汽车排放污染的控制技术研究

朱静妍 廖荣华

摘 要：随着汽车数量的剧增，汽车尾气污染问题越来越严重，对大气造成严重污染，危害人们身体健康。因此，控制汽车排放污染是一项非常必要的防治措施。本文探讨了控制汽车排放污染的相关技术，最终得出了汽车排放污染的综合控制对策。

关键词：汽车排放污染;控制技术;对策

0 引言

汽车排放污染物指一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOx）以及悬浮颗粒物（PM）等有害气体，由发动机在燃烧做功过程中产生。汽油机主要排放污染物为CO、HC、NOx，而柴油机的主要排放污染物为NOx和PM。目前，控制汽车排放污染的相关技术主要包括了汽油机机内控制技术、柴油机机内控制技术以及机外净化技术。

1 汽油机机内控制技术

1.1 电子控制燃油喷射系统

在不同的空燃比下，汽油机排放污染产出情况不同。电子控制燃油喷射系统的原理是控制空燃比，ECU根据设定空燃比修正每循环的喷油量、喷油时刻及点火时刻，使得喷油量保持在设定值。精确控制空燃比，能够提高汽油机热效率，降低汽车排放污染，实现性能最优。每缸设置了单独喷油器供油，采用压力喷射，汽油雾化效果好，有效提高了各缸空燃比的均匀性和喷油量的精确性。

1.2 废气再循环

废气再循环技术（EGR）能够有效控制NOx的排放，外部EGR原理是将排气流回进气系统，与缸内混合气混合，增加混合气中CO2的含量，内部EGR则是通过调节气门重叠角，进排气门同时开启，使废气在缸内循环。废气与混合气混合，降低了新鲜混合气中的氧浓度，提高了比热容，降低燃烧速度与燃烧温度，EGR是抑制NOx生成的主要措施。

1.3 燃烧系统优化设计

燃烧系统的优化设计主要针对燃烧室形状、缸内气流运动、进气充量以及缝隙容积等。①优化燃烧室结构：紧凑的燃烧室形状有利于提高汽油机性能，降低面容比，减少因燃烧不充分产生的CO、HC;②改善缸内气流运动：湍流混合气的火焰传播速度是静止或层流混合气的一百倍及以上，因此，通过提高缸内气流运动速度（湍流或层流程度）可以加快火焰传播，使得燃烧更充分快速;③提高进气充量：增加气门布置或采用废气涡轮增压，减少泵气损失，有效降低汽油机燃油消耗，减少CO排放量;④减少缝隙容积：燃烧过程中，缝隙中会产生壁面淬熄效应，排放出有害气体HC。因此，应合理减少活塞头部、进排气门及火花塞缝隙中存在的缝隙，使得燃烧更高效。

2 柴油机机内净化技术

2.1 改善喷油特性

低排放燃烧系统需要合理控制喷油量、喷油压力、喷油规律及喷油正时，需根据实际工况合理调整。较高的喷油压力能够增加燃油雾化效果，使得燃烧更完全。适当增加每循环的喷射次数，可以提高燃烧效率，减少排放污染物的产生。燃烧初期宜采用较低的喷油速率，使得滞燃期燃烧温度和燃烧速率保持在较低值。由于后期喷油压力下降，燃油雾化效果不良，应采取停止喷油，避免燃烧不完全增加排放。

2.2 废气再循环

柴油机排出的废气冷却后经EGR阀进入气缸，新鲜混合气中被稀释，缸内氧浓度降低，提高比热容，降低燃烧速度和温度，减少污染物NOx的排放。柴油机EGR率影响着NOx的排放，常用电控式系统控制，EGR率能达到15%～20%。EGR减少NOx排放的同时，HC和CO的排放会有所增加，导致燃油消耗率上升，燃油经济性下降，排放性能未能达到较好效果。因此，需根据发动机不同工况下的燃油经济性和排放性能等确定合适的EGR率，使得排放性能最佳。

2.3 增压及增压中冷

增压即将混合气进行压缩，提高气体密度，使得混合气燃烧充分，通常采取机械增压、废气涡轮增压、汽波增压及复合增压。可燃混合气经增压器压缩后进入气缸，进气密度增加、过量空气系数大，燃油雾化效果更好，减少了HC、CO和PM的排放。根据高温NOx的生成机理，增压中冷则在混合气压缩过程中降低温度，抑制NOx的生成，达到减排的目的。

3 机外净化技术

排气后处理技术：①热反应器充分氧化尾气中未燃的CH和CO;②排气在催化反应器中发生化学反应，将CO、HC、NO转化为无害气体CO2、N2;③微粒捕集器通过微粒沉积机理，将排气中的微粒捕集。非排气后处理技术：①燃油蒸发控制装置;②曲轴箱强制通风装置。

4 结束语

机内净化技术在发动机燃烧过程中控制了汽车排放污染物的产生，是一项有效的治本措施。而机外净化技术则在排放污染进入大气环境之前起到进一步净化的作用，一定程度上解决了机内净化技术的限制，达到最佳的净化效果。此外，减少汽车排放污染还需相关政策的管理，如旧车报废，推广新能源汽车等。

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