汽车发动机排放污染及控制方法研究

汽车发动机排放污染及控制方法研究[20200408212057]
摘 要
汽车给人们的生活带来了便利,但是也对人们的健康和生存环境造成了巨大的伤害。现阶段,大气污染已经不单单只存在于几个工业化的国家中,它已经慢慢演变成了一个世界性的公害。
本文首先通过对发动机结构的分析,分别介绍了汽油发动机和柴油发动机的工作原理,详细介绍了汽车排放污染物的生成机理及其危害,并且分析了造成汽车尾气排放污染的主要原因,包括汽车自身原因以及国内现有淘汰制度的原因,汽车保有量的原因,国内汽车尾气有关政策法规的原因,深入分析了汽油机和柴油排放污染物的区别所在,经过一系列的分析,提出了一些基于国内汽车尾气排放现状的降排措施。
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关键字:汽车尾气污染物措施降排
目 录
1. 引言5
1.1论文目的及意义5
1.2论文背景5
2. 汽车发动机的工作原理7
2.1汽油发动机的结构组成及工作原理7
2.2柴油发动机的结构组成及工作原理7
3.汽车排放污染物的生成机理及危害9
3.1汽车排放污染物的形成及其种类9
3.2我国汽车排放污染的形成原因11
3.2.中国汽车尾气排放政策滞后11
3.2.2汽车保有量增长过快,且大多集中在城市11
3.2.3我国汽车排放性能较差,汽车保养及淘汰制度不严格12
3.2.4发动机性能的影响12
3.2.5燃料性质的影响 13
4.柴油机废气排放与汽油机的差异14
5.汽车排放污染控制和治理17
5.1汽油机的排放控制装置17
5.1.1催化转化装置17
5.1.2降低低温HC排放装置19
5.1.3稀薄NOx催化转化装置20
5.1.4废气再循环系统21
5.2其他排放物的控制系统21
5.2.1汽油蒸发控制系统21
5.2.2强制式曲轴箱通风系统22
5.3柴油机的排放控制系统22
5.3.1废气再循环系统22
5.3.2后处理装置23
5.4开发新型环保节能交通工具24
5.5燃油品质26
结语 27
参考文献28
致谢29
1.引言
1.1论文的背景
汽车从问世至今已经有100多年的历史,已经成为现代文明以及进步的重要标志之一。随着汽车保有量的不断增加,人们的生活质量以及生活节奏得到大幅度的提高,尤其是在大城市的人们,越来越离不开汽车。但是,随之而来带来的排放问题,也相当的严峻。这与我国可持续发展的战略形成了很大的矛盾,而且有越来越严重的趋势。20世纪40年代以来,在东京,洛杉矶和其他地方屡次发生了光化学烟雾,造成了很大的经济损失和很多的人员伤亡。
近年来,我们国家机动车行业也在迅猛发展,随着我国社会经济持续高速的发展和人生生活水平的不断提高,人们对机动车消费需求越来越旺盛,汽车保有量也在急速的上升。截止2012年,我国的汽车保有量已经达到了1900万辆,在过去的五年中,我国汽车产销量从930万辆增加到了1900万辆,根据2013年初数据显示我国有18个城市汽车保有量超过了100万辆。在北京,机动车保有量就已超过了520万辆,机动车保有量迅猛增加,这也使得汽车排放问题越来越严重,北京市区可吸入颗粒物要高于郊区,从一方面也说明了机动车污染源排放问题是2013年底北京雾霾的重要原因之一。由此可见,我国大气污染物的防治工作量已经十分巨大,机动车排放对城市空气空气质量的影响也是十分巨大。
根据科学计算,一辆汽车在正常行驶过程中,每天平均会排出接近3千克的CO,0.75kg的氮氧化合物,0.3千克的碳氢化合物。对于城市中的大气而言,汽车排放了几乎百分之八十的一氧化碳。世界上大约存在9亿辆汽车,每年这些汽车排放出的二氧化碳将会达到10亿吨。汽车排放污染已经不仅仅是大气污染的重要原因,同事也是全球气候变暖的罪魁祸首之一。根据环境保护部门数据显示,汽车排放污染已经成为了城市大气污染排放物的主要来源,占到了百分之四十五之多,这一数据随着汽车保有量的增加还呈上升趋势。
1.2论文的目的及意义
由于汽车工业的快速发展,无论是在国内还是国外,汽车的保有量在快速增长,汽车排放,已越来越吸引人们的关注。政府和一些主要的汽车制造商已经投入可观的人力和物力资源来研究开发相关的技术,来抑制汽车污染物排放,节能环保汽车乃至零排放汽车的研制和开发是世界汽车工业竞争的焦点和未来的发展趋势。目前,我国的汽车工业正处于一个快速发展的阶段,根据有关权威部门对我国现阶段正在使用的汽车抽测结果显示,在用汽车中的90%排放量超出了国家标准,有的甚至严重超标。 所以人们积极研究所有汽车排放控制方法,研究开发节能低排的汽车,汽车尾气污染得到有效控制,是防止大气污染,实现我国汽车产业的可持续发展。
2.汽车发动机的工作原理
2.1汽油发动机结构组成及工作原理
汽油发动机主要由七个部分组成,分别是曲柄连杆机构、机体、燃料供给系统、配气机构、润滑系统、启动系统、冷却系统。
汽油发动机工作原理:将燃料内部的化学能转化为机械能是发动机主要功用,化学能转化成为机械能的这个转化过程实质上就是整个工作循环的过程,简单的讲就是通过汽缸内燃料的燃烧,产生机械能,从而驱动气缸内活塞往复运动,由此来带动连载活塞上连杆和曲柄,环绕曲轴中央循环作往复元洲运动,从而输出动力。
四冲程的汽油机工作过程是个十分复杂的过程,它包含四个冲程,分别是压缩 冲程、进气冲程、排气冲程、做功冲程。
汽油发动机的优点:转速高(轿车)、质量轻、运行时噪声小、起动简单、制造和维修成本低等。
进气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
图2-1 四冲程汽油发动机的工作原理
2.2柴油发动机的结构组成及工作原理
柴油发动机主要由七个部分组成,分别是曲柄连杆机构、机体、燃油系统、配气系统、冷却系统、润滑系统、电气系统。
柴油机工作原理:柴油发动机的运行过程几乎是和汽油发动机是一样的,每一个工作循环同样要经历进气冲程、做功冲程、排气冲程、压缩 冲程。
然而,汽油机通常是首先将汽油喷射到进气管,与新鲜空气混合形成可燃混合气,然后将混合气供入汽缸,火花塞点燃膨胀做功。通常人们称汽油发动机为点燃式发动机 。柴油发动机通常是通过喷油咀和喷油泵直接向气缸内喷入柴油,气缸内经过压缩后的空气和它进行均匀的混合,在较高的温度和较高的压力条件下可以让可燃混合气发生自燃,从而推动活塞做功。人们常把引擎称为压燃式发动机。
柴油机优点:柴油机相比于汽油机的优点是经济性能好、功率大。在每一个工作周期,柴油机都将经历进气冲程、做功冲程、压缩冲程、排气冲程。然而由于柴油是柴油发动机的主要燃料,柴油的粘度要比汽油大很多,而且不太容易被蒸发,同时它的自燃温度又比汽油的自燃温度来得低,因此柴油发动机可燃混合气的形成和点火都和汽油机有很大的区别。两者的不同之处主要是,柴油机气缸 中的混合气是被压燃的,而汽油机中的混合气是被点燃的。在柴油发动机运转的时候,空气被供入发动机汽缸内,当气缸内的空气被压缩到终点时,它的温度在五百摄氏度到七百摄氏度之间,压力则在四十到五十个大气压强。当活塞运转到上止点的时候,发动机的高压泵会以一个很高的压力把柴油喷入气缸中,这些柴油则形成很小的油粒,再和高压高温的空气相混合,构成柴油混合气,柴油混合气可以自行燃烧,发生剧烈的膨胀,从而产生爆发力,推动活塞向下运动,在这个时候它的温度可以达到1900-2000℃,压力可以达到60-100个大气压,这会使得功率大幅度升高,因此柴油机是被广泛应用于大型柴油车辆的。

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