汽車污染物排放的控制技術(shù)畢業(yè)論文

1、汽車污染物排放的控制技術(shù)摘要在現(xiàn)代文明的今天，汽車已經(jīng)成為人類不可缺少的交通運輸工具。自從1886年第一輛汽車誕生以來，它給人們的生活和工作帶來了極大的便利，也已經(jīng)發(fā)展成為近現(xiàn)代物質(zhì)文明的支柱之一。但是，我們也應(yīng)該看到，在汽車產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展、汽車產(chǎn)量和保有量不斷增加的同時，汽車也帶來了大氣污染，即汽車尾氣污染。汽車工業(yè)的發(fā)展和汽車數(shù)量的增加，使汽車排放對環(huán)境的危害日益加劇。研究汽車排放污染的防治技術(shù)成了當前的重要課題。本文分析了汽車排放污染與人類生存環(huán)境的關(guān)系，介紹了應(yīng)從發(fā)動機燃燒、結(jié)構(gòu)設(shè)計、燃料提供等技術(shù)及加強車輛維修保養(yǎng)、開發(fā)新型環(huán)保汽車等措施著手，控制汽車排放，減少大氣污染。關(guān)鍵詞：污染物

2、成分，危害控制 ，尾氣凈化。第1章 緒論在車水馬龍的街頭，一股股淺藍色的煙氣從一輛輛機動車尾部噴出，這就是通常所說的汽車尾氣。這種氣體排放物不僅氣味怪異，而且令人頭昏、惡心，影響人的身體健康。在車輛不多的情況下，大氣的自凈能力尚能化解汽車排出的毒素。但隨著汽車數(shù)量的急劇增加，交通擁堵成了家常便飯，汽車本應(yīng)具備的便捷、舒適、高效的優(yōu)勢逐漸被過多的車輛所抵消?！捌嚍?zāi)難”已經(jīng)形成，由此帶來的汽車尾氣更是害人不淺。據(jù)環(huán)保部門的研究結(jié)果，北京市機動車排放對大氣污染物中co、hc、no 的分擔率分別為63.4% 、73.5% 和46%；上海市中心地區(qū)機動車排放對大氣中co、hc、no 的分擔率分別為86

3、%、96%和56%。許多國家的大中城市的空氣污染有五成以上來源于汽車所排出的廢氣。英國空氣潔凈和環(huán)境保護協(xié)會曾發(fā)表研究報告稱，與交通事故遇難者相比，英國每年死于空氣污染的人要多出10倍。此外，汽車尾氣是光化學(xué)煙霧形成的主要原因，它的危害要更甚于汽車尾氣。因此，必須嚴格控制汽車的排放污染，研究汽車排放污染的防治技術(shù)也成了當前的重要課題。第2章、汽車排放污染物的主要成分及其危害汽車排放的污染物主要是一氧化碳co、碳氫化合物hc、氮氧化物nox 和微粒(碳煙、鉛化合物等)等，它們對人類造成了很大的危害：co 是發(fā)動機中因空氣供給不足或其他原因造成的不完全燃燒時所產(chǎn)生的一種無色、無味但有劇烈毒性的氣體

4、。co 被吸入人體后，與肺里的血紅蛋白結(jié)合，致使人體缺氧、引起頭痛、頭暈、嘔吐等中毒癥狀，嚴重時造成死亡。hc 是汽車發(fā)動機排氣中的未燃部分。單獨的hc 只有在濃度相當高的情況下才會對人體產(chǎn)生影響。但是當hc 和no2混合在一起，經(jīng)強烈陽光照射后產(chǎn)生的高濃度臭氧，會對人的眼睛、呼吸器官及皮膚等產(chǎn)生強烈的刺激。nox 是空氣中的n2 與o2 在高溫高壓條件下反應(yīng)生成的。no2有劇烈的毒性，會刺激人的眼睛和呼吸道，引起喘息、支氣管炎及肺氣腫等。此外，nox 與hc 受陽光照射后產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，形成光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧不僅對人體有害，還會損害植物、降低大氣能見度等。微粒的排放對汽油車來說主要是鉛化合

5、物、硫酸鹽和低分子物質(zhì)。鉛化合物被人吸入并積累到一定程度時，會影響造血功能，造成貧血及使心、肺等器官發(fā)生病變。對于柴油車，微粒的排放主要是碳煙及其所吸附的高分子有機物。它除了本身對人的呼吸系統(tǒng)有害之外，還會妨礙車輛駕駛員和行人的視線，成為引發(fā)交通事故的因素。光化學(xué)煙霧：是由汽車尾氣排出的碳氫化合物（hc）和氮氧化物（nox）等一次污染物，在陽光的作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成臭氧(o3)、醛、酮、酸、過氧乙酰硝酸酯（pan）等二次污染物，參與光化學(xué)反應(yīng)過程的一次污染物和二次污染物的混合物所形成的煙霧污染現(xiàn)象。它包含對動物、植物和材料都有害的臭氧、pan和丙烯醛、甲醛等二次污染物。而且，人和動物吸收光

6、化學(xué)煙霧后會受到眼睛和粘膜的刺激、頭痛、呼吸障礙、慢性呼吸道疾病惡化、兒童肺功能異常等病癥下面是光化學(xué)煙霧的成因及危害示意圖：第3章、汽油機排放控制技術(shù)3.1 三元催化轉(zhuǎn)換技術(shù)三元催化轉(zhuǎn)換器中裝有促使廢氣中有害物進行氧化或還原反應(yīng)的催化劑（鉑、銠和鈀）。當廢氣流經(jīng)催化器時，通過化學(xué)反應(yīng)使有害氣體轉(zhuǎn)化為無害氣體。催化轉(zhuǎn)換器的凈化效果受混合氣濃度和工作環(huán)境溫度的影響。為提高轉(zhuǎn)化效率，可采用以下措施：3.1.1 冷機時稀薄燃燒發(fā)動機冷機時，催化劑活性較差，不利于降低hc 的排放。這時，降低hc 的排放成為主要課題。在采用的方法中，稀薄燃燒技術(shù)最為有效。為保證空燃比的稀薄化，在進氣口內(nèi)設(shè)置渦流控制閥，

7、改善發(fā)動機進氣系統(tǒng)，提高充氣效率；改進發(fā)動機燃燒系統(tǒng)，合理組織燃燒室內(nèi)的氣體流動，促進火焰?zhèn)鞑ィ纳浦鸱€(wěn)定性，使發(fā)動機在稀混合氣下維持穩(wěn)定燃燒，從而降低hc 的排放量。3.1.2 減少未燃hc 活塞的第一道環(huán)岸脊(指第一道環(huán)槽至活塞頂之間的區(qū)域)和氣缸壁之間，燃燒的火焰不能達到，此區(qū)域內(nèi)的未燃hc 直接從氣缸內(nèi)排出。提高第一道活塞環(huán)的位置，即減小第一道活塞環(huán)岸的高度，可以減少活塞環(huán)與缸壁間的容積，從而減少未燃hc 的排放。為減少活塞環(huán)槽的磨損，一般情況下，對活塞表面實施氧化鋁鍍膜處理，但由于在活塞表面易形成許多細孔，被吸附的hc 在發(fā)動機排氣行程時排出機外。為解決這一矛盾，在對活塞表面實施氧

8、化鋁鍍膜處理時，只對活塞環(huán)槽進行處理，活塞頂面不進行處理，有利于進一步降低hc 的排放。3.1.3 提高催化劑的早期活性為促使催化劑的早期活性，有效的方法是提高其升溫特性和降低其活性溫度。提高升溫特性的主要方法是采用雙重排氣管和使用“薄壁式”催化劑載體。合理選擇低溫特性好的貴重金屬，如在催化劑中提高鉑的含量，同時提高空燃比的稀薄化，是降低催化劑活性溫度的有效手段。3.1.4 催化劑強制加熱使用電加熱催化劑(ehc)和在排氣管內(nèi)利用排放氣體的燃燒產(chǎn)生的熱量，促使催化劑升溫，即排氣燃燒器(egc)能進一步提高催化劑的早期活性。ehc 采用電流預(yù)熱的方法，可使金屬載體的催化器在發(fā)動機起動后的510s

9、 內(nèi)達到催化劑的起燃溫度，從而減少起動后最初幾分鐘內(nèi)的有害物的排放。ehc 已達到實用化水平，但其電氣系統(tǒng)較復(fù)雜。egc 的原理是在發(fā)動機起動后，在濃空燃比狀態(tài)下產(chǎn)生的co 等可燃成分與二次空氣供給的氧氣相混合，形成可燃混合氣，在排氣系統(tǒng)中設(shè)置排氣燃燒器，通過火花塞點火裝置，點燃未燃混合氣，利用燃燒產(chǎn)生的熱量提高催化劑的早期活性，同時還能燃燒凈化發(fā)動機起動后的未燃hc 成分。egc技術(shù)雖然處于研制階段，但其催化轉(zhuǎn)化效率高，大有超過ehc 之勢。3.2 廢氣再循環(huán)技術(shù)廢氣再循環(huán)(egr)是目前常用于控制內(nèi)燃機nox 排放的有效措施之一。它把一定數(shù)量的廢氣引入發(fā)動機的進氣系統(tǒng)，使發(fā)動機混合氣中惰性

10、氣體的比例增加。由于這些惰性氣體有較高比熱，使經(jīng)再循環(huán)廢氣稀釋的混合氣的比熱增高，致使發(fā)動機最高燃燒溫度下降，由于再循環(huán)廢氣對新混合氣的稀釋，降低了混合氣中氧氣的濃度，因而廢氣再循環(huán)破壞了nox 的生成條件，從而有效抑制了nox 的生成。其示意圖如下：圖2 廢氣再循環(huán)系統(tǒng)示意圖3.3 二次空氣供給技術(shù)二次空氣供給裝置可將新鮮空氣送入排氣管內(nèi)，利用廢氣中的高溫，使排氣中的hc 和co 進一步氧化，達到排氣凈化的目的。第4章 柴油機排氣凈化技術(shù)柴油機排放污染主要是nox 和微粒，其排出的co 和hc 僅為汽油機的1/10 或更少。除廢氣再循環(huán)技術(shù)外，近年來，柴油機排放控制技術(shù)的發(fā)展主要圍繞以下幾個

11、方面進行：4.1 燃燒系統(tǒng)直噴技術(shù)柴油機污染物的排放量很大程度上取決于氣缸內(nèi)的燃燒過程，改進燃燒過程的各個環(huán)節(jié)(如燃燒噴射系統(tǒng)、進氣系統(tǒng)、進氣口形狀和燃燒室形狀等)都會改善燃燒過程。燃燒系統(tǒng)直噴技術(shù)的燃燒效率高，比非直噴式系統(tǒng)節(jié)油5%10%，但要求發(fā)動機吸入較多的空氣。目前，這種技術(shù)基本上成熟，對控制柴油機排放污染起到了一定的作用。預(yù)計不久的將來，相比分隔式燃燒系統(tǒng)，直噴技術(shù)將占主導(dǎo)地位。直噴式燃燒系統(tǒng)的示意圖如下：4.2 廢氣渦輪增壓與中冷技術(shù)廢氣渦輪增壓技術(shù)是使發(fā)動機輕量化、提高輸出功率的有效措施，也是現(xiàn)代柴油機的代表性技術(shù)。經(jīng)廢氣渦輪增壓后，進氣溫度提高，滯燃期縮短，混合氣適當變稀，這些

12、因素使噪聲、co 和hc 排放以及油耗都有所降低。但是，進氣溫度上升使nox 增多，空氣密度因溫升而下降，也使進氣量未達到期望的水平。于是出現(xiàn)了將增壓后空氣再進行冷卻的中冷技術(shù)，使進氣溫度降低，循環(huán)進氣量更大，nox 排放下降而功率進一步增加。采用廢氣渦輪增壓與中冷技術(shù)是降低nox 和微粒、改善柴油機經(jīng)濟性和提高動力性的最佳措施。渦輪增壓原理圖，如下：圖4 渦輪增壓原理圖解4.3 燃油噴射高壓化和多次噴射技術(shù)燃油噴射系統(tǒng)是柴油機的心臟，也是發(fā)展最快的系統(tǒng)。新型的柴油機共軌燃油噴射系統(tǒng)，噴油壓力普遍提高，其噴油壓力可達140mpa。柴油機噴油壓力越高，燃油和空氣的混合就越好，排煙就越少。與此同時

13、，將電子技術(shù)應(yīng)用于燃油噴射過程也是一個發(fā)展方向。有些廠商已將電子技術(shù)應(yīng)用到燃油噴射的控制上，非常精確地控制噴油量和噴油時間，以適應(yīng)不同的道路工況，并且有的還具有自適應(yīng)能力，可以補償零件磨損和零件制造偏差引起的變化，以取得nox、微粒排放量和燃油經(jīng)濟性之間的最佳配合。采用燃油多次噴射技術(shù)可以實現(xiàn)柔和燃燒，亦可減少柴油機碳煙與顆粒的排放。4.4 排氣后處理技術(shù)柴油機排氣后處理技術(shù)方案中，目前被認為較實用的有：氧化催化轉(zhuǎn)化器、微粒捕集器和nox 還原催化轉(zhuǎn)化器。其中，微粒捕集器是目前國際上最接近商品化的柴油機微粒后處理技術(shù)。第5章 汽車使用維修方面待添加的隱藏文字內(nèi)容15.1 提高駕駛員素質(zhì)與科學(xué)的

14、交通管理相結(jié)合汽車駕駛員的駕駛技術(shù)對在用車的使用狀況及排放性能的影響很大。隨著汽車保有量的不斷增加，駕駛員隊伍不斷擴大，駕駛員的業(yè)務(wù)素質(zhì)也參差不齊。為了控制汽車使用過程中排放超標，駕駛員應(yīng)做到在駕駛的過程中減少怠速運行時間、少用強制怠速、盡量減少制動次數(shù)、緩踩節(jié)氣門、在允許范圍內(nèi)盡可能提高車速，同時還要合理選擇潤滑油、使用無鉛汽油、保持發(fā)動機正常水溫、嚴禁超載行駛。隨著我國機動車數(shù)量的不斷增加，道路交通對機動車的排放也有很大影響。特別對大中城市而言，科學(xué)的交通管理和控制對減少機動車排放極為重要。在十分擁擠的交通環(huán)境中，汽車發(fā)動機大多在低速和怠速狀況下運行，燃油沒有充分燃燒，排放必然惡化。因此，

15、治污和治堵是相輔相成的關(guān)系，應(yīng)同步進行方能取得實效。在城市交通管理中，除了加快城市道路的建設(shè)外，還應(yīng)采取合理的單行和限速措施，建立科學(xué)的路口信號控制系統(tǒng)。這樣可以明顯減少co、hc、nox 和顆粒的排放量，降低油耗并保持較高的車輛通行量。5.2 大力加強在用車輛的檢查維護新開發(fā)的車型逐步采用車載診斷系統(tǒng)，對車輛上與排放相關(guān)的部件的運行狀況進行實時監(jiān)控，確保實際運行中的汽車穩(wěn)定達到設(shè)計的排放削減效果，并為在用車的檢查維護制度提供新的支持技術(shù)。維護制度是最經(jīng)濟、合理、科學(xué)、有效的控制在用車排放的措施。隨著新車的排放法規(guī)不斷加嚴，地方環(huán)保和車管部門應(yīng)根據(jù)實際情況不斷調(diào)整各車型的檢測方法和檢測頻率，以

16、保證所有機動車都得到很好的維護保養(yǎng)。5.3 加速老舊車輛的更新?lián)Q代依據(jù)國家相關(guān)法律法規(guī)及汽車淘汰標準中有關(guān)污染物排放的條款規(guī)定，經(jīng)修理和改造或采用排氣污染控制技術(shù)后排放污染物仍超過國家規(guī)定的排放標準的車輛應(yīng)堅決淘汰。第6章 研制可替代能源的環(huán)保型汽車要保持汽車工業(yè)持續(xù)發(fā)展，必須高度重視推動汽車環(huán)保技術(shù)，開發(fā)出可替代能源的環(huán)保型汽車，其主攻方向是使用替代能源，降低廢氣排放，減少燃油消耗。這是世界各國都在努力的方向。目前我國環(huán)保型汽車研究的主要目標是：電驅(qū)動系統(tǒng)的可靠性及免維護性；電源動力蓄電池和提高比能量及比功率，達到長壽命、低成本、充電快捷方便、密封免維護；天然氣內(nèi)燃機驅(qū)動技術(shù)的可靠性，燃燒系

17、統(tǒng)的合理性及儲氣裝置的優(yōu)化設(shè)計和混合動力型電動汽車的研究與開發(fā)等；采取有效措施降低環(huán)保型汽車的研究、設(shè)計、制造費用成本，最大限度地實現(xiàn)高可靠性和大眾化價格等。而且，中國的新能源環(huán)保型汽車也在有條不紊的發(fā)展和研究中，下面就是奇瑞公司在新能源環(huán)保型汽車和普通汽車中的一組比較結(jié)果：表1 奇瑞系列新型電動版qq3與普通qq3的比較發(fā)展環(huán)保型汽車新產(chǎn)品，是有效治理人為環(huán)境污染的必要措施，是保護生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑，對維持人類與自然環(huán)境的和諧統(tǒng)一有著重要的現(xiàn)實意義和深遠的歷史意義。第7章 結(jié)論汽車排放控制是一項綜合而復(fù)雜的課題。首先應(yīng)該采取機內(nèi)凈化措施，即通過改進發(fā)動機設(shè)計，采用電子控制、可變氣門正時和升程、可變進氣管等先進技術(shù)，優(yōu)化燃燒條件，