车辆空气污染控制技术

张 健

(黑龙江省伊春高速公路管理处)

车辆空气污染控制技术

张 健

(黑龙江省伊春高速公路管理处)

空气的污染很大的一部分是由车辆排放造成的，本论文论阐述了车辆排放污染物控制与净化途径。

空气污梁;净化途径

1 前言

高速发展的经济，给人类带来了繁荣和交流的便利，但也给城市带来了大气污染和能源的紧张。车辆排放物主要有一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOX)和碳烟粒等，这些排放物对环境的危害主要表现在温室效应、光化学烟雾、酸雨和臭氧层破坏。因此，各国都制定了相应的车辆排放控制标准，而且各国家还会出台更严格的车辆排放控制标准，来抑制不断恶化的环境污染。

车辆空气污染，主要由车辆行驶中排放有毒有害物质及在道路上产生的扬尘所致。车辆排放污染物控制与净化途径可分为机前处理:对进入发动机的燃料和空气作有益于减少污染物生成的预处理:对进入发动机的燃料燃烧状况为核心，降低污染物生成的内处理;排气处理(机外净化):在排气系统中，对已生成的污染物作减少排入大气中的最终治理(机外净化):在排气系统中，对已生成的污染物作减少排入大气中的最终治理;非排气处理:主要是对曲轴箱、供油系统的蒸发污染物作控制排入大气中的治理。

2 机前处理

这方面的技术措施，主要有(1)使用低污染燃料，H2、CNG、LPG、甲醇等都是低污染燃料°(2)减少汽油中的含铅量，采用无铅汽油°(3)采用能减少有害排放物的化学添加剂，如含氧添加剂可促进燃油不完全燃烧产物HC和CO的氧化，节约油耗量;燃油掺水是一项控制NOX排放的措施等°(4)液体燃料裂化为可燃气体，目前该项技术尚处于试验研究阶段，有待完善。

3 机内净化

(1)汽油直接喷射技术

发动机采用汽油喷射系统的最大优点是使各缸的喷油量非常均匀，并且能按照发动机的使用状况和不同工况，精确地供给发动机所需的最佳混合空气燃比。它可以在较稀的混合气条件下工作，从而减少HC和CO的排放量。该技术还可以提高功率约10%，节省燃料约5% ～10%，因此，它得到了实用性的发展。

(2)点火提前角控制

点火提前角对发动机的综合性能和噪声有重要影响，推迟点火提前角一直是最简单易行也最普遍应用的排放控制技术。如图1，点火提前角为上止点前35°～40°(CA)，Pme和ge最佳，这是以动力性、经济性为目标最常用的点火提前角。随推迟点火，排气温度te上升，促进了排气过程中HC在气缸内和排气管内的氧化;随推迟点火，最高燃烧温度呈直线下降;故HC和NOX排放明显降低。

(3)废气再循环

废气再循环是控制NOX排放的一种主要措施。由于排气中氧含量很低，主要由惰性气体N2和CO2构成，一部分排气经EGR阀还流回进气系统，与新鲜混合气混合后，稀释了新鲜混合气中的氧浓度，导致燃烧速度降低;同时还使新鲜混合气的比热容提高。这两个原因都造成了燃烧温度的降低，从而有效地抑制NOX的生成。

(4)可变进气系统①可变进气管长度

随着车辆电控技术的发展，可变长度的进气管成为可能，它由长短不同的主进、副进气管组成。中低速运转，转换阀关闭，由较长的副进气管进气;而高速运转，转换阀开启，由主副两个进气管同时进气，这样发动机在高、中、低速都能得到高充量系数。也可设计成多级或无级可变进气管，以使进气系统在各种转速下都处于最佳管长，但结构和控制将变得复杂。

②可变气门定时

可变气门定时可以通过改变气门相位角、气门升程、气门开启持续角等参数实现。可以看出高负荷时进气门提前打开，低负荷时进气门滞后打开都可以降低发动机的HC排放。

(5)分层充气燃烧

依靠进气涡流作用或采用机械方法，使进入气缸的混合气由浓到稀逐步过渡，有组织地分成各层次。在火花塞周围形成浓混合气，而在其他区域形成稀混合气。

4 排气处理技术

(1)空气喷射及吸入系统

新鲜空气被吸入或喷入排气门后面，促使高温废气进一步氧化，以降低废气中的CO和HC。有二次空气喷射(AI)和二次空气吸入(AS)系统。

(2)热反应器

热反应器一般和二次空气喷射同时使用，以保证有足够的空气、温度和时间，使CO和HC在排气中继续氧化。

(3)催化转化器

催化剂可提高化学反应速度及降低反应起始温度，而本身在反应中不消耗。催化转化器是目前各类排气后处理技术中应用最广泛的技术。

吸附还原型三效催化剂以贵金属和碱土金属(或稀土金属)为活性成分。在稀燃状态，排气处于氧化气氛，在贵金属(Pt)催化作用下，NO与O2反应生成NO2，并进一步与碱土金属生成硝酸盐(NO-3)而被吸附在碱土金属表面。同时，CO和HC被氧化生成CO2和H2O排出催化器。而在浓混合气状态，形成还原气氛，硝酸盐分解并从碱土金属表面析出NO2，与作为还原剂的CO、HC和 H2反应，生成 CO2、H2O和N2，同时使碱土金属得到再生。

5 非排气处理技术

(1)曲轴箱强制通风装置

曲轴箱窜气是指在压缩过程和燃烧过程中由活塞与气缸之间的间隙窜入曲轴箱的油气混合气和已燃气体，并与曲轴箱内的润滑油蒸气混合，由通风口排入大气的污染气体。目前广泛采用闭式曲轴箱强制通风装置(PCV)，控制曲轴箱窜气°

(2)燃油蒸发控制系统

燃油蒸发是指由化油器浮子室、油箱和燃油系统管接头处蒸发并排向大气的燃油蒸气。目前最常用的是活性炭罐式油蒸气吸附装置。

6 结论

车辆空气污染和治理已经成为人民和政府共同面临的挑战。同时，防治和减少车辆污染是一个复杂的技术问题和广泛的社会问题。它需要从技术层次、道路交通、政府政策和法规等诸多方面综合考虑。相关企业应积极响应，向社会提供高效低耗、低排放的环保车型，提供高品质的燃油、燃气，提供高效耐用的尾气净化产品，有效地实现车辆尾气排放的控制与管理。

［1］余志生.汽车理论［M］.机械工业出版社，2001.

［2］华爱红，李广伟.汽车污染途径及控制措施［J］.科技资讯，2007，(4).

［3］关强.交通运输技术管理［M］.人民交通出版社，2004.

U467

C

1008-3383(2013)05-0145-01

2013-03-11