汽车尾气治理技术简介

汽车尾气治理技术简介高元白露（辽宁工程技术大学机械工程学院车辆工程系，辽宁阜新123000）摘要：本文针对近年来比较严重的汽车尾气的问题，分析几种典型的汽车尾气成分，就其产生原因、危害进行分析。介绍几种典型的汽车尾气治理方法，并对先进汽车尾气治理技术进行总结。关键词：汽车尾气催化净化汽车工程污染治理尾气TheintroductiontothePurificationtechnologyofautomobileexhaustGaoYuanBaiLu（SchoolofMechanicalEngineeringLiaoNingTechnicalUniversity,LiaoNingFuXin123000）Abstract:Basedonyearsofseriousproblems,theautomobileexhaustanalysisofseveralkindsoftypicalautocomponents,itscausesandhazardanalysis.Introduceseveraltypicalcartailgastreatmentmethods,andadvancedmanagementtechnologytoautomobileexhaust.Keywords:automobiletail-gascatalyzingpurificationofautomotiveengineeringpollutionemission1.引言随着经济的飞速发展，我国汽车的销售量也是以很高的增张率逐年增加，汽车的使用规模不断扩大。据有关部门的数据显示，我国汽车的保有量已经超过7000万辆。特别是近年来，我国汽车保有量已经接近普及程度。但随之而来的是汽车尾气的问题也越来越严重，几乎所有的大气问题均和汽车尾气的排放有关，同时汽车尾气也对人们的身体健康有着不小的危害。汽车尾气的成分与危害汽车发动机排放的对环境有污染的物质主要包括一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化合物（NOx）和一些微粒等。同时，汽车发动机还排放出大量的二氧化碳气体（CO2），虽然排放的二氧化碳气体（CO2）对人体没有危害，但会造成温室效应，破坏大气环境，对环境有较大危害。一氧化碳（CO）是无色、无臭、无刺激性的气体。由于一氧化碳在体内易于与血液中具有输送氧气的血红蛋白结合，从而使得能与氧气结合的血红蛋白数量迅速减少，会出现人身体局部组织缺氧，较长时间则会使人窒息死亡。其生成的原因一般认为是烃类燃料在燃烧过程中经一系列化学反应，这些过程中由于缺氧而不能被完全氧化，便生成一氧化碳。但是，即使在富氧燃烧的情况下，由于可燃混合气不均匀，也会产生部分一氧化碳。汽车发动机排放的氮氧化合物（NOx）中包括一系列的氮和氧的化合物。在发动机燃烧产物排放到大气之前，废气中的氮氧化合物主要是一氧化氮（NO），还有少量的二氧化氮（NO2）。当发动机的废气排放到大气中是，一氧化氮经紫外线照射氧化成二氧化氮。一氧化氮是无色的气体，在浓度大时可能会一起中枢神经障碍。二氧化氮是一种棕红色的气体，具有刺激性气味，在人体内可与水结合生成硝酸，影响人的呼吸系统等，严重则会引起肺气肿。碳氢化合物（HC）是由未燃和不完全燃烧的燃油以及润滑油及其裂解和部分氧化产物等。其成分复杂，有很多不同的组合。另外，碳氢化合物与氮氧化合物在紫外线的照射下会生成臭氧和过氧酰基硝酸盐，这是一种具有刺激性的的浅蓝色烟雾，对人体有极大的危害。汽车尾气的治理技术3.1机内净化技术机内净化技术是指对发动机进行改造或改善，以及对可燃混合气的品质和燃烧状况的优化，已达到降低发动机排放物的有害物质的目的。目前，汽车发动机采用的机内净化技术主要有：3.1.1采用废气再循环（EGR）装置废气再循环装置是将一部分发动机的排气重新引入进气系统，与可燃混合气一起进入燃烧室内燃烧。采用废气再循环装置的汽车可有效降低氮氧化合物的排放量，从而减小汽车排放物对环境的污染。氮氧化合物主要是在高温以及富氧条件下生成的，而废气再循环装置是将一部分废气引回气缸，减少一部分发动机排放。同时，引回气缸的气体主要是热容量比较高的气体，使得在缸内的新形成的混合气的热容量也随之变的较高。在另一方面，重新引回的废气也占据了一部分原先氧气的空间，使得可燃混合气氧的浓度降低，燃烧速度变缓。由于以上几个方面的综合作用，可以一定程度上降低氮氧化合物的排放量。3.1.2采用电控燃油喷射系统电控燃油喷射系统主要是通过传感器将发动机的相关工作参数，如发动机转速、负荷、节气门开度、空气流量等转变为电信号传送给ECU，然后ECU经过综合分析转换为不同长度的脉冲信号传到燃油喷射装置，控制准确的燃油喷射量以及喷射时刻。由于电控燃油喷射系统可对并行的发动机多参数进行同时控制，对可燃混合气的空燃比的控制较为精确，保证发动机在任何工况下都保持在最佳喷有状态。因此，采用电控燃油喷射系统的发动机可有效减少发动机油耗，废气的排放量大为减少，若该系统采用闭环控制在经催化净化装置后，发动机废气的排放量可大大降低，由此可减小发动机尾气的环境的污染。3.1.3优化燃烧室结构燃烧室的结构与形状主要是决定碳氢化合物排放量的主要因素。发动机排放的碳氢化合物主要是由于发动机燃烧室内存在着某些间隙，这些间隙在燃烧过程中，由于火焰传播的速度很快，在这些间隙中的可燃混合气不能及时燃烧，所以在排放过程中产生较多的碳氢化合物。因此，紧凑的燃烧室结构不仅可以改善汽车动力性与经济性，还可以有效的降低汽车尾气的排放，可燃混合气在燃烧室内燃烧的速度越快，产生的HC和CO越少。理想的燃烧室结构应该是尽可能的结构紧凑，燃烧室的面容比小。这样的燃烧室结构可以保证较短的火焰传播距离，提高燃烧速度，有效的降低发动机的排放。3.1.4提高燃油品质和采用替代燃料除了发动机的结构对尾气的排放有较大影响外，燃油品质也与汽车尾气的排放有着紧密的关系。在汽车使用的燃油中，含有一定量的铅、硫等有害物质，都使发动机的排放出有害物质，在汽车燃油的要求中，应对这些有害物质的加以限制，提高燃油品质，降低发动机排放。另外一种可行的方法是采用替代燃料，就目前状况而言，采用替代燃料可以看做最为有效的治理汽车尾气的方法。目前，汽车代替燃料应用较为广泛的是天然气与液化石油气，在使用中发动机可以不必做大的调整就可以满足天然气与液化石油气的使用条件。3.2机外净化技术发动机的机外净化技术主要是在发动机机体外针对某些方面进行处理以达到降低汽车尾气排放的目的。就目前机外净化技术的发展情况而言，主要研究的方向是对汽车尾气的催化净化的研究，在此本文也就只针对汽车尾气的催化净化技术作简要介绍。汽车尾气的催化净化装置一般是安装在汽车排气系统中的，采用催化原理来净化汽车尾气中的一氧化碳、氮氧化合物、他氢化合物等有害物质的尾气处理装置，这是一种可以对汽车尾气进行整体上综合处理的装置。它主要由壳体、垫层、载体、催化剂组成，而其核心的部分是催化剂。在车用催化净化装置内，在催化剂的作用下，可同时与CO、HC、NOx发生反应，进行处理，转化器主要内发生如下反应：2CO+O——>2CO2 2CO+HO——>CO2+H22NO+2CO——>2CO2+N22NO+2H2——>2HO+N24CH+（4m+n）O2——>2nHO+4mCO^4CH+（8m+2n）NO——>2nHO+4mCO2+（4m+n）N2就目前的研究成果来看，常采用的催化剂主要有贵金属催化剂与非贵金属催化剂。贵金属催化剂主要是铂（Pt）铑（Rh）、钯（Pd）三种金属，这三种金属对汽车尾气的催化作用相当明显，因此在汽车尾气的处理方面有较好的应用。其中，铂（Pt）、钯（Pd）对汽车尾气中的CO和HC有良好的氧化活性，铑（Rh）对NOx有不错的还原催化作用。但由于贵金属的含量有限，价格又高，在汽车尾气处理方面的需求量有很大，所以，在使用方面有一定的限制。就目前情况而言，由于稀土催化剂具有价格便宜、原料易得、工艺稳定等特点，成为目前研究的重点。结束语目前，汽车尾气的危害已经非常明显，在汽车尾气治理方面人们也做了较多的研究。在汽车尾气的治理技术中，机内净化技术是治理的主要方面，提高机内治理技术可明显降低汽车尾气的排放，减小汽车尾气对环境的危害。机外净化金属作为机内净化的后续对尾气的处理有补充的作用，机内与机外净化技术同时采用，在尾气处理上有非常明显的效果。参考文献何秋梅，叶金玲.用于汽车尾气处理的纳米催化技术，广州化工2006年34卷第三期孙凤英，石惠•纳米材料在汽车尾气机外净化中的应用研究，森林工程2008年7月第24卷第4期吴敏明.汽车尾气治理与政府管制，环境与可持续发展2007年第4期张忠伟，沈璟虹,曹友春.汽车尾气成份分析及故障诊断，漯河职业技术学院学报2008年3月第7卷第2期张爱敏，宁平，黄荣光，贺小昆，赵云昆，顾永万，桓源峰杨冬霞.汽车尾气净化用贵金属催化材料研究进展，贵金属2005年9月第26卷第3期孔德良，白玉兰，叶庆国，田进军.汽车尾气净化催化剂的研究进展，青岛科技大学学报2003年4月第24卷第2期房永彬.我国汽车尾气净化催化剂的研究现状，河南化工2006年第23卷王栋，王维城,王晓亮，吴晓敏,王建昕.汽车尾气催化转化器内流动均匀性对起燃特性的影响，清华大学学报（自然科学版）2003年第43卷第6期相会强，刘建勇,檀丽丽.纳米稀土催化技术在汽车尾气净化中的应用，现代化工2006年10月第26卷增刊(2)程义斌，金银龙,刘迎春.汽车尾