汽车发动机排放控制技术研究
目录
1 绪论 1
1.1 国内外发动机排放标准法规 1
1.2 能源及环境问题 2
2 汽车发动机排放工作原理 5
2.1 发动机尾气中气态污染物的生成机理 5
2.2 发动机排放物的组成分布 7
3 发动机排放控制技术 9
3.1 机前净化技术 9
3.2 机内净化技术 11
3.3 机外净化技术 17
4 排气污染控制采取的技术与措施 20
结论 23
致谢 24
参考文献 25
1 绪论
1.1 国内外发动机排放标准法规
目前国际上，汽车的排放法规一般分为以美国、欧洲和日本为代表的排放法规，而其他各个国家均是参照这三个体系来制定自己国家的排放法规，我国主要是参考欧洲排放法规制定的【1】。
根据欧洲委员会（ECE）以及欧盟联合制定的欧洲排放法规，把乘用车和载货车以3.5t车重为界限，将其分成两种。柴油车均适用，而汽油车只适用3.5t以下的。
美国的排放控制是最早实施机动车排放控制的，1966年，在加州就已经对汽车排放实施了相关法规，1968年，美国联邦采用了加州的标准。在加州，它有着一套独立的，也是全世界最严格的排放法规。当然，美国的汽车排放控制技术与欧洲的排放控制技术是不相同的，它采用的则是一种所谓的“召回制”，由政府负责监督，如果遇到一些质量缺陷，制造商则应召回缺陷产品。美国同样以车重分类，以3.85t为界线，3.85t以下为轻型车，总质量大于3.85t的属于重型车范围，并且对重型车还分为重型柴油发动机和重型汽油发动机两类，根据不同类别进行排放限值。
日 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
本的法规中制定了最高限制和平均值来限制汽车排放【2】，定时的抽查同型号汽车，使其不超过平均值。与此同时，日本还规定了短期排放限制和新长期排放限制。其中短期限制标准与欧Ⅲ同步，长期的与欧Ⅳ一样。
表1 欧洲的排放标准执行时间
年份 标准
1992—1996 欧Ⅰ标准
1996—2000 欧Ⅱ标准
2000—2005 欧Ⅲ标准
2005—至今 欧Ⅳ标准
在法规内容中，欧Ⅰ到欧Ⅳ一样，但限制越加严格。
发动机排放法规一般分为三个阶段：形成阶段(1966-1974)、加强与完善阶段(1975-1992)、法规和完善阶段(1992年后)，并且加强了对 排放的限制。我国则主要采用欧洲体系作为我国的车用发动机排放法规。
美国重型柴油发动机排放标准见表2，欧IV汽车排放标准见表3。
表2 美国重型柴油发动机排放标准
年份 氮氧化物（ ）( ) 颗粒物（ ）（ ）
1984 10.7 0.6
1991 5 0.25
1994 5 0.10
1998 4 0.10
2004 2 0.10
2007 0.2 0.01
表3 欧洲各阶段的汽车排放标准
欧Ⅳ型式认证和生产一致性排放限值
车辆类别 基准质量 限制
汽油 柴油 汽油 汽油 柴油 柴油 柴油
第一类车 全部 1.00 0.50 0.10 0.08 0.25 0.30 0.025
第二类车 1级 1.00 0.50 0.10 0.08 0.25 0.30 0.025
2级 1.81 0.63 0.13 0.10 0.33 0.39 0.04
3级 2.27 0.74 0.16 0.11 0.39 0.46 0.06
1.2 能源及环境问题
（1）能源问题
石油,它是一种化石能源，并且也是不可再生资源。在世界经济增长的同时【3】，汽车的产量和保有量也在相应的增加，因此对石油需求也日渐增大，石油资源的紧张也让汽车工业的发展【4】在一定程度上被限制了其发展。我们就目前已经确定的石油储量预测，大概能维持到本世纪中叶，石油资源就要面临枯竭，尽管不断有新的石油储量被探明，那我们先按照现有储量的两倍来计算，那么到下世纪之前也逃离不了石油资源枯竭的命运【5】。
改革开放以来，我国进入了一个经济飞速发展的局面，但同时对能源的需求也是与日俱增。而能源作为国民经济的命脉，虽然我国的经济发展在某种程度上取得了举世瞩目的成绩，但同时我们也为此付出了高能耗的代价，而究其我国的化石能源储量，它们的分布极其不均，就我国已探明的煤炭储量，占世界储量的 15%，而已探明石油储量，仅占世界储量的 2.7%，这说明我国是个典型的富煤贫油国家，因此就我国现在的能源局势，石油的供给压力将异常巨大。早在上个世纪九十年代初，我国石油的进口量就超过了出口量，而本世纪，我国原油的进口量更是加速增长，从 2009 年开始，我国原油进口量占总消耗量的比重已经超过了 50%，已经越过了能源安全警戒线。而最近几年，这个比重仍在逐渐上升，我国的能源安全已经警钟长鸣。我国历年原油进口量依赖度如表4所示。
表4 我过历年原油消耗量和进口石油依赖度
年份数据 进口量（万吨） 出口量（万吨） 对外依存度（％）
2006年 14517 9600 47
2007年 16317 3600 47.2
2008年 17888 3700 49.8
2009年 20379 4700 51.3
2010年 23931 2000 54.8
2011年 25378 1500 56.1
2012年 27102 1300 56.4
2013年 28200 900 57
2014年 30837 600 58
据可靠统计，我国作为燃料消耗的石油占总消耗量的一半以上，近些年来我国新增的石油生产能力，也基本上被新增的各种车辆作为燃料而消耗。我国汽车保有量仍在逐年上升，对燃油的需求量也会持续增加，让石油危机越发严峻。
（2） 环境问题
在面临能源危机的同时，环境污染问题也成了一个不容忽视的问题，近些年内由于人类的破坏行为，从而引起的灾害频发，接二连三的自然灾害，让我们不得不反思，在这过去的那一百年里，全世界的平均气温上升了近3℃，从而引发的冰川融化，海平面上升，气候变迁等等问题，让我们为此付出了巨大的代价，因此环境保护的步伐刻不容缓。
在我们汽车保有量不断增长的同时，汽车尾气成为城市空气污染的主要因素，据不完全统计，汽车排放物中占城市空气污染物，一氧化碳（ ） 63.4%，碳氢化合物（ ）的 73.5%，氮氧化合物（ ）的 56.0%，而除了这些【6】，还有部分二氧化硫（ ）、颗粒物（ ）及大量的二氧化碳（ ）等污染物。这些污染物不仅危害着环境，同时也直接危害到了人类的健康【7】。
这就算是内燃机的第三者燃烧方式，在目前研究领域已经成为热点，这项技术结合了点燃式内燃机和压缩式内燃机，并且也适用于汽油、天然气、丙烷、乙醇、柴油和生物燃料等多种燃料。现今，均质混合气压燃技术的技术缺陷也很明显，在其燃烧时刻、爆震、可变压缩比等的控制与调整等技术手段方面仍然需要继续研究，现今的低排放、低燃油消耗率、高热效率的优点，也要继续保持【24】。
1 绪论 1
1.1 国内外发动机排放标准法规 1
1.2 能源及环境问题 2
2 汽车发动机排放工作原理 5
2.1 发动机尾气中气态污染物的生成机理 5
2.2 发动机排放物的组成分布 7
3 发动机排放控制技术 9
3.1 机前净化技术 9
3.2 机内净化技术 11
3.3 机外净化技术 17
4 排气污染控制采取的技术与措施 20
结论 23
致谢 24
参考文献 25
1 绪论
1.1 国内外发动机排放标准法规
目前国际上，汽车的排放法规一般分为以美国、欧洲和日本为代表的排放法规，而其他各个国家均是参照这三个体系来制定自己国家的排放法规，我国主要是参考欧洲排放法规制定的【1】。
根据欧洲委员会（ECE）以及欧盟联合制定的欧洲排放法规，把乘用车和载货车以3.5t车重为界限，将其分成两种。柴油车均适用，而汽油车只适用3.5t以下的。
美国的排放控制是最早实施机动车排放控制的，1966年，在加州就已经对汽车排放实施了相关法规，1968年，美国联邦采用了加州的标准。在加州，它有着一套独立的，也是全世界最严格的排放法规。当然，美国的汽车排放控制技术与欧洲的排放控制技术是不相同的，它采用的则是一种所谓的“召回制”，由政府负责监督，如果遇到一些质量缺陷，制造商则应召回缺陷产品。美国同样以车重分类，以3.85t为界线，3.85t以下为轻型车，总质量大于3.85t的属于重型车范围，并且对重型车还分为重型柴油发动机和重型汽油发动机两类，根据不同类别进行排放限值。
日 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
本的法规中制定了最高限制和平均值来限制汽车排放【2】，定时的抽查同型号汽车，使其不超过平均值。与此同时，日本还规定了短期排放限制和新长期排放限制。其中短期限制标准与欧Ⅲ同步，长期的与欧Ⅳ一样。
表1 欧洲的排放标准执行时间
年份 标准
1992—1996 欧Ⅰ标准
1996—2000 欧Ⅱ标准
2000—2005 欧Ⅲ标准
2005—至今 欧Ⅳ标准
在法规内容中，欧Ⅰ到欧Ⅳ一样，但限制越加严格。
发动机排放法规一般分为三个阶段：形成阶段(1966-1974)、加强与完善阶段(1975-1992)、法规和完善阶段(1992年后)，并且加强了对 排放的限制。我国则主要采用欧洲体系作为我国的车用发动机排放法规。
美国重型柴油发动机排放标准见表2，欧IV汽车排放标准见表3。
表2 美国重型柴油发动机排放标准
年份 氮氧化物（ ）( ) 颗粒物（ ）（ ）
1984 10.7 0.6
1991 5 0.25
1994 5 0.10
1998 4 0.10
2004 2 0.10
2007 0.2 0.01
表3 欧洲各阶段的汽车排放标准
欧Ⅳ型式认证和生产一致性排放限值
车辆类别 基准质量 限制
汽油 柴油 汽油 汽油 柴油 柴油 柴油
第一类车 全部 1.00 0.50 0.10 0.08 0.25 0.30 0.025
第二类车 1级 1.00 0.50 0.10 0.08 0.25 0.30 0.025
2级 1.81 0.63 0.13 0.10 0.33 0.39 0.04
3级 2.27 0.74 0.16 0.11 0.39 0.46 0.06
1.2 能源及环境问题
（1）能源问题
石油,它是一种化石能源，并且也是不可再生资源。在世界经济增长的同时【3】，汽车的产量和保有量也在相应的增加，因此对石油需求也日渐增大，石油资源的紧张也让汽车工业的发展【4】在一定程度上被限制了其发展。我们就目前已经确定的石油储量预测，大概能维持到本世纪中叶，石油资源就要面临枯竭，尽管不断有新的石油储量被探明，那我们先按照现有储量的两倍来计算，那么到下世纪之前也逃离不了石油资源枯竭的命运【5】。
改革开放以来，我国进入了一个经济飞速发展的局面，但同时对能源的需求也是与日俱增。而能源作为国民经济的命脉，虽然我国的经济发展在某种程度上取得了举世瞩目的成绩，但同时我们也为此付出了高能耗的代价，而究其我国的化石能源储量，它们的分布极其不均，就我国已探明的煤炭储量，占世界储量的 15%，而已探明石油储量，仅占世界储量的 2.7%，这说明我国是个典型的富煤贫油国家，因此就我国现在的能源局势，石油的供给压力将异常巨大。早在上个世纪九十年代初，我国石油的进口量就超过了出口量，而本世纪，我国原油的进口量更是加速增长，从 2009 年开始，我国原油进口量占总消耗量的比重已经超过了 50%，已经越过了能源安全警戒线。而最近几年，这个比重仍在逐渐上升，我国的能源安全已经警钟长鸣。我国历年原油进口量依赖度如表4所示。
表4 我过历年原油消耗量和进口石油依赖度
年份数据 进口量（万吨） 出口量（万吨） 对外依存度（％）
2006年 14517 9600 47
2007年 16317 3600 47.2
2008年 17888 3700 49.8
2009年 20379 4700 51.3
2010年 23931 2000 54.8
2011年 25378 1500 56.1
2012年 27102 1300 56.4
2013年 28200 900 57
2014年 30837 600 58
据可靠统计，我国作为燃料消耗的石油占总消耗量的一半以上，近些年来我国新增的石油生产能力，也基本上被新增的各种车辆作为燃料而消耗。我国汽车保有量仍在逐年上升，对燃油的需求量也会持续增加，让石油危机越发严峻。
（2） 环境问题
在面临能源危机的同时，环境污染问题也成了一个不容忽视的问题，近些年内由于人类的破坏行为，从而引起的灾害频发，接二连三的自然灾害，让我们不得不反思，在这过去的那一百年里，全世界的平均气温上升了近3℃，从而引发的冰川融化，海平面上升，气候变迁等等问题，让我们为此付出了巨大的代价，因此环境保护的步伐刻不容缓。
在我们汽车保有量不断增长的同时，汽车尾气成为城市空气污染的主要因素，据不完全统计，汽车排放物中占城市空气污染物，一氧化碳（ ） 63.4%，碳氢化合物（ ）的 73.5%，氮氧化合物（ ）的 56.0%，而除了这些【6】，还有部分二氧化硫（ ）、颗粒物（ ）及大量的二氧化碳（ ）等污染物。这些污染物不仅危害着环境，同时也直接危害到了人类的健康【7】。
这就算是内燃机的第三者燃烧方式，在目前研究领域已经成为热点，这项技术结合了点燃式内燃机和压缩式内燃机，并且也适用于汽油、天然气、丙烷、乙醇、柴油和生物燃料等多种燃料。现今，均质混合气压燃技术的技术缺陷也很明显，在其燃烧时刻、爆震、可变压缩比等的控制与调整等技术手段方面仍然需要继续研究，现今的低排放、低燃油消耗率、高热效率的优点，也要继续保持【24】。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/qcgc/1787.html
