汽车尾气处理技术研究

1、 江西科技学院自考本科生毕业论文（设计） 第1章 绪 论1.1.汽车尾气汽车尾气主要是指柴油、汽油等机动车燃料因含有添加剂和杂质，在不完全燃烧时，所排出的一些有害物质。汽车尾气中有一部分毒性物质在燃料不完全燃烧或燃气温度较低时产生较多。尤其是在次序起动、喷油器喷雾不良、超负荷工作运行时，燃油不能很好地与氧化合燃烧。另一部分有毒物质，是由于燃烧室内的高温、高压而形成的。汽车尾气中含有上千种化学物质，除空气中的氮、氧和水蒸汽为无害成份外，其余均为有害成份。这些有害物质可分为气体和颗粒物两大类。气体包括：一氧化碳、二氧化碳、氮氧化合物、碳氢化合物、硫氧化合物、挥发性有机物和臭氧等。颗粒物包括：碳黑、

2、焦油和重金属等。1.2 汽车尾气主要成分及危害概述1.2.1一氧化碳汽车发动机若进气不足或燃油喷射时间过长，使得气缸内燃油不能完全燃烧，则汽车尾气中将产生CO。CO与血红蛋白结合的速度比氧气快250倍。CO经呼吸道进入血液循环，与血红蛋白亲合后生成碳氧血红蛋白，从而削弱血液向各组织输送氧的功能，导致人体缺氧，危害中枢神经系统，造成人的感觉、反应、理解、记忆力等机能障碍，引起头晕、头痛、呕吐等中毒症。重者危害血液循环系统，导致生命危险。即使是微量吸入CO，也可能给人造成可怕的缺氧性伤害。交通高峰时段常常出现CO的污染峰值，汽车内浓度有时比车外更高。1.2.2氮氧化物氮氧化合物主要是指一氧化氮和二

3、氧化氮，它是发动机大负荷工作时，在燃烧室高温富氧的环境中产生的一种褐色且有臭味的气体。氮氧化合物吸入肺部后能形成亚硝酸和硝酸，对肺组织产生强烈的刺激和伤害，以致引起肺部病变。当空气中氮氧化合物含量达1020ppm时，可刺激鼻粘膜、咽喂、气管、眼角膜等，引起呼吸道干涩不适，流泪及红眼病等病症;当氮氧化合物超过500ppm时，几分钟内就可使人出现肺气肿而死亡。在二氧化氮浓度为9.4mg/m3的空气中暴露10 min，即可造成人的呼吸系统功能失调。此外，氮氧化物还会导致酸雨和光化学烟雾污染，在水系中的沉降会造成富营养化。1.2.3碳氢化合物碳氢化合物是不完全燃烧的排放物，包括未燃和未完全燃烧的燃油和

4、机油蒸汽，气态时是VOC，固态则为颗粒物。单独的碳氢化合物只有在浓度相当高的情况下，才对人体产生伤害，一般影响不大。但碳氢化合物和氮氧化合物在阳光紫外线照射下发生化学反应，形成光化学烟雾。当光化学烟雾中的化学氧化剂超过一定浓度时，即对人体产生较强刺激性，人体吸人后可明显感觉到呼吸系统不适，引起急性喘息症。1.2.4硫氧化物主要是指SO2，它是形成酸雨的主要成分，严重污染河流、湖泊等水系，殃及野生动植物的生存安全，破坏生态系统的自然酸碱平衡，并严重腐蚀建筑物。对人类会造成气管壁绷紧，使呼吸道疾病加重，患有心肺疾病和哮喘病的人尤其敏感。汽车尾气中SO2主要来源于柴油车的排放。1.2.5挥发性有机物

5、 包括多环芳烃(PAH)、苯系物、烯烃等，是光化学烟雾形成的前体物。苯已被证明是致癌物质，WHO(世界卫生组织)认为即使微量的苯，对人体健康也是有害的。除尾气排放外，汽车燃油箱和加油过程中也会排放挥发性有机物。1.2.6臭氧光化学烟雾主要的生成物是臭氧，具有强氧化性，可使空气能见度降低，橡胶制品开裂损坏，植物受害。臭氧刺激呼吸系统的黏膜，导致咳嗽、呼吸困难，削弱肺功能，对室外锻炼的人特别有害。臭氧还引起一些常见症状，如头疼、眼鼻喉刺痒、深呼吸时胸部不适等。臭氧会增加人对过敏源如花粉的敏感性，也降低人体对细菌和病毒的抵抗力，如易引起感冒、肺炎等。1.2.7铅铅是有毒的重金属元素，为了改善燃油的抗

6、爆性，人们在汽油中添加含铅物质四乙基铅或甲基铅，导致汽车尾气排放时产生含铅化合物。城市大气中的铅60%以上来自汽车含铅汽油的燃烧。铅化合物以颗粒状排人大气中，是污染大气的有害物质。人体长期吸入含铅颗粒浓度较高的空气后，铅会逐渐在体内积累。当达到一定程度时，铅阻碍血液中红血球的生长，致使人体正常造血功能降低，血液、心肺器官等发生病变。而铅对脑细胞和中枢神经的损害更是不可逆转的，铅侵入人体大脑时会引起头疼、精神恍惚，严重时甚至会出现昏迷、惊厥等铅中毒症状。由于铅尘比重大，通常积聚在1m左右高度的空气中，因此对儿童的威胁最大，直接影响儿童的智力发育。1.2.8碳烟微粒指柴油发动机燃烧不完全所排出的黑

7、色烟雾状的炭烟颗粒。炭烟微粒能影响大气、道路的能见度，并含有少量带有特殊臭味的乙醛，吸入后使人感到恶心和头晕。微粒表面吸附的可溶性有机物对人的呼吸道也有较大伤害。固体悬浮颗粒的成分很复杂，并具有较强的吸附能力，可以吸附各种金属粉尘、强致癌物苯并芘和病原微生物等。固体悬浮颗粒随呼吸进入人体肺部，以碰撞、扩散、沉积等方式滞留在呼吸道的不同部位，引起呼吸系统疾病。当悬浮颗粒积累到临界浓度时，便会激发形成恶性肿瘤。此外，悬浮颗粒物还能直接接触皮肤和眼睛，阻塞皮肤的毛囊和汗腺.引起皮肤炎和眼结膜炎，甚至造成角膜损伤。第2章 汽车尾气处理技术2.1我国汽车尾气排放标准与国外先进国家相比而言，我国汽车尾气排

8、放法规起步较晚、水平较低，根据我国的国情出发，从八十年代初期伊始采取先易后难分阶段实施的具体方案，具体实施至今主要分为三个阶段。2.1.1第一阶段1983年我国颁布了第一批机动车尾气污染控制排放标准，这一批标准的制定和实施，标志着我国汽车尾气法规从无到有，并逐步走向法制治理汽车尾气污染的道路，在这批标准中，包括了汽油车怠速污染排放标准、柴油车自由加速烟度排放标准、汽车柴油机全负荷烟度排放标准三个限值标准和汽油车怠速污染物测量方法、柴油车自由加速烟度测量方法、汽车柴油机全负荷烟度测量方法三个测量方法标准。 2.1.2第二阶段 在1983年我国颁布第一批机动车尾气污染控制排放标准的基础上，我国在1

9、989年至1993年又相继颁布了轻型汽车排气污染物排放标准、车用汽油机排气污染物排放标准二个限值标准和轻型汽车排气污染物测量方法、车用汽油机排气污染物测量方法二个工况法测量方法标准，至此，我国已形成了一套较为完态的汽车尾气排放标准体系;值得一提的是，我国93年颁布的轻型汽车排气污染物测量方法采用了ECER15-04的测量方法，而测量限值轻型汽车排气污染物排放标准则采用了ECER15-03限值标准，该限值标准只相当于欧洲七十年代来的水平(欧洲在1979年实施ECER15-03标准)。2.1.3第三阶段以北京市DB11/105-1998轻型汽车排气污染物排放标准的出台和实施，拉开了我国新一轮尾气排

10、放法规制订和实施的序曲，从1999年起北京实施DB11/105-1998地方法规，2000年起全国实施GB14961-1999汽车排放污染物限值及测试方法(等效于91/441/1EEC标准)，同时压燃式发动机和装用压燃式发动机的车辆排气污染物限值及测试方法也制订出台;与此同时，北京、上海、福建等省市还参照ISO3929中双怠速排放测量方法分别制订了汽油车双怠速污染物排放标准地方法规，这一条例标准的制订和出台，使我国汽车尾气排放标准达到国外九十年代初的水平。 2.2机内尾气处理技术 机内治理技术是通过对发动机的调整和改造，改善燃烧过程，以防止或减少有害污染物在机内生成。机内净化的主要方式是改进发

11、动机的燃烧方法，即利用所谓稀薄燃烧方式来接近理想燃烧方式，以在较好的条件下使混合气体燃烧，减少污染物的发生量。由于一氧化碳的生成主要取决于空燃比，氮氧化物的生成主要取决于燃气的最高温度、在高温下停留时间和燃气中的含氧量，根据他们生成的特点，科学家有针对性地进行了治理技术研究。其措施有：一是改进燃烧室结构，如采用复合涡流控制燃烧，MCA-JET三门发动机;二是改进点火系统，如在化油器上设置断油装置和稀混合气供给装置，采用延迟点火装置和晶体管点火装置等。 目前国外已运用的机内净化方法有：延迟点火法、废气再循环装置(EGR)、控制燃烧装置(CCS)、清洁空气装置(CAP)、电子控制汽油喷射系统装置等

12、，都能有效的降低一氧化碳、碳氢化合物的排放量，抑制氮氧化物的生成。2.3机外尾气处理技术机内净化能减少有害气体的生成，但不能除去已生成的有害气体。通常人们更关注的是机外净化。催化净化是目前研究与应用最多的机外净化方式。70 年代以来，许多国家都进行了汽车尾气净化催化剂的研究。目前已投入使用的催化剂主要有贵金属催化剂和非贵金属催化剂两种。2.3.1贵金属催化剂1978年美国某公司首先推出了同时有效地处理汽车尾气中的CO、HC和NO三种气体的贵金属三效催化剂TWC。80年代中期，TWC的制备和应用已趋成熟，它以蜂窝状堇青石为第一载体，以-Al2O3为第二载体，Pt、Pd和Rh为活性组分，Ce、La

13、等稀土元素作为助剂。贵金属催化剂TWC具有机械强度高，比表面积大，气阻小和活性高等优点，在105r/h的高速和300650条件下对3种污染物的转化率均高于80%，且行车10104km无明显失活，但它也有自身的不足。首先，它的转化率受空燃比(A/F)影响较大。只有在发动机A/F达14.6的条件下操作时，催化剂对HC、CO及NO的净化才可同时达到最佳值。因此，2等发达国家的汽车排气管中普遍安装了具有氧探头的燃料喷射电子控制系统，以控制A/F比在理想的状态。其次，Pt、Rh、Pd等贵金属价格昂贵，资源有限，且抗SO2和Pb中毒性能差，限制了它的普遍使用。因此，国内外科研工作者开始致力于非贵金属催化剂

14、方面的探索。2.3.2非贵金属催化剂近年来，过渡金属和稀土元素的氧化物型和复合氧化物型催化剂一直受到人们的重视。已有一些过渡金属氧化物型、钙钛矿型的催化剂研制成功并投入使用。对于稀土资源丰富的我国来说，开发非贵金属催化剂具有广阔的前景。 谭宇新等以稀土元素La、Ce 和过渡元素Cu、Ca、Mn 为主添加少量Pd作为活性组分，研制出La-Co-Cu-Mn-Ce-Pd等稀土催化剂具有高活性，高热稳定性和和低起燃温度，操作弹性好等特点。 有的研究者以Fe2O3为载体，经高温焙烧制成一种新型复合金属氧化物催化剂，WCX-1(Re-Ni-Co-Cu-Ox/Fe2O3)，该催化剂具有较好的高温活性及很强的

15、抗SO2中毒和抗积炭性能。2.4 其他尾气处理技术2.4.1采用无铅汽油。首先应抓汽车油的改用。以无铅汽油代替四乙基铅汽油。这种汽油是用甲荃树丁醚作渗合剂，它不仅不铅，而且汽车尾气排出的一氧化碳、氮氧化合物、碳氢化合物均会减少。目前，我国为了减少汽车尾气排放量，改善城区大气环境质量，国家规定从1999年7月1日起在全国范围内根本上使用含铅汽油。2000年7月1日起，市场根本上出售有铅汽油。因有铅汽油中，它加入了一种抗爆剂四乙基铅，它具有很高的挥发性，甚至在0摄氏度时就开始挥发，而挥发出的铅粉末，以蒸气及烟的动工存在空气中。但铅的污染程度与交通密度（每小时通过的车辆数）以及汽油中铅的含量有密切关

16、系。虽然我国城市的交通密度比发达国家的密度低，但有铅汽油燃烧带来的铅的污染程度不可忽视。因铅是一种蓄积毒物，它通过人的呼吸、饮水、食物等途径进入人体。对人体的毒性作用是侵蚀造血系统、神经系统以及贤脏等。诸如对血管系统、生殖系统以及癌致畸等毒性作用也可能发生。2.4.2掺入添加剂。汽油中掺入15%以下的甲醇燃料，或者采用含10%水份的水汽油燃料，都能在一定程度上减少或者消除CO、NOx、HC和铅尘的污染效果。若采用“甲醇燃料”，即采用甲醇和其它醇类同汽油混合所制成的燃料。当甲醇占比例30%40%，汽车尾气排出的污染物可基本上消除。2.4.3选用恰当的润滑剂。在机油中添加一定量（比例为3%5%）石

17、墨、二硫化钼、聚四氟乙烯粉末等固体添加剂，加入到引擎的机油箱中，可节约发动机燃油5%左右。市面上添加剂品种多样，纳米技术制备的添加剂很多，效果也是良莠不齐，慎重选择。此外，采用上述固体润滑剂可使汽车发动机汽缸密封性能大大改善，汽缸压力增加，燃烧完全。尾气排放中，CO和碳氢含量随之下降，可减轻对大气环境的污染。2.4.4采用绿色燃料。据美国的俄亥俄州某研究所用豆油与甲醇、烧碱混合，然后去除其中的甘油，从而可获得“大豆柴油”。用“大豆柴油”，以37的比例掺入到普通柴油中，可供柴油汽车之用。它可大大减少发动机工作时排放的硫化物、碳氢化合物、一氧化碳和烟尘。故誉作绿色燃料。2.4.5用多种燃料作为汽车

18、燃料。随着科学技术的发展和计算机的广泛应用，确保环境保护法规的实施和节能措施：汽车中可广泛使用新的配方汽油、电力、压缩的天然气体、太阳能以及生态燃料的蓄电池等等。然而在这种汽车上装上电脑，不断在行驶中早先调拨组合，以使汽车发挥最佳性能。采用计算机控制点火系统，以便对发动机的不同工况作出快速反应，可取得最佳燃料经济性和发动机动力性能，可减少尾气对大气的污染。2.4.6节约能源。根据有关专家指出，开发乙醇代替汽油，即节约能源，又可消化陈粮，使汽车排出的有害汽体减少，是一项有利于保护环境和资源的新课题。第3章 汽车尾气处理技术发展趋势3.1车用汽油机机内净化技术 所谓机内净化就是从有害排放物的生成机

19、理及影响因素出发，以改进发动机燃烧过程为核心，达到减少和抑制污染物生成的各种技术。简单说就是降低污染物生成量的技术，如改进发动机的燃烧室结构、改进点火系统、改进进气系统、采用电控汽油喷射、采用废气再循环技术等。机内净化被公认为是治理车用汽油机排气污染的治本措施。3.1.1采用电控发动机 发动机电子控制系统是根据相应传感器的信号由汽车电脑精确的控制喷油和点火，使发动机处于最佳状态下工作，不仅使汽车的动力性得到了提高，从而也大大提高了汽车的排放性。3.1.2曲轴箱强制通风系统的设计 把从汽缸窜人曲轴箱的汽油与空气的混合气通过该系统再循环进人进气歧管，使其再次燃烧，改变了过去将其直接排人大气所造成的

20、污染。3.1.3废气再循环系统的设计 发动机排气口用控制阀与进气歧管相连接，使排出的气体经过再次循环，将部分的废气引人进气歧管，和新鲜的混合气一起进人汽缸，降低了燃烧室的最高温度，从而降低氮氧化物的排放量。利用废气再循环降低NOX的排放，需要与电子控制结合，根据汽油机负荷、转速、冷却水温度传感器及启动开关信号，由ECU对废气再循环率随机进行控制，保证在对汽油机性能影响不大的条件下，降低NOX的排放。3.1.4蒸发排放控制系统的设计 燃油箱中的燃油随时都在蒸发汽化，当发动机停机时，燃油蒸汽将逸人大气，造成对环境的污染，蒸发排放控制系统就是将燃油箱中的燃油蒸气收集和储存在炭罐内，在发动机工作时再将

21、其送人汽缸烧掉，可大大减少污染物的排放。3.2 车用汽油机后处理净化3.2.1三效催化剂三效催化剂是全世界普遍采用的汽油机排放控制后处理产品。在理论当量空燃比下，该产品可同时去除汽油车尾气中CO、HC和Nox。其进一步的发展趋势是降低贵金属用量，在高性能稀土储氧材、耐高温高比表面材料、贵金属及助剂的负载和耐久性涂层的制备等技术上取得突破性进展。快速有效地处理冷起动阶段的污染物是欧以后汽油车催化剂发展的主要方向。冷起动过程HC处理技术分为两类：一类是加速催化转化器活化，主要措施有推迟发动机点火、采用双层排气管、使用“薄壁式”催化剂载体、使用紧耦合氧化催化剂（COC）、使用电加热催化器（EHC）、

22、使用燃油加热催化剂（EGC）、歧管催化剂等；另一类是在三效催化转化器前置HC吸附器，目前HC从吸附层脱离起始温度要比催化层的活性温度低，脱离初期对HC净化有一定困难，有待于今后通过材质改良、结构及温升特性的改进来进一步提高其净化性能。 3.2.2热反应器 汽油机工作过程中的不完全燃烧产物CO和HC在排气过程中可以继续氧化，但必须有足够的空气和温度以保证其高的氧化速率，热反应器为此提供必要的温度条件。在排气道出口处安装用耐热材料制造的热反应器，使尾气中未燃的碳氢化合物和一氧化碳在热反应器中保持高温并停留一段时间，使之得到充分氧化从而降低其排放量。3.2.3空气喷射空气喷射就是将新鲜空气喷射到排气

23、门的后面，使尾气中的HC化合物和CO在排气管内与空气混合，继续进行氧化的方法，又称二次空气法。当喷射的新鲜空气与尾气结合时，空气中的氧和HC化合物反应生成水，并成蒸汽状；而氧和CO反应生成CO2。3.3稀薄燃烧技术为了降低温室气体的排放，汽油机下一个发展趋势是稀薄燃烧汽油机的研发，而稀薄燃烧的最大难题是汽车排气污染后处理问题，也就是富氧条件下（稀燃）的NO净化问题。主要处理技术有两种：一是选择催化还原，由于选择还原催化剂在富氧条件下处理的NO时，催化转化率较低、耐水及热稳定性差，应用受到限制；二是吸附还原催化剂，吸附还原催化转化剂在较宽的温度范围内具有高的NO净化率（大于80），不过对燃油中的

24、含硫量要求较高。综合国内外的情况可以看出，只有稀燃NO催化剂取得突破性进展并满足严格的排放法规后，稀燃汽油机才能得到推广应用。3.3.1 GDI系统缸内直喷技术（GDI）是燃油以细微滴状的薄雾方式进入汽缸，而不是以蒸汽的方式。这也就意味着当燃油雾滴吸收热量变为可燃蒸汽时，实际上对发动机的汽缸起到了冷却的作用。这种冷却作用降低了发动机对辛烷的需要，所以其压缩比可以有所增加。而且正如柴油一样，采用较高的压缩比可以提高燃料的效率。采用GDI技术的另一个优点是它能够加快油气混合气体的燃烧速度，这使得GDI发动机和传统的化油器喷射发动机相比，可以很好地适应废气再循环工艺。中小负荷时，在压缩行程后期开始喷

25、油，通过与燃烧系统的合理配合，在火花塞附近形成较浓的可燃混合气，在远离火花塞的区域，形成稀薄分层混合气;大负荷及全负荷时，在早期进气行程中将燃油喷入气缸，使燃油有足够时间与空气混合，形成完全的均质化学计量比进行燃烧。另外，也有采用分段喷油技术分层混合气，即在进气早期开始喷油，使燃油在气缸中均匀分布，在进气后期再次喷油，最终在火花塞附近形成较浓的可燃混合气，这种将一个循环中的喷油量分两次喷入气缸可以很好的实现混合气的分层。 进入90年代，三菱汽车公司研制出来的缸内直喷技术使稀燃技术又进了一步。目前，各大公司都拥有自己的稀燃技术，其共同点都是利用缸内涡流运动，使聚集在火花塞附近的混合气最浓，先被点

26、燃后迅速向外层推进燃烧，并有较高的压缩比。比较著名的三菱缸内喷注汽油机（GDI），可令混合比达到40:1。它采用立式吸气口方式，从气缸盖的上方吸气的独特方式产生强大的下沉气流。这种下沉气流在弯曲顶面活塞附近得到加强并在气缸内形成纵向涡旋转流。在高压旋转喷注器的作用下，压缩过程后期被直接喷注进气缸内的燃料形成浓密的喷雾，喷雾在弯曲顶面活塞的顶面空间中不是扩散而是气化。这种混和气被纵向涡旋转流带到火花塞附近，在火花塞四周形成较浓的层状混和状态。这种混合状态虽从燃烧室整体来看十分稀薄，但由于呈现从浓厚到稀薄的层状分布，因此能保证点火并实现稳定燃烧。 大众的直喷汽油发动机（FSI），则是采用了一个高压

27、泵，汽油通过一个分流轨道（共轨）到达电磁控制的高压喷射气门。它的特点是在进气道中已经产生可变涡流，使进气流形成最佳的涡流形态进入燃烧室内，以分层填充的方式推动，使混合气体集中在位于燃烧室中央的火花塞周围。 本田最新的VTEC发动机也将采用稀燃技术。这款取名为VTECi2.0升发动机将比一般本田发动机省油20%，其特点是将VTEC技术与稀燃技术相结合，也是当低转速时令其中一组进气门关闭，在燃烧室内形成一道稀薄的混合气体涡流，层状分布集结在火花塞周围作点燃引爆，从而起到稀薄燃烧作用。3.3.2 PFI系统 进气道喷射稀燃系统（PFI）普通汽油机工作时保证可靠点火所对应的空燃比为10:220:1，与

28、此相比，稀燃汽油机的空燃比要大得多。为了保证可靠点火，点燃式稀燃汽油机在点火瞬间火花塞周围必须形成易于点燃的空燃比为12:113.5:1的混合气。这就要求混合气在气缸内非均质分布。而要实现混合气的非均质分布，必须使混合气在气缸内分层。混合气分层主要依靠气流的运动结合适时的喷油实现。使缸内产生强烈的涡流运动。在进气冲程初期，随着活塞向下运动，缸内形成较强的涡流。通过控制喷油时刻使喷油器在进气后期喷油，进入气缸的燃油大部分就保持在气缸的上部，气缸内的强涡流起到维持混合气分层的作用，气缸内将形成上浓下稀的分层效果，火花塞周围有较浓的混合气。这样形成的涡流在压缩后期虽然随着活塞的上行逐渐衰减，但涡流的

29、分层效果仍可大体一直保持到压缩上止点，有利于点火燃烧。滚流分层多用于进气道对称布置的多气门发动机，当进气门升程较小时，进气流在缸内的流动紊乱，有规律的流动不明显。此时存在两个旋转轴相互平行而垂直于气缸轴线的涡团，一个在进气门下方靠近进气道一侧，另一个在进气道对侧，大致位于排气门下方，此为非滚流期。当气门升程加大时，位于进气道对侧的涡团突然加强，进而占据整个燃烧室，与此同时另一个涡团逐渐消失，此为滚流产生期。随着气门升程的加大和活塞下移，滚流不断加强。在进气行程下止点附近滚流达到最强，此为滚流发展期。3.3.3 HCCI系统HCCI意即均质充气压缩点燃。早在20世纪30年代,人们就认识到在汽油机

30、上存在均质混合气压缩自燃的燃烧方式,HCCI燃烧方式的出现,有效地解决了传统均质稀薄点燃燃烧速度慢的缺点,是有别于传统汽油机的均质点燃预混燃烧、柴油机的非均质压缩扩散燃烧和GDI发动机的分层稀薄燃烧的第四种燃烧方式，HCCI发动机利用的是均质混合气,通过提高压缩比,采用废气再循环、进气加温和增压等手段,提高气缸内混合气的温度和压力,促使混合气进行压缩自燃,在气缸内形成多点火核,有效维持了着火的稳定性,并减少了火焰传播的距离。在HCCI技术的研发上，奔驰和GM走在了前列，以奔驰的07年的F700概念车为例，其DiseOtto1.8T直4CGI直喷发动机在采用HCCI技术后（如图5-5），输出功率

31、达到238hp，最大扭矩达到400Nm，完全就是一台3.5LV6的水平，难得的是它的油耗仅为6L/100km，二氧化碳排放仅127g/100km。采用HCCI技术的GMOPELVectra和SaturnAura2.2LL4汽油机的油耗也仅为4.3L/100km，比常规技术降低15以上。相信随着技术难关的不断攻克，HCCI技术将会快速普及到大众当中，作为一种新的节能增效技术，为地球的蓝天作一份贡献梅赛德斯-奔驰近日发布了其全球首创的“DiesOtto”汽油发动机技术。戴姆勒-克莱斯勒公司首席环保官兼车身和动力传动系工程技术和研究负责人HerbertKohler教授说：“让汽油机与柴油机一样具有经

32、济性，是我们致力于可持续发展的技术目标之一。DiesOtto概念发动机融合了汽油机与柴油机的主要优点，具备实现这一目标的条件。”据了解，由汽油机与柴油机“联姻”产生的DiesOtto概念发动机，涵盖了可控点火系统、汽油直喷和可变压缩比等众多先进技术。其中，可控自动点火系统（controlledautoignition）体现了DiesOtto技术的核心：发动机启动和全速运转，将使用传统火花塞的点火方式；而在中低速运转状态下，发动机将自动采用可控点火技术，实现类似柴油发动机的高效燃烧过程，从而极大降低汽油机的氮氧排放，在带来高扭矩的同时，大幅提高燃油经济性。DiesOtto使用普通汽油，不需任何合

33、成燃料。梅赛德斯-奔驰在一款四缸发动机上展示了DiesOtto技术的优越性。虽然排量仅为1.8L，但输出功率却达到175kW/238hp，最大扭矩为400Nm，远远超过普通1.8L排量的汽油发动机，而搭载这款发动机的车辆百公里油耗还不到6L。这款发动机的性能足以为与梅赛德斯-奔驰S级相当的豪华轿车提供充足动力。第4章 总 结 汽车尾气的排放是大气环境污染的一个重要组成部分，有效地控制汽车尾气排放，对改善城市日益恶化的大气质量意义十分重大。防治和减少汽车尾气污染是一个复杂的技术问题和广泛的社会问题，它需要从提高燃油质量、尾气治理、定期保养和维修、研制新型发动机、完善相关政策等诸多方面综合考虑，全

34、面治理。对于汽车的环保问题，应该引起社会各界的重视，也需要社会各界的共同努力。控制汽车尾气污染的对策很多，为了更好地控制污染，改善城市的大气质量，各地区、各城市应结合自身的实际情况，选择合适的控制对策，走综合治理的道路。参考文献1 龚金科.汽车排放及控制技术【M.北京:人民交通出版社，2007.9.2 华爱红,李丽,丁国良.浅谈汽车尾气污染的危害及防治措施J.科技资讯.2007.(04).3 吴国正.马丽萍,贺克雕.汽车尾气的污染与防治J.广东化工.2007.(05).4 武喜怀.汽车尾气对人体健康的危害J.内蒙古石油化工.2007.(05).5 张建民,李国彦,王同建.汽车尾气排放对人体健康

35、及环境的影响J.天津科技.2007,(04).6 蒋德明.陈长佑.高等车用内燃机原理M.西安:西安交通大学出版社.20057 贾海亭满瑞林.稀燃发动机尾气净化催化技术进展J.汽车科技.2004(3).8 李岳林.土生昌.交通运输环境污染与控制M.北京:机械工业出版社.20039 饶里.张颖.汽油机节能和排放的研究进展J.内燃机.2004(4)附录资料：不需要的可以自行删除地下连续墙施工工艺标准1、范围本工艺适用于工业与民用建筑地下连续墙基坑工程。地下连续墙是在地面上采用一种挖槽机械，沿着深开挖工程的周边轴线，在泥浆护壁条件下，开挖出一条狭长的深槽，清槽后，在槽内吊放钢筋笼，然后用导管法灌筑水下

36、混凝土筑成一个单元槽段，如此逐段进行，在地下筑成一道连续的钢筋混凝土墙壁，作为截水、防渗、承重、挡水结构。本法特点是：施工振动小，墙体刚度大，整体性好，施工速度快，可省土石方，可用于密集建筑群中建造深基坑支护及进行逆作法施工，可用于各种地质条件下，包括砂性土层、粒径50mm以下的砂砾层中施工等。适用于建造建筑物的地下室、地下商场、停车场、地下油库、挡土墙、高层建筑的深基础、逆作法施工围护结构，工业建筑的深池、坑；竖井等。2、施工准备2.1材料要求2.1.1水泥用32.5号或42.5号普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥，要求新鲜无结块。2.1.2砂宜用粒度良好的中、粗砂，含泥量小于5%。2.1.3石

37、子宜采用卵石，如使用碎石，应适当增加水泥用量及砂率，以保证坍落度及和易性的要求。其最大粒径不应大于导管内径的16和钢筋最小间距的14，且不大于40mm。含泥量小于2%。2.1.4外加剂可根据需要掺加减水剂、缓凝剂等外加剂，掺入量应通过试验确定。2.1.5钢筋按设计要求选用，应有出厂质量证明书或试验报告单，并应取试样作机械性能试验，合格后方可使用。2.1.6泥浆材料泥浆系由土料、水和掺合物组成。拌制泥浆使用膨润土，细度应为200250目，膨润率510倍，使用前应取样进行泥浆配合比试验。如采取粘土制浆时，应进行物理、化学分析和矿物鉴定，其粘粒含量应大于50%，塑性指数大于20，含砂量小于5%，二氧

38、化硅与三氧化铝含量的比值宜为34。掺合物有分散剂、增粘剂(CMC)等。外加剂的选择和配方需经试验确定，制备泥浆用水应不含杂质，pH值为79。2.2主要机具设备2.2.1成槽设备有多头钻成槽机、抓斗式成槽机、冲击钻、砂泵或空气吸泥机(包括空压机)、轨道转盘等2.2.2混凝土浇灌机具有混凝土搅拌机、浇灌架(包括储料斗、吊车或卷扬机)、金属导管和运输设备等。2.2.3制浆机具有泥浆搅拌机、泥浆泵、空压机、水泵、软轴搅拌器、旋流器、振动筛、泥浆比重秤、漏斗粘度计、秒表、量筒或量杯、失水量仪、静切力计、含砂量测定器、pH试纸等。2.2.4槽段接头设备有金属接头管、履带或轮胎式起重机、顶升架(包括支承架、

39、大行程千斤顶和油泵等)或振动拔管机等。2.2.5其他机具设备有钢筋对焊机，弯曲机，切断机，交、直流电焊机，大、小平锹，各种扳手等。2.3作业条件、2.3.1在工程范围内钻探，查明地质、地层、土质以及水文情况，为选择挖槽机具、泥浆循环工艺、槽段长度等提供可靠的技术数据.。同时进行钻探，摸清地下连续墙部位的地下障碍物情况。2.3.2按设计地面标高进行场地平整，拆迁施工区域内的房屋、通讯、电力设施以及上下水管道等障碍物，挖除工程部位地面以下m内的地下障碍物。施工场地周围设置排水系统。2.3.3根据工程结构、地质情况及施工条件制定施工方案，选定并准备机具设备，进行施工部署、平面规划、劳动配备及划分槽段

40、；确定泥浆配合比、配制及处理方法，编制材料、施工机具需用量计划及技术培训计划，提出保证质量、安全及节约等的技术措施。2.3.4按平面及工艺要求设置临时设施，修筑道路，在施工区域设置导墙；安装挖槽、泥浆制配、处理、钢筋加工机具设备；安装水电线路；进行试通水、通电、试运转、试挖槽、混凝土试浇灌。3、操作工艺3.1工艺流程(图3.1)图3.1多头钻施工及泥浆循环工艺3.2导墙设置3.2.1在槽段开挖前，沿连续墙纵向轴线位置构筑导墙，采用现浇混凝土或钢筋混凝土浇3.2.2导墙深度一般为12m，其顶面略高于地面50100mm，以防止地表水流入导沟。导墙的厚度一般为100200mm，内墙面应垂直，内壁净距

41、应为连续墙设计厚度加施工余量(一般为4060mm)。墙面与纵轴线距离的允许偏差为10mm，内外导墙间距允许偏盖5mm，导墙顶面应保持水平。3.2.3导墙宜筑于密实的粘性土地基上。墙背宜以土壁代模，以防止槽外地表水渗入槽内。如果墙背侧需回填土时，应用粘性土分层夯实，以免漏浆。每个槽段内的导墙应设一溢浆孔。3.2.4导墙顶面应高出地下水位1m以上，以保证槽内泥浆液面高于地下水位0.5m以上，且不低于导墙顶面0.3m。3.2.5导墙混凝土强度应达到70%以上方可拆模。拆模后，应立即将导墙间加木支撑至槽段开挖拆除。严禁重型机械通过、停置或作业，以防导墙开裂或变形。3.3泥浆制备和使用3.3.1泥浆的性

42、能和技术指标，应根据成槽方法和地质情况而定，一般可按表3.3.1采用。泥浆性能指标表3.3.1项目性能指标检查方法一般地层软弱土层密度粘度胶体率稳定性失水量pH值泥皮厚度静切力(1min)含砂量1.041.25kgL1822s95%0.05gcm330mL30min101.53.0mm30min1020mgcm298%0.02gcm320mL30min891.01.5mm30min2050mgcm24%泥浆密度秤500700mL漏斗法100mL量杯法500mL量筒或稳定计失水量仪pH试纸失水量仪静切力计含砂量测定器注：1.密度：表中上限为新制泥浆，下限为循环泥浆。一般采用膨润土泥浆时，新浆密度

43、控制在1.041.05；循环程中的泥浆控制在1.251.30；对于松散易坍地层，密度可适当加大。浇灌混凝土前槽内泥浆控制在1.151.25，视土质情况而定；2.成槽时，泥浆主要起护壁作用，在一般情况下可只考虑密度、粘度、胶体率三项指标；3.当存在易塌方土层(如砂层或地下水位下的粉砂层等)或采用产生冲击、冲刷的掘削机械时，应适当考虑，泥浆粘度，宜用2530s。3.3.2在施工过程中应加强检查和控制泥浆的性能，定时对泥浆性能进行测试，随时调泥浆配合比，做好泥浆质量检测记录。一般作法是：在新浆拌制后静止24h，测一次全项(含砂量除外)；在成槽过程中，一般每进尺15m或每4h测定一次泥浆密度和粘度。在

44、槽结束前测一次密度、粘度；浇灌混凝土前测一次密度。两次取样位置均应在槽底以上200mm处。失水量和pH值，应在每槽孔的中部和底部各测一次。含砂量可根据实际情况测定。稳定性和胶体率一般在循环泥浆中不测定。3.3.3泥浆必须经过充分搅拌，常用方法有：低速卧式搅拌机搅拌；螺旋桨式搅拌机搅拌；压缩空气搅拌；离心泵重复循环。泥浆搅拌后应在储浆池内静置24h以上，或加分散剂膨润土或粘土充分水化后方可使用。3.3.4通过沟槽循环或混凝土换置排出的泥浆，如重复使用，必须进行净化再生处理。一般采用重力沉降处理，它是利用泥浆和土渣的密度差，使土渣沉淀，沉淀后的泥浆进入贮浆池，贮浆池的容积一般为一个单元槽段挖掘量及

45、泥浆槽总体积的2倍以上。沉淀池和贮浆池设在地上或地下均可，但要视现场条件和工艺要求合理配置。如采用原土造浆循环时，应将高压水通过导管从钻头孔射出，不得将水直接注入槽孔中。3.3.5在容易产生泥浆渗漏的土层施工时，应适当提高泥浆粘度和增加储备量，并备堵漏材料。如发生泥浆渗漏，应及时补浆和堵漏，使槽内泥浆保持正常。3.4槽段开挖3.4.1挖槽施工前应预先将连续墙划分为若干个单元槽段，其长度一般为47m。每个单元槽段由若干个开挖段组成。在导墙顶面划好槽段的控制标记，如有封闭槽段时，必须采用两段式成槽，以免导致最后一个槽段无法钻进。3.4.2成槽前对钻机进行一次全面检查，各部件必须连接可靠，特别是钻头

46、连接螺栓不得有松脱现象。3.4.3为保证机械运行和工作平稳，轨道铺设应牢固可靠，道碴应铺填密实。轨道宽度允许误差为5mm，轨道标高允许误差10mm。连续墙钻机就位后应使机架平稳，并使悬挂中心点和槽段中心一致。钻机调好后，应用夹轨器固定牢靠。3.4.4挖槽过程中，应保持槽内始终充满泥浆，以保持槽壁稳定。成槽时，依排渣和泥浆循环方式分为正循环和反循环。当采用砂泵排渣时，依砂泵是否潜入泥浆中，又分为泵举式和泵吸式。一般采用泵举式反循环方式排渣，操作简便，排泥效率高，但开始钻进须先用正循环方式，待潜水砂泵电机潜入泥浆中后，再改用反循环排泥。3.4.5当遇到坚硬地层或遇到局部岩层无法钻进时，可辅以采用冲

47、击钻将其破碎，用空气吸泥机或砂泵将土渣吸出地面。3.4.6成槽时要随时掌握槽孔的垂直精度，应利用钻机的测斜装置经常观测偏斜情况，不断调整钻机操作，并利用纠偏装置来调整下钻偏斜。3.4.7挖槽时应加强观测，如槽壁发生较严重的局部坍落时，应及时回填并妥善处理。槽段开挖结束后，应检查槽位、槽深、槽宽及槽壁垂直度等项目，合格后方可进行清槽换浆。在挖槽过程中应作好施工记录。3.5清槽3.5.1当挖槽达到设计深度后，应停止钻进，仅使钻头空转而不进尺，将槽底残留的土打成小颗粒，然后开启砂泵，利用反循环抽浆，持续吸渣1015min，将槽底钻渣清除干净。也可用空气吸泥机进行清槽。3.5.2当采用正循环清槽时，将

48、钻头提高槽底100200mm，空转并保持泥浆正常循环，以中速压入泥浆，把槽孔内的浮渣置换出来。3.5.3对采用原土造浆的槽孔，成槽后可使钻头空转不进尺，同时射水，待排出泥浆密度降到1.1左右，即认为清槽合格。但当清槽后至浇灌混凝土间隔时间较长时，为防止泥浆沉淀和保证槽壁稳定，应用符合要求的新泥浆将槽孔的泥浆全部置换出来。3.5.4清理槽底和置换泥浆结束1h后，槽底沉渣厚度不得大于200mm；浇混凝土前槽底沉渣厚度不得大于300mm，槽内泥浆密度为1.11.25、粘度为1822s、含砂量应小于8%。3.6钢筋笼制作及安放3.6.1钢筋笼的加工制作，要求主筋净保护层为7080mm。为防止在插入钢筋

49、笼时擦伤槽面，并确保钢筋保护层厚度，宜在钢筋笼上设置定位钢筋环、混凝土垫块。纵向钢筋底端距槽底的距离应有100200mm，当采用接头管时，水平钢筋的端部至接头管或混凝土及接头面应留有100150mm间隙。纵向钢筋应布置在水平钢筋的内侧。为便于插入槽内，利钢筋底端宜稍向内弯折。钢筋笼的内空尺寸，应比导管连接处的外径大100mm以上。3.6.2为了保证钢筋笼的几何尺寸和相对位置准确，钢筋笼宜在制作平台上成型。钢筋笼每棱边(横向及竖向)钢筋的交点处应全部点焊，其余交点处采用交错点焊。对成型时临时扎结的铁丝，宜将线头弯向钢筋笼内侧。为保证钢筋笼在安装过程中具有足够的刚度，除结构受力要求外，尚应考虑增设

50、斜拉补强钢筋，将纵向钢筋形成骨架并加适当附加钢筋。斜拉筋与附加钢筋必须与设计主筋焊牢固。钢筋笼的接头当采用搭接时，为使接头能够承受吊入时的下段钢筋自重，部分接头应焊牢固。3.6.3钢筋笼制作允许偏差值为：主筋间距l0mm；箍筋间距20mm；钢筋笼厚度和宽目l0mm；钢筋笼总长度50mm。3.6.4钢筋笼吊放应使用起吊架，采用双索或四索起吊，以防起吊时因钢索的收紧力而目起钢筋笼变形。同时要注意在起吊时不得拖拉钢筋笼，以免造成弯曲变形。为避免钢筋吊起后在空中摆动，应在钢筋笼下端系上溜绳，用人力加以控制。3.6.5钢筋笼需要分段吊入接长时，应注意不得使钢筋笼产生变形。下段钢筋笼入槽后.临时穿钢管搁置

51、在导墙上，再焊接接长上段钢筋笼。钢筋笼吊入槽内时，吊点中心必须对准槽段中心，竖直缓慢放至设计标高，再用吊筋穿管搁置在导墙上。如果钢筋笼不能顺利地摄入槽内，应重新吊出，查明原因，采取相应措施加以解决，不得强行插入。3.6.6所有用于内部结构连续的预埋件、预埋钢筋等，应与钢筋笼焊牢固。3.7浇注水下混凝土。3.7.1混凝土配合比应符合下列要求：混凝土的实际配制强度等级应比设计强度等级高一级；水泥用量不宜少于370kgm3；水灰比不应大于0.6；坍落度宜为1820cm，并应有一定的流动度保持率；坍落度降低至15cm的时间，一般不宜小于lh；扩散度宜为3438cm；凝土拌合物的含砂率不小于45%；混凝

52、土的初凝时间，应能满足混凝土浇灌和接头施工工艺要求，一般不宜低于34h。3.7.2接头管和钢筋就位后，应检查沉渣厚度并在4h以内浇灌混凝土。浇灌混凝土必使用导管，其内径一般选用250mm，每节长度一般为2.02.5m。导管要求连接牢靠，接头用橡胶圈密封，防止漏水。导管接头若用法兰连接，应设锥形法兰罩，以防拔管时挂住钢筋。导管在使用前要注意认真检查和清理，使用后要立即将粘附在导管上的混凝土清除干净。3.7.3在单元槽段较长时，应使用多根导管浇灌，导管内径与导管间距的关系一般是：导管内径为150mm，200mm，250mm时，其间距分别为2m、3m、34m，且距槽段端部均不得超过1.5m。为防止泥

53、浆卷入导管内，导管在混凝土内必须保持适宜的埋置深度，一般应控制在24m为宜。在任何情况下，不得小于1.5m或大于6m。，3.7.4导管下口与槽底的间距，以能放出隔水栓和混凝土为度，一般比栓长100200mm。隔水栓应放在泥浆液面上。为防止粗骨料卡住隔水栓，在浇注混凝土前宜先灌入适量的水泥砂浆。隔水栓用铁丝吊住，待导管上口贮斗内混凝土的存量满足首次浇筑，导管底端能埋入混凝土中0.81.2m时，才能剪断铁丝，继续浇筑。3.7.5混凝土浇灌应连续进行，槽内混凝土面上升速度一般不宜小于2mh，中途不得间歇。当混凝土不能畅通时，应将导管上下提动，慢提快放，但不宜超过300mm。导管不能作横向移动。提升导

54、管应避免碰挂钢筋笼。3.7.6随着混凝土的上升，要适时提升和拆卸导管，导管底端埋入混凝土面以下一般保持24m。不宜大于6m，并不小于1m，严禁把导管底端提出混凝土上面。3.7.7在一个槽段内同时使用两根导管灌注混凝土时，其间距不应大于3.0m，导管距槽段端头不宜大于1.5m，混凝土应均匀上升，各导管处的混凝土表面的高差不宜大于0.3m，混凝土浇筑完毕，终浇混凝土面高程应高于设计要求0.30.5m，此部分浮浆层以后凿去。3.7.8在浇灌过程中应随时掌握混凝土浇灌量，应有专人每30min测量一次导管埋深和管外混凝土标高。测定应取三个以上测点，用平均值确定混凝土上升状况，以决定导管的提拔长度。3.8

55、接头施工3.8.1连续墙各单元槽段间的接头型式，一般常用的为半圆形接头型式。方法是在未开挖一侧的槽段端部先放置接头管，后放入钢筋笼，浇灌混凝土，根据混凝土的凝结硬化速度，徐徐将接头管拔出，最后在浇灌段的端面形成半圆形的接合面，在浇筑下段混凝土前，应用特制的钢丝刷子沿接头处上下往复移动数次，刷去接头处的残留泥浆，以利新旧混凝土的结合。3.8.2接头管一般用10mm厚钢板卷成。槽孔较深时，做成分节拼装式组合管，各单节长度为6m、4m、2m不等，便于根据槽深接成合适的长度。外径比槽孔宽度小1020mm，直径误差在3mm以内。接头管表面要求平整光滑，连接紧密可靠，一般采用承插式销接。各单节组装好后，要

56、求上下垂直。3.8.3接头管一般用起重机组装、吊放。吊放时要紧贴单元槽段的端部和对准槽段中心，保持接头管垂直并缓慢地插入槽内。下端放至槽底，上端固定在导墙或顶升架上。3.8.4提拔接头管宜使用顶升架(或较大吨位吊车)，顶升架上安装有大行程(12m)、起重量较大(50100t)的液压千斤顶两台，配有专用高压油泵。3.8.5提拔接头管必须掌握好混凝土的浇灌时间、浇灌高度、混凝土的凝固硬化速度，不失时机地提动和拔出，不能过早、过快和过迟、过缓。如过早、过快，则会造成混凝土壁塌落；过迟、过缓，则由于混凝土强度增长，摩阻力增大，造成提拔不动和埋管事故。一般宜在混凝土开始浇灌后23h即开始提动接头管，然后

57、使管子回落。以后每隔1520min提动一次，每次提起100200mm，使管子在自重下回落，说明混凝土尚处于塑性状态。如管子不回落，管内又没有涌浆等异常现象，宜每隔2030mm拔出0.51.0m，如此重复。在混凝土浇灌结束后58h内将接头管全部拔出。4、质量标准4.1地下连续墙均应设置导墙，导墙形式有预制及现浇两种，现浇导墙形状有“L”型或倒“L”型，可根据不同土质选用。4.2地下墙施工前宜先试成槽，以检验泥浆的配比、成槽机的选型并可复核地质资料。4.3作为永久结构的地下连续墙，其抗渗质量标准可按现行国家标准地下防水工程施工质量验收规范GB50208执行。4.4地下墙槽段间的连接接头形式，应根据地下墙的使用要求选用，且应考虑施工单位的经验，无论选用何种接头，在浇注混凝土前，接头处必须刷洗干净，不留任何泥砂或污物。4.5地下墙与地下室结构顶板、楼板、底板及梁之间连接可预埋钢筋或接驳器(锥螺纹或直螺纹)，对接驳器也应按原材料检验要求，抽样复验。数量每500套为一个检验批，每批应抽查3件，复验内容为外观、尺寸、抗拉试验等。4.6施工前应检验进场的钢材、电焊条。己完工的导墙应检查其净空尺寸，墙面平整度与垂直度