发动机尾气排放控制探讨

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1、万方数据总第159期公路与汽运Highways&AutomotiveApplications29发动机尾气排放控制探讨*胡忠录1，解福泉2，张冬瑜3，李岳林1(1．长沙理工大学汽车与机械工程学院，湖南长沙410004；2．河南交通职业技术学院，河南郑州450052；3．佛山市三水区工业中专技工学校，广东佛山528100)摘要：针对目前汽车尾气污染日益严重的问题，通过时汽车尾气排放污染物的分析，提出通过优化汽车设计、提高排放与检测标准、提高燃油品质、开发新能源汽车等措施来应对日益严重的汽车尾气排放对环境造成的污染。关量词：汽车f发动机f尾气排放；污染物f排放控蒯中圈分类号：U4

2、73．9文献标志码：A文章编号：1671--2668(2013)06--0029--03随着经济水平的提高，汽车已经不再是人们眼里的奢侈品，已作为一种日常消费用品，作为一种代步工具走入普通百姓的家，中国正加速步入汽车社会。喜人的数据后面也引发进一步的思考。交通工具的发达与运输网络的日益完善，交通运输物流量不断提高，交通运输网络在带给人们无限便利的同时，其运载工具的排放污染已成为城市大气污染的重要来源之一，严重影响着人类生活家园与环境保护的可持续发展。1汽车尾气污染物分析实际使用过程中的汽车，经常经历熄火、驻车(停车)、起动、加油(速)、定速(匀速)和减速等工作状况，为汽车行驶

3、提供动力支持的发动机也将伴随着怠速、冷／热起动、加／减速等工况的出现，且这些转速和负荷急剧变化的瞬态工况在发动机的运行中占有很大的比例，造成的环境污染更加严重。发动机工作过程中，若发动机的转速珂、输出转矩M及发动机内部热平衡等一系列参数中的一个或两个以上的参数随时间的变化而发生变化，称这种工况为发动机的瞬态工况，也就是发动机非稳定工况。发动机的瞬态工况包括冷起动工况、暖机工况、加速工况、减速工况和变负荷工况。实际过程中，汽车发动机另一种较理想化的工况就是发动机经过预热后转入正常运转，其工作状况等参数在一定时间内保持基本稳定而没有突然发生变化，称这种工况为发动机的稳定工况。发动

4、机的稳定工况包括怠速稳定工况、小负荷稳定工况、中*基金项目：河南省交通运输厅科研项目(2012PIll0)等负荷工况、大负荷稳定工况和全负荷稳定工况。交通运输排气污染来源于交通运输行业载运工具与车辆的废气排放污染，其主要排放方式有油箱泄露、燃料蒸发和排气管排放3种方式，排放的污染物主要来源于汽车发动机的尾气排放。汽车发动机实际循环工作过程中，因为行人、车、路与环境不断发生变化，发动机不可能一直处于稳定工况运转，其中瞬态工况占了很大比例。世界各地的发动机工况法定循环中有40％----75％为非稳态工况(或瞬态工况)，其中25％～40％是加速工况，特别是当汽车行驶在市区时因车流量

5、、红绿灯及行人的不断影响，其瞬态工况所占的比例更大，为50％"-'80％，其中加速工况所占比例为30％～50％。从评价汽车尾气排放或燃油经济性的法定行驶循环中也可以得到同样的结论：汽车大部分有害物的排放和燃油消耗的40％一--80％来自发动机瞬态工况，其中加速工况占30％～70％。汽车尾气排放主要污染物包括CO、HC、NO。、SO。、烟尘微粒和臭气(甲醛)。汽车尾气排放污染是形成大气环境污染的真正“元凶”。据不完全统计，每辆交通运输车辆每天的排放中，CO约3kg，HC为0．2～0．4kg，NO。为0．05～O．15kg。在美国洛杉矶，汽车等流动载运工具污染源排放的污染物已占其

6、大气污染物总量的90％。细颗粒物，即俗称的PM2．5，是指大气中直径小于等于2．5肚m的颗粒物，由直接排入空气中的一次微粒和空气中的气态污染物通过化学转化生成的二次微粒组成，其组成范围见图1·，其二次微粒中万方数据30公路与汽运Highways&AutomotiveApplications第6期2013年11月硫酸铵、硝酸铵形成过程见图2。圈1PM2．5的组成范圈圈2硫酸铵、硝酸铵的形成过程示意圈2013年初，北京及全国多座城市出现强雾霾天气，研究认为，雾霾事件是因为异常天气造成中东部大气稳定、污染排放、浮尘和丰富水汽等自然因素与人为因素联合作用的结果，其中人类污染物的加剧排

7、放是造成雾覆天气的内在原因。这次强雾霾污染物是英国伦敦1952年烟雾事件和20世纪四五十年代美国洛杉矶光化学烟雾事件污染物的混合体叠加的具有中国特色的沙尘气溶胶，在京、津、冀雾霾天气的专项研究中，专项组检出了大量含氮有机颗粒物，这看来是“最危险的信号”，因为这就是“洛杉矶上世纪光化学烟雾的主要成分之一”。这些有机物的识别组分与比例见图3。控制灰霾需要从控制污染物排放着手，占18％的烃类有机颗粒物主要来源于汽车排放的尾气和燃煤，加强对汽车发动机的研究有利于抑制灰霾的形成。含氮有机颗粒物油烟垂有机物(21％