我国尾气排放控制现状与对策论文

xxxx学院毕业论文 第三章 我国汽车尾气污染控制对策

3.1机内燃烧控制

汽车尾气的控制有机内控制与机外净化两种形式。机内控制是通过改变发动机设计、制造工艺等手段来减少有害物质的生成。废气再循环（EGR）就是常见的一种机内净化形式。其设计思想就是从发动机排气中，引回部分废气与新鲜空气共同进入发动机汽缸内参与燃烧，既能降低汽缸内的燃烧温度，又可有效控制高温富氧条件下NOx的生成，从而大大降低发动机废气中NOx含量。2005年年底，中国重汽技术发展中心组织中国重汽重庆燃油喷射系统公司，历时一年半间，在国内率先成功完成了自主知识产权的采用电控直列泵燃油喷射系统和冷却的电控EGR（废气再循环）技术的、满足排放要求的国Ⅲ柴油发动机。这也是目前国内唯一采用EGR技术的国Ⅲ柴油发动机。

EGR技术，即废气再循环技术(Exhaust Gas Recycle)是针对有害气体(NOx)设置的排气净化装置。它将一部分排气循进气管与新鲜空气混合后进入汽缸燃烧,以增加混合气的热容量,降低燃烧时的最高温度,抑制NOx的生成。EGR发动机控制电脑即ECU根据发动机的转速、负荷(节气门开度)、温度、进气流量、排气温度控制电磁阀适时地打开，进气管真空度经电磁阀进入EGR阀真空膜室，膜片拉杆将EGR阀门打开，排气中的少部分废气经EGR阀进入进气，与混合气混合后进入气缸参与燃烧。少部分废气进入气缸参与混合气的燃烧，降低了燃烧时气缸中的温度，因NOx是在高温富氧的条件下生成的，故抑制了NOx的生成，从而降低了废气中的NOx的含量。

在中国国三排放阶段的实施中，EGR发动机占有了一定的地位，但是由于此类发动机出现的种种问题。使许多专业研发机构对EGR发动机的排放上产生了怀疑，“假国三”这顶帽子抠到了EGR发动机上。除了EGR发动机以外，还有许多机内控制技术，但从整体上来说机内控制虽有一定的净化效率，但它只能减少有害气体的生成，而不能除去已经生成的有害气体。

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xxxx学院毕业论文 3.2净化催化剂的应用

目前治理汽车尾气排放最主要手段和最有效的方式之一就是三元净化器加电喷系统，能削减9O%以上有害排放物。治理汽车排气污染是一个系统工程，需要多种技术多种手段的综合利用。从一开始就考虑将机动车设计为低排放等的源头削减技术无疑是控制污染的最佳捷径，但是现阶段就以石油为燃料的内燃机车而言，机内控制排放在降低排放物的同时会影响发动机的其它性能，而且无法做到从根本上解决现有的污染物排放问题。因此，在机内控制的基础上，辅之以末端治理为目的的机外控制措施，主要指催化净化措施，可以将机动车污染控制在极小的范围内。

采用净化催化剂装置净化汽车尾气的装置是一中机外净化技术。机外净化是将尾气排出气缸进入大气之前，利用转化装置将其转化成无害气体。机外净化包括选择代用燃料、曲轴箱强制通风、二次空气喷射、在排气尾管安装加热反应器、在排气尾管设置点火源以及安装催化转化器。机外净化中最为有效的是利用催化转化器，可以将已产生的有害气体再转化为无害气体，它是减少汽车尾气污染最简单而有效的方法。例如“三元催化剂”就可以同时净化HC、CO和NOx三种有害气体。汽车使用催化转化装置最早在70年代中期从美国开始应用，日本、欧洲等发达国家也分别在80年代中期90年代初开始使用催化转化装置。

随着电子控制燃油喷射发动机的开发,以及排放标准对大气中NOx限量的逐渐严格,从上世纪70年代末开始,国外深入开展了NOx的还原技术和三效催化剂的研究。迄今为止,三效催化剂已经成为控制汽车尾气污染物的主要手段。

3.2.1汽车尾气净化催化剂的主要类型

根据催化活性物质的不同将汽车尾气净化催化剂分为贵金属型、稀土金属型以及其他过渡金属型。其中最后一种类型催化剂的应用研究还不很成熟。

1.贵金属催化剂

上世纪80年代,美国首先推出了含Pt、Rh、Pd的贵金属三效催化剂。随着技术的发展,以堇青石蜂窝陶瓷为载体、活性氧化铝为涂层的贵金属三效催化剂

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xxxx学院毕业论文 已发展成熟。到90年代,贵金属三效催化剂的功能涉及面更广,还能解决汽车冷启动时的污染控制。但该类催化剂必须使用无铅汽油,并要求实现发动机的闭环控制,精确控制空燃比在理论值的14.7∶1附近。

2.稀土金属型催化剂

稀土型催化剂可承受一定范围内的空燃比波动，具有较好的耐久性、热稳定性和一定的抗铅中毒能力。国内对稀土催化剂的研究很多,改进并推出了许多新型的催化剂, 取得的成绩很显著。但稀土氧化物活性比贵金属低, 催化净化效果不及贵金属起活温度高, 在汽车冷起动时,不能立即起到净化作用, 对NOX净化效果相对较差。不过稀土催化剂价格便宜, 我国稀土资源丰富, 储量约占世界70%,将其与贵金属合用制成的三元催化转化器用于控制汽车排气污染效果十分良好, 因此较适合我国国情开发。

3.其他催化剂

金属离子交换分子筛催化剂,如金属-ZMS-5分子筛催化剂也可用于汽车尾气净化。该催化剂中的金属可以是Cu、Fe、In、Ag等,研究表明,这类催化剂对汽车尾气中的CO、HC和NOx均有较好的净化作用,尤其是微量贵金属改性的Cu-ZMS-5分子筛催化剂,对CO的净化能力大幅提高,同时具有的高转化率操作窗口也大大扩宽,在汽车尾气净化方面,具有潜在的应用前景。另外,以Co、Mn等为过渡金属的复合催化剂研究也有很多报道。最近,都雪静等还开展了以半导体TiO2为汽车尾气净化催化剂的应用研究。总体而言,这类催化剂的性能和催化效果不如贵金属催化剂,材料的纳米化是提高这类催化剂性能的有效途径之一。

3.2.2就我国目前催化技术的解决策略

2O世纪9O年代中后期，我国开始对汽车排放实施控制，颁布了新的汽车排放法规，规定新车必须安装净化器。当时市场上国产催化净化器产品，无论是稀土金属氧化物净化器还是稀土贵金属复合氧化物净化器，或是稀土过渡金属和贵金属复合氧化物净化器，因技术含量偏低，实际的使用效果很差。这些净化器寿命极短，经短时间装车运行后，净化效果普遍降低，汽车安装后，只在短时间内达标，或根本不能达标。就催化剂而言,应解决的问题:

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xxxx学院毕业论文 1.开发新型高效催化剂研究,来减少或替代贵金属的使用,以降低成本； 2.进一步提高催化剂的抗中毒能力,延长其使用寿命；

3.提高催化剂的低温活性,减少汽车在冷启动时的废气排放量；

4.研制性能优异的金属 或其它载体和可行的载体成型方法,以提高催化剂的性能。

3.3开发新能源汽车，提高燃油质量

开发新一代车用能源动力系统，发展新能源汽车。重点发展各种液体代用燃料发动机及其混合动力汽车，逐步过渡到采用生物燃料的混合动力和可充电的混合动力；进一步发展以天然气为主体的气体燃料基础设施，分步建设长期可持续利用的气体燃料供应网络；以天然气发动机为基础，发展各种燃气动力，尤其是天然气/氢气内燃机及其混合动力；发展新一代燃料电池发动机及其混合动力，也是控制车辆排放污染的方法之一。

目前, 许多国家都致力于新能源汽车的开发研究, 并取得了令人满意的效果。液化气发动机是比较成熟的机型,已在许多环保要求严格的城市公交车上使用, 由于液化气在工作温度下呈气态, 燃用时无需化油器就能与空气混合形成良好的混合气,且燃烧完全,有害排放物远少于汽油, 并且其辛烷值高, 动力性能也大大提高。醇燃料是另一类清洁能源, 使用甲醇或在汽油中混入15%～20%的甲醇,可使HC、CO 排放量明显下降,NOX 也有所降低, 同时抗爆性能良好。目前这种燃料已在某些国家付诸使用。氢燃料是一种非常理想的能源,由于其不含碳, 燃烧后完全没有CO 与HC 的排放污染,NOX 的排放量也非常低, 而且由于氢易燃烧, 点火能量要求低, 所以,动力性能很高。正因如此, 目前许多国家都在致力于氢发动机的研究, 一旦解决了某些技术问题, 如氢的大量制取与贮存,氢发动机将广泛地应用于各类环保汽车。从以上分析可知, 汽车尾气中的主要有害成分CO、HC、NOX 及碳烟的形成,主要与混合气的品质及燃烧条件有关。因此, 我们可以根据各有害成分形成的原因, 有针对性地采取各种措施, 标本兼治,使汽车尾气的有害成分降到最低程度, 还我们一个清洁、干净的环境。

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