成的大氣污染、汽車鳴笛造成的噪聲污染等影響了人們的生活，人們每天都在呼吸汽車尾氣和被迫接受噪音中生存。汽車污染嚴(yán)重影響了人們的日常生活。中國工程院院士、吉林大學(xué)教授郭孔輝首先闡述了中國汽車發(fā)展的喜與憂，指出汽車在給人們帶來便利的同時，也給環(huán)境帶來極大威脅?，F(xiàn)在我國二氧化碳排放已位居世界第二，而交通造成的二氧化碳污染和噪聲污染分別占各自污染總強(qiáng)度以上。預(yù)計中國汽車保有量將在年達(dá)到萬輛，年達(dá)到萬輛，年達(dá)到萬輛。但我國的汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)比發(fā)達(dá)國家落后近年。 此外，根據(jù)上個世紀(jì)七八十年代美國、日本對城市空氣污染源的調(diào)查，城市空氣中以上的一氧化碳、以

2、上的碳?xì)浠衔锖鸵陨系牡趸飦碜云嚺欧?。這些污濁的氣體使人類的生存環(huán)境受到極大威脅。汽車污染已成為世界性公害，其對于溫室氣體濃度增加的“貢獻(xiàn)”不容忽視。而專家估計，到年前后，我國的二氧化碳總排放量很有可能超過美國，坐上世界二氧化碳排放量的“第一把交椅”！毫無疑問，汽車是我國城市空氣污染主要排放源之一。中國汽車工業(yè)維修協(xié)會秘書長張京偉則從汽車維修、汽車使用過程中的空調(diào)制冷劑和汽車尾氣排放三個方面闡述了汽車對環(huán)境的污染：一方面，在汽車維修過程中，更換的廢機(jī)油、報廢的舊電瓶以及報廢的零部件處理不當(dāng)將對周圍的環(huán)境造成很大的污染和破壞；另一方面，在使用過程中，空調(diào)的制冷劑氯氟烴（）俗稱氟里昂的泄露及

3、更換時的直接排放造成對大氣臭氧層的破壞，從而使各種有害光線大量的透入，造成對人類以及動、植物的傷害；本文主要從宏觀汽車排放管理法規(guī)、污染評估及治理技術(shù)路紅，有害污染物的生成機(jī)理及機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)，三效催化轉(zhuǎn)化器等排氣后處理技術(shù)三個方面，介紹了降低汽車排放的理論和實用技術(shù)，以及國外一些很有應(yīng)用前景的排放控制技術(shù)研究前沿。從社會和經(jīng)濟(jì)的角度對不同治理技術(shù)，包括電子控制燃油噴射系統(tǒng)、三效催化轉(zhuǎn)化器及其評價和匹配技術(shù)、催化劑的研制和試驗室評價等排放治理中的重大問題和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了說細(xì)論述；可見,汽車尾氣已經(jīng)成為大氣污染的首要污染源?？刂茩C(jī)動車排放污染，治理大氣污染已經(jīng)成為刻不容緩的重要任務(wù)。根據(jù)國家政府對

4、汽車尾氣排放控制的總體規(guī)劃，2000年達(dá)到歐洲1號標(biāo)準(zhǔn)，2004年達(dá)到歐洲2號，2007年達(dá)到歐洲3號，2010年與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌。汽車排污標(biāo)準(zhǔn)正變得愈來愈嚴(yán)格?？刂七@種高排放增長率的最有效途徑就是降低單車排放量。機(jī)動車中占最大比例的是汽車，汽車尾氣催化凈化正日益成為一項極其重要的環(huán)保產(chǎn)業(yè)。尤其是隨國家有關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的出臺和2008年北京申奧工作的展開，控制汽車污染，發(fā)展有效的汽車尾氣凈化技術(shù)顯得尤為重要。隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，汽車工業(yè)已成為我國的支柱產(chǎn)業(yè)之一。因此必須采取有效措施進(jìn)行治理。第1章 汽車尾氣排放污染的危害汽車發(fā)動機(jī)排氣中包含許多成分，其基本成分是二氧化碳（co2）、水蒸氣（h2o

5、）、過剩的氧氣（o2）以及存留下的氮?dú)猓╪2）等，它們是燃料和空氣完全燃燒后的產(chǎn)物，從毒物學(xué)的觀點看排氣中的這些成分是無害的。除上述基本成分外，汽車發(fā)動機(jī)排氣中還含有不完全燃燒的產(chǎn)物和燃燒反應(yīng)的中間產(chǎn)物，包括一氧化碳（co）、碳?xì)浠衔铮╤c）、氮氧化物（nox）、二氧化硫（so2）、固體顆粒（鉛及鉛化物、碳煙）及醛類等。這些成分的質(zhì)量總和在汽車發(fā)動機(jī)排氣中所占的比例不大，例如汽油機(jī)只占5，柴油機(jī)還不到1，但它們中大部分是有害的，有強(qiáng)烈刺激性的臭味，或有致癌作用，因此被列為有害排放物。 1.1汽車排放對人體的危害 汽車排放的主要污染物中含有大量的一氧化碳（co）、碳?xì)浠衔铮╤c）、氮氧化合物

6、（nox）硫化物和微粒物（由碳煙、鉛氧化物等重金屬氧化物和煙灰等組成）。這些物質(zhì)對人體健康存在著很大的威脅。 在內(nèi)然發(fā)動機(jī)中，co是空氣不足或其他原因造成不完全燃燒時，所產(chǎn)生的一種無色、無味的氣體。co吸入人體后，非常容易和血液中的血紅蛋白結(jié)合，它的親和力是氧的300倍。因此，肺里的血紅蛋白不與氧結(jié)合而與co結(jié)合，致使人體缺氧，引起頭痛、頭暈、嘔吐等中毒癥狀，嚴(yán)重是造成死亡。co的容許限度規(guī)定為8h內(nèi)100ppm。如1h內(nèi)吸入500ppm的co，就會出現(xiàn)中毒癥狀，并危害中樞神經(jīng)系統(tǒng)，造成感覺、反應(yīng)、理解、記憶等機(jī)能障礙，嚴(yán)重時引起神經(jīng)麻痹。如1h內(nèi)吸入1000ppm的co，就會發(fā)生死亡。 hc

7、是指發(fā)動機(jī)廢氣中的未燃部分，還包括供油系中燃料的蒸發(fā)和滴漏。單獨(dú)的hc只有在濃度相當(dāng)高的情況下才會對人體產(chǎn)生影響，一般情況下作用不大，但它卻是產(chǎn)生光化學(xué)煙霧的重要成分。 nox是發(fā)動機(jī)大負(fù)荷工作時大量產(chǎn)生的一種褐色的有臭味的廢氣。發(fā)動機(jī)廢氣剛一排出時，氣內(nèi)存在的no毒性較小，但no很快氧化成毒性較大的no2等其他氮氧化合物。這些氮氧化合物，我們統(tǒng)稱為nox。nox進(jìn)入肺泡后能形成亞硝酸和硝酸，對肺組織產(chǎn)生劇烈的刺激作用。亞硝酸鹽則能與人體內(nèi)的血紅蛋白結(jié)合，形成變性血紅蛋白，可在一定程度上導(dǎo)致組織缺氧。3.5ppm的no2作用1h即可對人產(chǎn)生有害影響，而0.5ppm的no2作用1h可對自然界中的

8、某些敏感植物產(chǎn)生毒害作用。nox與hc受陽光中紫外線照射后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成光化學(xué)煙霧。當(dāng)光化學(xué)煙霧種的光化學(xué)氧化劑超過一定濃度時，具有明顯的刺激性。它能刺激眼結(jié)膜，引起流淚并導(dǎo)致紅眼癥，同時對鼻、咽、喉、器官積肥不均有刺激作用，能引起急性喘息癥。 發(fā)動機(jī)廢氣中的鉛化合物是為了改善汽油的抗暴性而加入的，他們以顆粒裝排入大氣中，是污染大氣的有害物質(zhì)。當(dāng)人們吸入含有鉛微粒的空氣時，鉛逐漸在人體內(nèi)積累。當(dāng)積累量達(dá)到一定程度時，鉛將阻礙血液中紅血球的生長，使心、肺等處發(fā)生病變；侵入大腦時則引起頭痛，出現(xiàn)一種精神病的癥狀。炭煙是柴油發(fā)動機(jī)燃料燃燒不完全的產(chǎn)物，其內(nèi)含有大量的黑色炭顆粒。炭煙能影響道路上的

9、能見度，并因含有少量的帶有特殊臭味的乙醛，往往引起人們惡心和頭暈.廢氣中的硫化物易被濕潤的粘膜表面吸收生成亞硫酸、硫酸。對眼及呼吸道粘膜有強(qiáng)烈的刺激作用。大量吸入可引起肺水腫、喉水腫、聲帶痙攣而致窒息。輕度中毒時，發(fā)生流淚、畏光、咳嗽，咽喉灼痛等；嚴(yán)重中毒可在數(shù)小時 內(nèi)發(fā)生肺水腫；極高濃度吸入可引起反射性聲門痙攣而致窒息。皮膚或眼接觸發(fā)生炎癥或灼傷。慢性影響：長期低濃度接觸，可有頭痛、頭昏、乏力等全身癥狀以及慢性鼻炎、咽喉炎、支氣管炎、嗅覺及味覺減退等。少數(shù)工人有牙齒酸蝕癥。除以上幾種物質(zhì)外，還有臭氣。它由多種成分組成，除了、有臭味外，主要就是燃料的不完全燃燒產(chǎn)物，如甲醛、丙烯醛等。當(dāng)汽車停留

10、在街道路口時，產(chǎn)生這些物質(zhì)較多，它能刺激眼睛的粘膜。1.2 汽車排放污染對環(huán)境的破壞0.5ppm的no2作用1h可對自然界中的某些敏感植物產(chǎn)生毒害作用。nox與hc受陽光中紫外線照射后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧還具有損害植物、降低大氣能見度、損壞橡膠制品等危害。hc也是產(chǎn)生光化學(xué)煙霧的重要成分。光化學(xué)煙霧是由于汽車尾氣和工業(yè)廢氣排放造成的，一般發(fā)生在濕度低、氣溫在2432度的夏季晴天的中午或午后。汽車尾氣中的烯烴類碳?xì)浠衔锖投趸╪o2）被排放到大氣中后，在強(qiáng)烈的陽光紫外線照射下，會吸收太陽光所具有的能量。這些物質(zhì)的分子在吸收了太陽光的能量后，會變得不穩(wěn)定起來，原有的化學(xué)鏈

11、遭到破壞，形成新的物質(zhì)。這種化學(xué)反應(yīng)被稱為光化學(xué)反應(yīng)，其產(chǎn)物為含劇毒的光化學(xué)煙霧。co2是一種無色氣體，略帶刺激性氣味，本身并沒有毒性，它的危害在于作為溫室氣體造成地球表面溫度升高，也就是所謂的溫室效應(yīng)。會使全球氣溫上升、南北極冰層溶化；海平面上升；大陸腹地沙漠趨勢加劇，是人類和動植物賴以生存的生態(tài)環(huán)境遭到破壞。因此近年來對co2的控制也已上升為汽車排放研究的重要課題。有資料表明，在全球co2的排放中，有14來自于以內(nèi)燃發(fā)動機(jī)為動力的交通工具。 為了擺脫溫室效應(yīng)的嚴(yán)重后果，世界各國正在開發(fā)各種高性能的汽車發(fā)動機(jī)，以降低燃料消耗和co2排放.由汽車尾氣排放引起的鉛污染問題凸現(xiàn)。由于我國主要使用含

12、鉛汽油，在19951998年期間，上海因汽車燃用含鉛汽油向環(huán)境中排放了鉛1381噸。2002年廣州市由汽車尾氣向環(huán)境中排放了鉛302.9噸，占全國總排放量的19.94。北京郊區(qū)安蘭公路兩側(cè)30米內(nèi)的蔬菜含鉛量達(dá)0.153.88mgkg，明顯超出正常的含鉛背景值范圍。2002年上海市對10個交通路口的監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，多數(shù)監(jiān)測點出現(xiàn)鉛含量超標(biāo)的現(xiàn)象，最大超標(biāo)倍數(shù)為2.3倍第2章 汽車尾氣污染物的主要成分及其生成機(jī)理2.1廢氣污染物的主要成分 汽車排放的主要污染物是：一氧化碳（co）、碳?xì)浠衔铮╤c）、氮氧化合物（nox）硫化物和微粒物（由碳煙、鉛氧化物等重金屬氧化物和煙灰等組成）。 就co來說，如果把

13、汽油發(fā)動機(jī)co排放量當(dāng)作1的話，則液化氣發(fā)動機(jī)的co排放量為1/2，而柴油發(fā)動機(jī)的co排放量為1/100?？梢钥闯?，柴油發(fā)動機(jī)與其有發(fā)動機(jī)相比，其co排出量要小得多。而且，柴油發(fā)動機(jī)的hc排出量也較少，但nox排出量則和汽油機(jī)差不多，且會排出令人討厭的黑煙。汽車有害氣體主要從下述途徑排入大氣：以hc為主要成分（約占hc總排量的25%），并含有co等其他成分的竄氣，從曲軸箱排出； 在不同運(yùn)行工況，從發(fā)動機(jī)廢氣排出不同成分的co、hc（約占hc總排量的55%）及nox等有害氣體； 汽油從油箱、化油器浮子室及油泵接頭處蒸發(fā)，散發(fā)出hc（約占hc總排量的20%）。 2.2廢氣污染物的生成機(jī)理汽車內(nèi)燃機(jī)

14、排氣所造成的公害，對汽油機(jī)而言，co、hc和nox是主要的有害成分，而光化學(xué)煙霧是由hc和nox轉(zhuǎn)化而成的；對柴油機(jī)而言，co和hc比汽油機(jī)少得多，nox約為汽油機(jī)的，而炭煙卻比汽油機(jī)大得多，是主要的有害成分?？杖急?af)：是指可燃混合氣中空氣與燃料的質(zhì)量比。理論上，1kg汽油完全燃燒需要空氣14.7kg。故對于汽油機(jī)而言，空燃比為14.7的可燃混合氣可成為理論混合氣。若可燃混合氣的空燃比小于14.7，則意味著其中汽油含量有余（亦即空氣量不足），可稱之為濃混合氣。同理，空燃比大于14.7的可燃混合氣則可稱為稀混合氣，應(yīng)當(dāng)指出，對于不同的燃料，其理論空燃比數(shù)值是不同的。 過量空氣系數(shù)（）：=燃

15、燒1kg燃料所實際供給的空氣質(zhì)量完全燃燒1kg燃料所需的理論空氣質(zhì)量 由此定義表達(dá)式可知：無論使用何種燃料，凡過量空氣系數(shù)=1的可燃混合氣即為理論混合氣；1的為濃混合氣；1的則為稀混合氣。2.2.1一氧化碳的產(chǎn)生機(jī)理對于汽油機(jī)，根據(jù)燃燒化學(xué)反應(yīng)，在不同空燃比af下，燃燒產(chǎn)物各成分的計算值如圖1所示。 理論上當(dāng)過量空氣系數(shù)=1（af14.8）時，燃料完全燃燒，其產(chǎn)物為co2和h2o。 當(dāng)空氣不足，af14.8時，則有部分燃料不能完全燃燒，生成co。所以，co的排出濃度基本上受空燃比所支配，圖2為汽油機(jī)空燃比與排氣濃度變化關(guān)系，與圖1是一致的。 理論上當(dāng)=1以上時，排氣中不存在co，而代之產(chǎn)生o2

16、。實際上由于混合、分配不均勻，在排氣中還含有少量co。即使混合氣混合的很均勻，由于燃燒后的溫度很高，已經(jīng)生成的co2也會由于一小部分被分解成co和o2，h2o也會部分被分解成o2和h2，生成的h2也會使co2還原成co，所以，排氣中總會有少量co存在。2.2.2 碳?xì)浠衔铮╤c）的產(chǎn)生機(jī)理汽油是由多種成分hc所組成，如果完全燃燒將生成co2和h20。但是汽油的燃燒很復(fù)雜，任何發(fā)動機(jī)都可能發(fā)生不完全燃燒，在排氣中都會有少量hc存在。因為為了提高發(fā)動機(jī)的最大功率，常使發(fā)動機(jī)在1（af=12.5-13.0）濃棍合氣情況下工作。在低負(fù)荷時，由于氣缸內(nèi)殘余廢氣較多，為了不使燃燒速度過低，也在1情況下工

17、作。由于1是空氣量不足，所以要發(fā)生不完全燃燒。 在汽油機(jī)中用電火花點火，由火焰?zhèn)鞑グ鸦旌蠚鉄?，但緊靠燃燒室壁面附近的混合氣層，由于缸壁得冷卻形成激冷層，使火焰?zhèn)鞑ソK止而熄滅，因此激冷層的混和氣不能完全氧化燃燒，從而有許多未燃的hc也要排出來。 從燃燒化學(xué)考慮，汽油的氧化燃燒是很復(fù)雜的，不是一下子就能反應(yīng)成co2和h2o的，以辛烷c8h18為例： c8h18+12.5o28 co2+9 h2o 一個氣態(tài)的汽油分子c8h18，完全氧化需要12.5個o2分子，此外還夾著47個n2分子來干擾c8h18與o2的反應(yīng)。不可能想象一個c8h18分子同時碰到12.5個o2分子而一下子生成co2和h2o。一般

18、氣態(tài)反應(yīng)，兩個分子互相碰撞的機(jī)會較多，三個分子同時碰撞在一起的機(jī)會已很少。所以汽油分子的反應(yīng)過程必須是經(jīng)過一連串的反應(yīng)而達(dá)到最終生成物co2和h2o，在反應(yīng)的不同階段，存在著不同的中間生成物。這些中間生成物，若進(jìn)一步氧化的條件不適宜，就可能生成為部分氧化物而排出。由此可以理解，為什么在排氣中總有少量的過氧化物：醛、酮等。 總之，排氣中的hc是燃料不完全燃燒或部分被分解的產(chǎn)物。含有飽和烴、不飽和烴、芳烴及部分含氧化合物（如醛、酮、酸等），成分復(fù)雜，組成變化也很大。有人曾從排氣的hc中分析出200多種不同成分的碳?xì)浠衔铩?.2.3 氮氧化合物（nox）的產(chǎn)生機(jī)理關(guān)于nox的生成機(jī)理，國外已進(jìn)行大

19、量研究，其研究結(jié)果不僅對汽油機(jī)而且對柴油機(jī)也很有用，摘要地介紹如下。在較低的溫度下，n2和o2生成no的機(jī)理可以認(rèn)為是簡單的雙分子反應(yīng)，即n2+o2-2 no 但是在高溫時，no的生成機(jī)理按澤爾多維奇(zeldovich)反應(yīng)所至配，有以下兩個反應(yīng)：n2+o2- no+n（k1、k-1） n+ o2- no+o（k2、k-2） 式中 k1、k-1、k2、k-2-分別為正逆反應(yīng)的速度常數(shù)，其數(shù)值示于表1。 這些反應(yīng)是連鎖反應(yīng)，分子狀態(tài)的氮和原子狀態(tài)的氧碰撞，或者氧份子和氮原子碰撞而生成no。反應(yīng)是（1）左邊的o一部分由反應(yīng)式（2）右邊生成的o供給，但是大部分是依靠以下離解反應(yīng)生成的。表1 反應(yīng)速

20、度常數(shù)速度常數(shù)單位（cm3/gmol）k171018exp(-75500/rt)k-11.551018k213.3109texp(-7080/rt)k-23.2109 texp(-39100/rt)注：表內(nèi)溫度t以k為單位，r=1.986cal/gmolk 反應(yīng)式（2）的n，主?？糠磻?yīng)式（1）右邊生成的n供給。式（1）和式（2）生成的no是同數(shù)量級的。由表1可知，反應(yīng)式（1）的正反應(yīng)速度k1，顯然在很大程度上取決于溫度。式（2）k2的與溫度關(guān)系很小，但是反應(yīng)式（2）的n主要由反應(yīng)式（1）生成，所以no的生成量在很大程度上取決于溫度，并與溫度成指數(shù)關(guān)系。 另外，作為氮原子的生成機(jī)理，也提出了hc

21、燃燒生成碳?xì)浠衔镒杂苫鶗r產(chǎn)生n的可能性，例如：hc+n2一chn+n，但多數(shù)不予考慮。至于生成no的其它機(jī)理還有藍(lán)沃埃（lavoie）等提出更復(fù)雜的經(jīng)過oh自由基反應(yīng)生成。但這些反應(yīng)不是主要反應(yīng)。生成no的因素有以下三點：溫度：隨著高溫的形成，no平衡濃度也高，而且生成速度也加快了，特別有氧存在時溫度是重要的。 氧的濃度：在氧氣不足的條件下，即使溫度高，no也被抑制了。 滯留時間：因為no的生成反應(yīng)比燃燒反應(yīng)緩慢，所以即使在高溫條件下，如果停留時間短的話，no的生成量也可被抑制。 這些結(jié)論對于汽油機(jī)和柴油機(jī)都是適用的，這些結(jié)論可以從實踐得到的圖2得到證明，當(dāng)af稍大于理論混合比時，燃燒室溫度

22、最高，并且還有過剩的o2，所以生成no濃度最大，當(dāng)af小于理論混合比時，由于缺氧，no的生成量隨著af減小而下降。相反當(dāng)af大于理論混合比時，因燃燒室溫度降低，所以no生成量很快下降。 綜上所述，在內(nèi)燃機(jī)中為了降低no的生成量，就必須降低燃燒室火焰高峰溫度；在產(chǎn)生no階段，使o2處于低濃度；縮短燃燒氣體在高溫下停留的時間。凡是影響這三個方面的因素，都改變no的生成量。其中，燃燒室溫度可以衡量燃燒狀態(tài)的好壞，也是影響no生成量的支配因素。下面討論其影響因素。2.2.4、碳煙的產(chǎn)生機(jī)理 汽油機(jī)排煙可分為白煙、藍(lán)煙和黑煙三種。不同的煙色形成的原因不同，有的研究認(rèn)為起決定作用的是溫度；在250以下形成

23、的煙通常是白色的；從250到著火溫度形成藍(lán)煙；黑煙只在著火后才出現(xiàn)。1.白煙 適合在低溫起動不久及怠速工況時發(fā)生。此時，氣缸中溫度較低，著火不好，未經(jīng)燃燒的燃料和潤滑油呈液滴狀態(tài)，直徑在1.3m左右，隨廢氣排出而形成白煙。當(dāng)氣缸磨損加大，竄氣、竄油時，使白煙增多。2.藍(lán)煙（青煙） 通常在柴油機(jī)尚未完全預(yù)熱或低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時發(fā)生。此時，燃燒室溫度較低，約600以下，燃燒著火性能不好，部分燃料和竄入燃燒室的潤滑油未能完全燃燒，其中大部分是已蒸發(fā)的油，再凝結(jié)而成微粒狀態(tài)，直徑比白煙小，在0.4m以下，隨廢氣排出而成藍(lán)煙。這種煙的藍(lán)色是此種大小微粒由藍(lán)色光折射而成的。排出藍(lán)煙時，同時有燃燒不完全的中間產(chǎn)物

24、（如甲醛等）排出，因而藍(lán)煙常常帶有刺激性臭味。3.黑煙 通常在柴油機(jī)大負(fù)荷時發(fā)生，例如當(dāng)汽車加速，爬坡及超負(fù)荷時排氣就冒黑煙。在柴油機(jī)發(fā)展初期到高速強(qiáng)化地今天，柴油機(jī)黑煙的排出，仍然是一個限制功率的突出問題，而且黑煙帶有的臭味及煙霧給人以直接的不愉快的厭惡感。因此對黑煙的形成，各國早已作了大量的工作，但對其生成機(jī)理說法不一。一般認(rèn)為，黑煙也是不完全燃燒的產(chǎn)物，是燃料的氫先燃燒完了的中間產(chǎn)物。當(dāng)柴油機(jī)高負(fù)荷時，噴如燃燒室的燃料增多，由于柴油機(jī)混合氣形成不均勻，即使平均過量空氣系數(shù)1，仍不可避免產(chǎn)生局部地區(qū)空氣不足，此時燃燒室溫度又較高，燃料在高溫缺氧情況下，由裂解過程釋出并經(jīng)聚合過程形成碳煙。

25、碳煙不是純碎的碳，而是一種聚合體，其主要成分隨柴油機(jī)負(fù)荷不同稍有改變，一般含c85%-95%，o24%-8%及少量的h2和灰粉。也有人認(rèn)為碳煙是石墨結(jié)晶，由直徑0.05m左右微粒附聚成0.1-10m的多孔性碳粒構(gòu)成。2.2.5 so的生成機(jī)理二氧化硫（so2）。排氣中so2的含量與燃料中的含硫量有關(guān)。一般來說，柴油機(jī)比汽油機(jī)中的so2要多些。so2對汽車發(fā)動機(jī)使用催化凈化裝置有破壞作用，即使少量的so2堆積在催化劑的表面，也會降低催化劑的使用壽命。同時so2是生成柴油機(jī)排氣微粒的原因之一。但總的來說，與其他發(fā)生源（如燃煤）相比，汽車排放的so2所占的比例很小。從大氣污染角度看，不是汽車排放的主

26、要問題。第3章 汽車尾氣排放污染的控制措施3.1 控制汽車排放污染的管理措施汽車排放控制管理體系和相應(yīng)法規(guī)的建立和健全，是正確有效地實施管理對策的根本保障。是對汽車尾氣污染控制的必要方式。311 車輛排放控制管理體系（1） 汽車環(huán)保認(rèn)證程序（epa）包括制造廠以書面形式相政府主管機(jī)關(guān)提出申請，并附上報告、車輛有關(guān)的說明書、技術(shù)參數(shù)、實驗規(guī)格及有關(guān)數(shù)據(jù)和資料，并提交車輛或發(fā)動機(jī)運(yùn)行50000mile或1500h的耐久性實驗排氣檢測結(jié)果。主管機(jī)關(guān)審查認(rèn)證申請資料后，選擇實驗樣車或樣機(jī)，進(jìn)行epa法規(guī)要求的試驗，試驗結(jié)果如符合epa法規(guī)要求，則認(rèn)為該車型或發(fā)動機(jī)通過認(rèn)證。并給予官方公布。（2） 聯(lián)邦

27、汽車安全型式認(rèn)證程序：汽車制造廠按照安全法規(guī)的規(guī)定進(jìn)行檢查和嚴(yán)正，并將檢驗報告、產(chǎn)品說明書及其有關(guān)材料上報政府主管機(jī)關(guān)。主管機(jī)關(guān)根據(jù)呈上來的材料依照法規(guī)進(jìn)行審查核實，與法規(guī)相符則認(rèn)為通過安全人證，并在聯(lián)邦注冊公諸于市眾。為確保車輛符合機(jī)動車產(chǎn)品安全法規(guī)要求，主管機(jī)關(guān)隨時可以進(jìn)一步核實制造廠的鑒定實驗數(shù)據(jù)和其他證據(jù)資料，檢查以在使用中或正在制造中的任何階段的車輛和裝備，進(jìn)行選擇性堅定實驗，以及采取其他必要的檢查和調(diào)查手段等。如斷定不符，則要求制造廠限期休整，并對已售的車輛實施回調(diào)。 312 在用車檢查和維護(hù)（i/m）制度 在用車的檢查和維護(hù)制度，簡稱i/m制度，是削減在用車污染排放最重要的手段。

28、i/m制度通過對機(jī)動車進(jìn)行定期和不定期的排放檢測，促進(jìn)機(jī)動車的正常維護(hù)，防止人為對排放控制系統(tǒng)的損壞，保持車輛處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，從而減少污染物的排放。i/m制度是對新車實行強(qiáng)制性排放標(biāo)準(zhǔn)的有效補(bǔ)充。 i/m制度有兩個目的：一是發(fā)現(xiàn)因調(diào)整不當(dāng)或機(jī)械故障導(dǎo)致的高排放車輛；第二是發(fā)現(xiàn)控制設(shè)備的非正常工作和人為破壞，確定機(jī)動車的故障根源，便于對車輛進(jìn)行維修，并督促車主加強(qiáng)維護(hù)，使得在整個汽車使用生命周期中排放控制系統(tǒng)始終有效。大量的調(diào)查分析表明，在用車排放的大部分污染物來自一小部分高排放車輛。據(jù)統(tǒng)計，在用車中5%的高排放車的污染物排放占總排放量的25%，20%的車輛的排放量占到總排放量的50%。對于

29、沒有特殊排放控制的化油機(jī)車，這一影響主要表現(xiàn)hc和co上，調(diào)整好與壞的車輛，其排放差值可達(dá)4倍。對安裝了催化轉(zhuǎn)化器等排放控制系統(tǒng)的更先進(jìn)的車型，部分高排放車輛的污染物排放甚至高出5倍以上。因此，通過i/m制度發(fā)現(xiàn)高排放車輛，對削減在用車污染排放非常有效。比如催化器或氧傳感器損壞，雖然不影響駕駛性能，但可使尾氣中hc和co的排放增加20倍以上，no化合物增加35倍；柴油機(jī)的噴射系統(tǒng)損壞，至少使得顆粒物排放增加20倍以上。通過發(fā)現(xiàn)維護(hù)不善的車輛并予以修理，平均可降低排放30%-50%。但由于i/m制度的配套政策和實施機(jī)構(gòu)達(dá)不到理想狀態(tài)，極少有實際的i/m制度能實現(xiàn)完全的削減潛力。一套成功的i/m制

30、度應(yīng)該包括繁榮技術(shù)要素有：（1） 合適的檢測程序，并設(shè)定必要的檢查內(nèi)容。（2） 對不合適車輛的強(qiáng)制實施機(jī)制。（3） 加強(qiáng)維修程序管理和機(jī)械技能培訓(xùn)。（4） 檢測數(shù)據(jù)收集和定期的質(zhì)量考核。（5） 對車種和車齡進(jìn)行優(yōu)化，注重老舊車的檢測（5） 對檢測員和修理工進(jìn)行技能控制。（6） 進(jìn)行周期性的評估以發(fā)現(xiàn)和解決問題。3.1.3 擔(dān)保、監(jiān)督與回調(diào)制度 汽車制造商在規(guī)定的耐久行程里程內(nèi)必須對汽車的排放質(zhì)量負(fù)責(zé)。如果車主一直按照廠家要求的詳細(xì)說明書進(jìn)行使用、維護(hù)、保養(yǎng)，若在規(guī)定期限內(nèi)發(fā)現(xiàn)某一與排放有關(guān)的零部件出現(xiàn)故障，從而影響到汽車的排放性能，則制造商必須根據(jù)擔(dān)保制度的規(guī)定，對機(jī)動車進(jìn)行免費(fèi)維修。若故障出

31、現(xiàn)的次數(shù)超過規(guī)定的比例，經(jīng)過嚴(yán)格的測試后被確認(rèn)為缺陷車，制造商必須將所生產(chǎn)和銷售的該車型全部車輛回收，并采取修理、更換或賠償?shù)姆绞絹砑m正車輛存在的缺陷，保證經(jīng)認(rèn)證的車輛安全行駛，污染排放合格。因排放超標(biāo)被回調(diào)而產(chǎn)生的額外花費(fèi)和消費(fèi)者的不滿，會督促汽車制造商去開發(fā)更耐久、更有效的排放控制系統(tǒng)，并建立比法定標(biāo)準(zhǔn)限值嚴(yán)格很多的內(nèi)部排放目標(biāo)。大多數(shù)汽車制造商將機(jī)動車設(shè)計成為有把握的排放量與標(biāo)準(zhǔn)間至少有30%的裕度，以留給使用過程中一個合理的損壞允許度。例如，為保證在用車符合no化合物排放量的標(biāo)準(zhǔn)，大多數(shù)生產(chǎn)廠家將建立一個0.1/mile的開發(fā)目標(biāo)作為no化合物排放的控制指標(biāo)，結(jié)果在用車的排放性能便大大

32、改善了。3.2 控制汽車排放污染的技術(shù)措施3.2.1 內(nèi)燃機(jī)自身技術(shù)的改進(jìn)在汽油機(jī)上通過推遲噴油提前角可以有效地抑制no化合物的排放，且方法簡便易行。柴油機(jī)噴油時間延遲使一氧化碳化合物排放量下降的原因與汽油機(jī)并不完全相同，主要原因有兩個。一是使燃燒過程避開上止點進(jìn)行，燃燒等容度下降。因而燃燒溫度下降。二是越接近上止點噴油，缸內(nèi)空氣溫度越高，燃油一旦噴入汽缸內(nèi)便很快蒸發(fā)混合并著火，即著火落后期可以縮短，燃燒初期的放熱速率降低，導(dǎo)致燃燒溫度降低。這兩種原因都起到了一直氮氧化合物生成的作用。對比圖中噴油提前角等于零下十五度和零下五度時的缸內(nèi)溫度、壓力及燃燒放熱率可以看出，隨著燃油提前角的的推遲，燃燒

33、溫度、壓力和放熱率峰值均秒下降。 但過分推遲噴油提前角，如圖中又上止點繼續(xù)推遲時，氮氧化合物排放反而上升。這主要是由于著火落后氣的過分延長，使燃燒初期的放熱速率反而大幅度上升的原因?？傊七t燃油提前角對降低氮氧化合物的效果是有限的，過分推遲，往往會犧牲燃油經(jīng)濟(jì)性和碳煙及微粒排放特性，即出現(xiàn)典型的trade-off的關(guān)系。為此，推遲噴油提前角最好是與其他加速燃燒的促使并用，如高壓噴射或加強(qiáng)缸內(nèi)氣體運(yùn)動，以防止其他性能的惡化。3.2.2汽車燃料的改進(jìn)車用油品的質(zhì)量對車輛的排放性能有很大影響，尤其是對采用閉環(huán)三元催化凈化技術(shù)的先進(jìn)車型。各地應(yīng)從以下方面提高油品的質(zhì)量：1) 針對影響機(jī)動車排放性能的

34、燃料特性如飽和蒸汽壓、硫含量、鉛含量等，應(yīng)確保符合標(biāo)準(zhǔn)的限值要求。2) 對燃料中影響排放凈化系統(tǒng)正常工作的雜質(zhì), 如硅、錳、鐵、釩等，必須確保低于限值要求，不得人為加入。3) 對車用柴油中的硫含量，也應(yīng)按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格控制。此外，尋找替代燃料也是減少汽車排放有還物質(zhì)的有效途徑。目前的常規(guī)燃料主要是汽油和柴油，但已經(jīng)有許多國家的研究機(jī)構(gòu)把目光轉(zhuǎn)向代用燃料液化石油氣（lpg）、壓縮天然氣（cng）和甲醛等。替代燃料有保存原油產(chǎn)品和保護(hù)能源的潛力，同時它又能有效地削減機(jī)動車的污染物排放。當(dāng)然，我們應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，在許多情況下采用常規(guī)燃料輔以先進(jìn)的排放控制技術(shù)，往往會收到更經(jīng)濟(jì)的控制效果，未來會選取哪一類

35、燃料將取決于經(jīng)濟(jì)因素。在中短期內(nèi)，全球汽車制造商將繼續(xù)重視汽油機(jī)和柴油機(jī)仍然具備的巨大潛力，并與石油行業(yè)共同開發(fā)環(huán)保型“特殊”燃料，例如源于天然氣或生物質(zhì)的燃料。同時，戴姆勒-克萊斯勒積極致力于開發(fā)混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，將其作為運(yùn)用燃料電池汽車實現(xiàn)零污染排放交通運(yùn)輸?shù)倪^渡性解決方案。進(jìn)一步優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)在未來多年中，內(nèi)燃機(jī)將繼續(xù)占據(jù)汽車市場的主導(dǎo)地位，因此不斷改進(jìn)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)是有效的短期解決方案。3.2.3 廢氣再循環(huán)(egr) 廢氣再循環(huán)(egr)系統(tǒng)用于降低廢氣中的氧化氮(nox)的排出量。氮和氧只有在高溫高壓條件下才會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，發(fā)動機(jī)燃燒室內(nèi)的溫度和壓力滿足了上述條件，在強(qiáng)制加速期間更是如此。

36、當(dāng)發(fā)動機(jī)在負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時，egr閥開啟，使少量的廢氣進(jìn)入進(jìn)氣歧管，與可燃混合氣一起進(jìn)入燃燒室。怠速時egr閥關(guān)閉，幾乎沒有廢氣再循環(huán)至發(fā)動機(jī)。汽車廢氣是一種不可燃?xì)怏w(不含燃料和氧化劑)，在燃燒室內(nèi)不參與燃燒。 它通過吸收燃燒產(chǎn)生的部分熱量來降低燃燒溫度和壓力，以減少氧化氮的生成量。進(jìn)入燃燒室的廢氣量隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的增加而增加。 egr系統(tǒng)的主要元件是數(shù)控式egr閥，數(shù)控式egr閥安裝在右排氣歧管上，其作用是獨(dú)立地對再循環(huán)到發(fā)動機(jī)的廢氣量進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，而不管歧管真空度的大小。 egr閥通過3個孔徑遞增的計量孔控制從排氣歧管流回進(jìn)氣歧管的廢氣量，以產(chǎn)生7種不同流量的組合。每個計量孔都由1個

37、電磁閥和針閥組成，當(dāng)電磁閥通電時，電樞便被磁鐵吸向上方，使計量孔開啟。旋轉(zhuǎn)式針閥的特性保證了當(dāng)egr閥關(guān)閉時，具有良好密封性。 egr閥通常在下列條件下開啟：1.發(fā)動機(jī)暖機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。2.轉(zhuǎn)速超過怠速。ecm根據(jù)發(fā)動機(jī)冷卻水溫傳感器、節(jié)氣門位置傳感器和空氣流量傳感器來控制egr系統(tǒng)。1.作用廢氣再循環(huán)(egr)系統(tǒng)用于降低廢氣中的氧化氮(nox)的排出量。氮和氧只有在高溫高壓條件下才會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，發(fā)動機(jī)燃燒室內(nèi)的溫度和壓力滿足了上述條件，在強(qiáng)制加速期間更是如此。當(dāng)發(fā)動機(jī)在負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時，egr閥開啟，使少量的廢氣進(jìn)入進(jìn)氣歧管，與可燃混合氣一起進(jìn)入燃燒室。怠速時egr閥關(guān)閉，幾乎沒有廢氣再循環(huán)至發(fā)動機(jī)

38、。汽車廢氣是一種不可燃?xì)怏w(不含燃料和氧化劑)，在燃燒室內(nèi)不參與燃燒。 它通過吸收燃燒產(chǎn)生的部分熱量來降低燃燒溫度和壓力，以減少氧化氮的生成量。進(jìn)入燃燒室的廢氣量隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的增加而增加。2.工作原理egr系統(tǒng)的主要元件是數(shù)控式egr閥，數(shù)控式egr閥安裝在右排氣歧管上，其作用是獨(dú)立地對再循環(huán)到發(fā)動機(jī)的廢氣量進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，而不管歧管真空度的大小。 egr閥通過3個孔徑遞增的計量孔控制從排氣歧管流回進(jìn)氣歧管的廢氣量，以產(chǎn)生7種不同流量的組合。每個計量孔都由1個電磁閥和針閥組成，當(dāng)電磁閥通電時，電樞便被磁鐵吸向上方，使計量孔開啟。旋轉(zhuǎn)式針閥的特性保證了當(dāng)egr閥關(guān)閉時，具有良好密封性。發(fā)

39、動機(jī)控制電腦即ecu根據(jù)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷(節(jié)氣門開度)、溫度、進(jìn)氣流量、排氣溫度控制電磁閥適時地打開，進(jìn)氣管真空度經(jīng)電磁閥進(jìn)入egr閥真空膜室，膜片拉桿將egr閥門打開，排氣中的少部分廢氣經(jīng)egr閥進(jìn)入進(jìn)氣系統(tǒng)，與混合氣混合后進(jìn)入氣缸參與燃燒。少部分廢氣進(jìn)入氣缸參與混合氣的燃燒，降低了燃燒時氣缸中的溫度，因nox是在高溫富氧的條件下生成的，故抑制了nox的生成，從而降低了廢氣中的nox的含量。但是，過度的廢氣參與再循環(huán)，將會影響混合氣的著火、性能，從而影響發(fā)動機(jī)的動力性，特別是在發(fā)動機(jī)怠速、低速、小負(fù)荷及冷機(jī)時，再循環(huán)的廢氣會明顯地影響發(fā)動機(jī)性能。所以，當(dāng)發(fā)動機(jī)在怠速、低速、小負(fù)荷 及冷機(jī)時

40、，ecu控制廢氣不參與再循環(huán)，避免發(fā)動機(jī)性能受到影響；當(dāng)發(fā)動機(jī)超過一定的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷及達(dá)到一定的溫度時，ecu控制少部分廢氣參與再循環(huán)，而且，參與再循環(huán)的廢氣量根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、溫度及廢氣溫度的不同而不同，以達(dá)到廢氣中的nox最低。3.2.4三元催化技術(shù)三元催化轉(zhuǎn)化器是將機(jī)車、汽車引擎燃燒后所排放的co(一氧化碳)、hc(碳?xì)浠衔?、及nox（氮氧化物）等有害成份，在排氣管中催化轉(zhuǎn)換成無毒害的co(二氧化碳)、ho(水)和n（氮?dú)猓┰谂欧诺酱髿庵?，達(dá)到凈化的功效。見圖（1）圖（1）1.技術(shù)概述 汽車以三種方式向大氣排放污染物：尾氣排放、曲軸箱通風(fēng)和燃油蒸發(fā)。其中尾氣排放影響最大，其主要污染

41、成分是co，hc和nox，汽車尾氣三元催化轉(zhuǎn)化器（簡稱催化器）是安裝于汽車排氣系統(tǒng)中的最重要的機(jī)外凈化裝置，它可將這些有害氣體通過氧化和還原作用轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害的co2，h2o和n2。 催化器中心是多空蜂窩陶瓷載體，孔多而壁薄，使廢氣通過時有很多接觸機(jī)會，又不產(chǎn)成較大的背壓（排氣阻力）。載體材料一般是高純度的堇青石，具有適當(dāng)?shù)奈?，以便催化劑的涂附，并有極低的熱膨脹系數(shù)，以使在反復(fù)承受熱沖擊的情況下，不產(chǎn)生大的應(yīng)力變化和疲勞破損。 載體表面涂有很薄的催化劑涂層，其中直接起催化作用的主要是鉑族貴金屬（鉑pt、銠rd、鈀pd），稀土材料鈰ce和鑭la的氧化物具有儲氧功能，并有助催化的作用，將上述多種材

42、料按一定比例（配方）制成催化劑，能收到最佳的催化效果。由于貴金屬價格昂貴，催化劑中的貴金屬含量低就成了它的水平和市場競爭力的標(biāo)志。催化劑的主要技術(shù)指標(biāo)是對廢氣中三種主要有害成分的轉(zhuǎn)化效率，一般都應(yīng)在80以上，起燃溫度t50是檢驗低溫下催化劑活性的重要指標(biāo)，對冷啟動時廢氣的轉(zhuǎn)化作用有重要影響，一般在300度以下。高溫抗老化性能也是重要的技術(shù)指標(biāo)，一般在80000公里時，劣化系數(shù)應(yīng)小于12。 美國、歐洲及日本代表著當(dāng)今世界汽車工業(yè)發(fā)展潮流。美國對汽車排放控制起步早、進(jìn)程快、要求高，尤其是美國的加州，其法規(guī)是世界上最嚴(yán)格的。歐洲排放控制起步較慢，法規(guī)較松，但2005年后，排放控制也要達(dá)到美國當(dāng)時水平

43、。日本為了適應(yīng)國內(nèi)環(huán)境保護(hù)和出口國外需要，排放控制技術(shù)發(fā)展很快。三元催化技術(shù)是機(jī)外凈化最成功最有效的方法，國外應(yīng)用取得了很大的成功，目前正向低貴金屬含量、緊密偶合型、電加溫型和柴油機(jī)微?？刂频确较虬l(fā)展。 2.結(jié)構(gòu)：三元催化反應(yīng)器類似消聲器。它的外面用雙層不銹薄鋼板制成筒形。在雙層薄板夾層中裝有絕熱材料-石棉纖維氈。內(nèi)部在網(wǎng)狀隔板中間裝有凈化劑。 3.凈化劑：凈化劑由載體和催化劑組成。載體一般由三氧化二鋁制成，其形狀有球形、多棱體形和網(wǎng)狀隔板等。凈化劑實際上是起催化作用的，也稱為催化劑。催化劑用的是金屬鉑、銠、鈀。將其中一種噴涂在載體上，就構(gòu)成了凈化劑。4.三元催化反應(yīng)器的工作原理是：發(fā)動機(jī)通過

44、排氣管排氣時，co、hc、和nox三種氣體通過三元催化反應(yīng)器中的凈化劑時，增強(qiáng)了三種氣體的活性，進(jìn)行氧化-還原化學(xué)反應(yīng)。其中co在高溫下氧化成無色、無毒的二氧化碳（co2）氣體。hc化合物在高溫下氧化成水和（h2o）和co2 。nox還原成氨氣（n2）和（o2 ）。三種有害氣體變成無害氣體，使排氣得以凈化。 三元催化反應(yīng)器的使用：凡是性能較好的三元催化器及其催化劑大多為鉑(pt)、鈀(pd)、銠、(rn)等稀有金屬制成，價格昂貴。為了充分發(fā)揮三元催化器的降污效率，防止早期損壞失效，在汽車使用中應(yīng)注意以下幾個方面：（1）裝有三元催化器的汽車，不能使用含鉛汽油，尤其到外地加油時一定要注意，因為含鉛

45、油燃燒后，鉛顆粒隨廢氣排經(jīng)三元催化器時，會覆蓋在催化劑表面，使催化劑作用面積減少，從而大大降低催化器的轉(zhuǎn)換效率，這就是常說的的“三元催化器鉛中毒”，經(jīng)驗表明即使只使用過一箱含鉛汽油，也會造成三元催化器的嚴(yán)重失效，所以這一點廣大車主一定要多加注意。（2） 應(yīng)避免未燃燒的混合氣進(jìn)入催化器。三元催化器開始起作用的溫度是200攝氏度左右，最佳工作溫度在400攝氏度至800攝氏度，而超過1000攝氏度后作為催化劑的貴金屬成分自身也將會產(chǎn)生化學(xué)變化，從而使催化器內(nèi)的有效催化劑成分降低，使催化作用減弱。催化器降低碳?xì)浠衔?hc)和一氧化碳(co)這兩種有害物質(zhì)是通過在催化器內(nèi)部進(jìn)行燃燒使其轉(zhuǎn)化為水(h2o

46、)及二氧化碳(co2)而實現(xiàn)的，而這種反映會產(chǎn)生熱量，發(fā)動機(jī)工作正常情況下，這兩種成分的含量適當(dāng)，燃燒所產(chǎn)生的熱量會使催化器保持在最佳工作溫度附近，而發(fā)動機(jī)工作出現(xiàn)異常時排氣中這兩種成分的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過正常情況。因此，燃燒所產(chǎn)生的熱量有很大可能將使催化器溫度超過工作上限，從而傷害到催化劑，使催化器損壞。因此，在車輛使用過程中要注意以下幾種情況：(1) 過久的怠速空轉(zhuǎn)；(2) 點火時間過遲；(3) 個別缸失火不工作；(4) 噴油正常但啟動困難；(5) 混合氣過濃；(6) 發(fā)動機(jī)燒機(jī)油等。以上這些現(xiàn)象都會造成三元催化劑的過早損壞和失效，出現(xiàn)這些現(xiàn)象應(yīng)盡快去維修廠排除故障。 5.目標(biāo)：完成關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)

47、和新產(chǎn)品開發(fā)及推廣應(yīng)用，加速新產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化工程建設(shè)。6.主要研究內(nèi)容：低膨脹，耐高溫，高強(qiáng)度，多孔隙的蜂窩陶瓷載體；高稀土，低貴金屬含量的催化劑；催化劑的涂附技術(shù)和催化轉(zhuǎn)化器的設(shè)計制造技術(shù)；催化器與整車排放系統(tǒng)的匹配技術(shù)；緊密偶合型 、電加溫型和柴油機(jī)微?？刂拼呋骷夹g(shù)。 隨著汽油機(jī)和柴油機(jī)電子控制技術(shù)在近期內(nèi)在國內(nèi)的廣泛應(yīng)用和排放法規(guī)將進(jìn)一步加嚴(yán)，尾氣催化轉(zhuǎn)化器將在我國大量使用。325 新型片式汽車尾氣傳感器 自從1976年bosch開始研制的用于汽車尾氣排放控制的氧化鋯基氧傳感器以來，全球范圍內(nèi) 傳感器已生產(chǎn)了幾億只。 即實際空氣/燃料比與化學(xué)計量的比值，是減少汽車及其他燃燒系統(tǒng)有毒氣體排放

48、、提高燃燒效率極為重要的參數(shù)，由三元催化和 傳感器構(gòu)成的 閉環(huán)控制系統(tǒng)是減少火花點火發(fā)動機(jī)尾氣排放最為有效的方法，但是，在發(fā)動機(jī)預(yù)熱階段以及當(dāng) 遠(yuǎn)離1時，該系統(tǒng)對尾氣排放的控制效果較差。為了進(jìn)一步滿足對尾氣排放控制要求日益嚴(yán)格的需要，必需解決該系統(tǒng)目前存在的問題。解決策略主要有兩個方面。一是在預(yù)熱階段就啟動閉路模式。發(fā)動機(jī)優(yōu)先低燃料運(yùn)轉(zhuǎn)或用第二空氣泵使催化劑快速啟動，這就要求傳感器具有快速啟動能力(15s甚至80。隨著環(huán)境溫度的上升，空氣密度變小，而汽油的密度幾乎可認(rèn)為不變,因此使化油器供給的混合比r（即af）隨吸入空氣溫度的上升而變濃，圖3為一定運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，進(jìn)氣空氣溫度與混合比的關(guān)系，大致和

49、絕對溫度的方根成反比的理論相一致。2大氣壓力p的影響大氣壓力隨海拔高度而變化，由經(jīng)驗公式p=p0（1-0.02257h）5.256（kpa） 式中 h一海拔高度（km）。 當(dāng)海平面p0=100kpa時，可作出海拔高度和大氣壓力變化關(guān)系的曲線，見圖4。 當(dāng)忽略空氣中飽和水蒸氣壓時，空氣密度可用下式表示：=1.293273p/(273+t)750(kg/m3) 可以認(rèn)為空氣密度和p成正比，從簡單化油器理論可知，混合比和空氣密度的平方根成正比，即混合比 r=r01進(jìn)氣空氣溫度t。的影響 一般情況下，冬天氣溫可達(dá)-20以下，夏天在30以上，爬坡時發(fā)動機(jī)罩內(nèi)to80。隨著環(huán)境溫度的上升，空氣密度變小，而

50、汽油的密度幾乎可認(rèn)為不變,因此使化油器供給的混合比r（即af）隨吸入空氣溫度的上升而變濃，圖3為一定運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，進(jìn)氣空氣溫度與混合比的關(guān)系，大致和絕對溫度的方根成反比的理論相一致。2大氣壓力p的影響 大氣壓力隨海拔高度而變化，由經(jīng)驗公式p=p0（1-0.02257h）5.256（kpa） 式中 h海拔高度（km）。 當(dāng)海平面p0=100kpa時，可作出海拔高度和大氣壓力變化關(guān)系的曲線，見圖4。 當(dāng)忽略空氣中飽和水蒸氣壓時，空氣密度可用下式表示：=1.293273p/(273+t)750(kg/m3) 可以認(rèn)為空氣密度和p成正比，從簡單化油器理論可知，混合比和空氣密度的平方根成正比，即混合比 r

51、=r0這樣，可求得進(jìn)氣空氣壓力變化時，引起混合比的變化，見圖5。由圖示出，當(dāng)進(jìn)氣管壓力降低時，空氣密度下降，使混合比r(af)下降，從而使混合氣過濃百分率提高，這將影響co的排放。圖中實驗值稍高于理論值。進(jìn)氣管真空度的影響 當(dāng)汽車急劇減速時，發(fā)動機(jī)真空度大于負(fù)68kpa以上時，停留在進(jìn)氣系統(tǒng)中的燃料，在高真空度下急劇蒸發(fā)而進(jìn)入燃燒室，造成混合氣瞬時過濃，致使燃燒狀況惡化。co濃度將顯著增加到怠速時的濃度。4. 怠速轉(zhuǎn)速的影響 圖6表示了怠速轉(zhuǎn)速和排氣中co和hc濃度的關(guān)系。怠速轉(zhuǎn)速600r/min時，co濃度為1.4%，700r/min時，降為1%左右，這說明提高怠速轉(zhuǎn)速，可有效地降低排氣中c

52、o濃度，但是，怠速過高會加大挺桿響聲，對液力變扭汽車，還可能發(fā)生溜車的危險。如果這些問題得到解決，一般從凈化的觀點，希望怠速轉(zhuǎn)速規(guī)定高一點較好。5.發(fā)動機(jī)工況的影響圖7為解放牌汽車負(fù)荷一定時，等速工況下排氣成分實測結(jié)果由圖可見。當(dāng)車速增加時，co很快降低，至中速后變化不大，這是由于化油器供給發(fā)動機(jī)的空燃比，隨流量增加接近于理論混合比的結(jié)果。圖中也給出了hc和nox的變化關(guān)系。圖8為ca1ob汽油機(jī)在n=2000r/min時負(fù)荷特性下的排氣成分。co值隨負(fù)荷的增加（進(jìn)氣管真空度p減?。┒饾u降低，由于供給混合氣的空燃比逐漸變稀之故。當(dāng)負(fù)荷加大到進(jìn)氣管真空度低于26.7kpa后，co值開始升高是由

53、于化油器加濃裝置起作用的結(jié)果。3.4對氮氧化合物的控制空燃比a f和點火提前角q的影響 ：a f和q對于no的生成影響最大。從圖11中的實驗結(jié)果看出，通過減小點火提前角q和使混合氣比理論混合氣過濃或過稀的辦法可以降低no排出濃度，但是，如果這些條件選擇不當(dāng)，會大幅度降低功率、經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。大氣濕度的影響 ：空氣中的水分對no2排出量的影響不小，所以美國的試驗方法在一定濕度條件下評價no2的排出量。它以絕對濕度（75格林/每磅干空氣）為基準(zhǔn)（注：21格林/磅=0.143g/kg），用下式校正濕度：kh =1/1-0.0047（h-75）式中 h一一進(jìn)氣中每磅干空氣的含水量（格林水/1磅干空氣）所表示的濕度。圖12