发动机低污染排放控制技术探讨

赵江南　赵聪　邱权　李锦阳　王鼎铭

摘  要：近年来，我国的环境污染比较严重，人民生活水平提高，也加大了对环境保护的重视程度。汽车尾气的增多对大气环境影响较为严重，所以如何有效的缓解汽车尾气带来的污染至关重要，发动机废气再循环系统就是解决这一问题的有效方法之一，既不影响汽车的使用，同时将尾气进行有效的处理，将有害气体进行分解循环，减少尾气的排放，有效的保护了生态环境，所以必须认真对待发动机废气再循环系统，保障其正常运转。

关键词：发动机;低污染排放;控制技术探讨

引言

致使传统发动机将要退出历史舞台的根本原因主要在于大量的污染排放，但产生污染排放的根本原因却无人知晓。然而，曲轴连杆机构固有缺陷的重大发现，尤其是隐秘于曲轴连杆机构背后的爆燃或者粗暴，透过爆燃密码的全新诠释，产生污染排放的根本原因終究浮出水面。

1发动机低污染排放控制概述

内燃机的发明促进了人类文明和工业化。工业化和发动机人口的同时增长，加上矿物资源的消耗，导致燃料价格上涨。石油是欧洲、非洲和美洲的主要燃料，而煤炭是亚太地区的主要燃料。石油仍然是世界上最主要的燃料，占所有能源消耗的三分之一多一点。目前，以汽油和柴油为主要燃料的石油产品主要用于交通运输约占65%。内燃机在燃料燃烧过程中产生各种排放物和温室气体。未燃碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOX）、二氧化碳（CO2）和颗粒物（PM）是废气的主要成分。在氮氧化物和阳光的存在下，HC和CO反应生成地面臭氧，这对生活环境是危险的。自从19世纪末第一台内燃机车问世以来，内燃机汽车经过110多年的不断发展和改进，在与蒸汽机汽车、燃气轮机车等竞争激烈的市场上取得了一席之地。到目前为止，内燃机仍然是热效率最高、性能最好的发动机，在汽车动力装置中占有主导地位。发动机的发展为汽车工业、石油工业和高速公路的现代化奠定了基础，改变了能源生产和消费结构，极大地推动了现代工业的发展，使人类社会获得了前所未有的繁荣。但内燃机汽车也有其自身的缺陷，即其尾气中的有害物质严重污染了环境，危害了人类的健康和植物的生长。伴随着世界上工业发达的国家经济的不断发展，汽车保有量大大增加，汽车尾气又成为主要的城市污染源之一。为了解决这个问题，自20世纪70年代初以来，发达国家纷纷制定汽车排放标准，控制汽车排放对人类生存环境造成的日益严重的危害。汽车尾气排放标准的出台和实施，迫使汽车行业及相关研究机构投入大量的人力、物力进行研究，以减少各种尾气排放物质对环境的危害。随着越来越多的传统化石燃料的消耗和运输部门和发电厂严格的排放标准，发动机界探索了许多有效的技术和控制策略，以提高有效效率和减少内燃机的排放[3]。毫无疑问，混合动力汽车（HEV），纯电动汽车（pem）和燃料电池汽车（FCV）在发达国家和发展中国家都得到了迅猛发展。然而，电池寿命、充电站和里程的限制可能会让一些消费者望而却步，直到一个全面的基础设施到位。不可否认，在未来几十年内，内燃机仍然是客车，尤其是重型运输车辆的主要动力装置。另外，在未来几十年里，燃料消耗将大大减少。为了满足严格的排放法规和经济需求，传统的内燃机，如压缩点火发动机和火花点火发动机，需要配备精密的后处理系统，就像一个微型的“化学工厂”来转化有毒废气。因此，排气再循环（EGR）、三元催化转化器（TWC）和特殊过滤器（PF）被广泛应用于汽油机，而EGR、柴油氧化催化剂（DOC）、选择性催化还原（SCR）、柴油特殊过滤器（DPF）则被广泛应用于柴油机。显然，内燃机排放转换系统的复杂性及其成本过高。

2汽车排放污染的主要成分

汽车都是燃烧汽油的，汽油的主要成分是碳和氮，汽油燃烧后产生二氧化碳、一氧化碳、水等，但由于汽油的组成还有较多的杂质，同时由于客观因素影响，汽油的燃烧并不彻底，这就造成了有害物质的形成，根据相关调查显示，汽车尾气的组成较为复杂，其中包含了100种以上的气体，而其中对环境造成污染的主要气体有一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物。一氧化碳是剧毒气体，一旦接触到人身体，将会造成较大的伤害，同时如果误吸了一氧化碳，将阻碍人体器官的运转，甚至会影响心肺功能，而碳氢化合物形成过多后，会聚集在一切形成有毒的烟雾，导致致癌物的产生，这些气体的有害性都相对较强。氮氧化合物具有一定的腐蚀性，毒性超过一氧化碳，一旦触碰到人身体，眼睛会直接损坏，而吸入后肺部也会产生影响，也是酸雨形成的原因之一，会导致植物的叶绿素丢失，造成大面积死亡的现象。根据相关调查显示，汽车在走走停停的过程中，汽油燃烧的并不充分，这种情况产生的污染气体是最多的，其中包含了非常细小的颗粒物，是非常容易被人吸入的，同时尾气污染物不仅仅是刺激人体，还会导致一系列并发症，如咳嗽、哮喘等，导致呼吸系统不良发展。根据相关统计显示，在很早以前的1943年，美国洛杉矶每天消耗掉的汽油就达到了1100吨，而那已经距今接近80年了，那时候的汽车还没有普及，就已经由于尾气排放发生化学反应，影响了绝大部分的市民，形成了眼红、头疼等症状。

3汽车发动机燃油技术优化

3.1电子控制燃油喷射系统

目前针对汽车发动机燃油技术优化，是降低排放的有效方法，而且能够让汽车发动机处于最佳的状态，就算功率不断提高，仍然能够降低发动机尾气的排放。目前市面上使用最广泛的就是电子控制燃油喷射系统，其优点在于自动向进气装置喷油，以此来确保发动机中的气体，可以有效维持在适当的配比范围内，这样就能有效降低排放，有着较大的技术优势，并且准确性非常高。在整个过程中计算机的应用较为关键，从获取信息到控制城区进行喷油，实现了更加精准的一体化操作，因此电子控制燃油喷射系统，也得到较为广泛的应用，不仅提高发动机的运转效率，也能起到降低排放的作用与价值。

3.2汽车废气再循环系统

为了能够创新汽车发动机排放技术，研发人员针对汽车排放的大量化合物进行分析，尤其是有害气体的产生原因，首先是燃油燃烧过程不够充分导致，而这些化合物也会随着燃烧温度的提升不断增加，从而提高汽车废气的排放量。为了能够改善这一问题，可以采用废气再循环系统，这样就能充分改善废气的排放情况，通过采用比热容相对较大的气体排入进气管，就可以实现降低燃烧湿度、气体浓度的作用，从而避免各类化合物的生成，减少汽车发动机废气的排放。该系统主要分为机械、电子两种类型，每种控制方式都有不同的作用，机械式主要采用排气管压力进行，而电子式则更多依赖于电磁阀，不过都能降低汽车尾气排放，但仍然存在动力不足、燃烧稳定性不足的问题。

3.3汽车尾气处理技术

经过大量的研究证实，如果可以针对汽车尾气进行有效处理，就能降低发动机的排放，目前在汽车发动机尾气处理技术中，最有效的为三元催化技术，其作用与转化一氧化碳等化合物、烃类物质，通过把这些化合物转变成无害物质，再进行排放就不会造成污染的影响。这也是目前降低汽车发动机排放的有效措施，首先要在汽车发动机的运转过程中，安裝三元转化设备，其使用稳定性较高，并且是通过多孔陶瓷材料制作而成，可以利用蜂窝小孔起到催化废气的作用，并促使有害气体能够有效的进行转化。除此之外该技术也能降低油耗，大幅度提升发动机的运转与性能，也可以适当降低噪音，所以三元催化技术应该全面推广普及，用于改善汽车尾气处理降低排放。

结语

综上所述，随着汽车尾气排放的越来越多，尾气的排放控制系统也越来越重要，不仅能净化污染物，同时也是汽车运行的关键环节之一，但由于目前的EGR排放系统组成较为复杂，故障的发生也是屡见不鲜，所以就需要详细了解其工作的原理和系统的结构，联合实际的故障情况，就可以第一时间进行解决，既促进了故障解决的效率，也使EGR尾气排放控制系统良好的发展，为汽车尾气净化提供良好的支撑。

参考文献

[1] 郭彪.试析降低汽车发动机排放的技术[J].中外企业家，2019（25）：122.

[2] 顾怡晨.降低汽车发动机排放的技术分析[J].内燃机与配件，2019（06）：191-192.