浅谈汽油机污染物排放及净化措施

论文导读：随着汽车数量的持续增长，我国汽车污染物排放总量持续攀升，这对我国的空气环境质量带来很大的影响，如何让人们即享受到经济发展后的交通便利，又能有效地降低汽车污染物排放对环境的危害，越来越成为摆在各级环境保护工作者面前的严峻问题。汽油机尾气成分非常复杂，有一百种以上，其主要污染物包括：一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(HC)、铅(Pb)、苯并芘(B8P)等。
关键词：汽油机，污染物排放，净化措施

　　进入21世纪以来，中国汽车需求量和保有量呈现加速增长的趋势，而且随着国民经济的快速发展、居民收入的提高、汽车价格的下降和消费环境的改善，中国汽车市场规模将继续扩大。随着汽车数量的持续增长，我国汽车污染物排放总量持续攀升，这对我国的空气环境质量带来很大的影响，如何让人们即享受到经济发展后的交通便利，又能有效地降低汽车污染物排放对环境的危害，越来越成为摆在各级环境保护工作者面前的严峻问题。
　　一、汽油机排放污染物的来源、危害和生成机理
　　汽油机尾气成分非常复杂，有一百种以上，其主要污染物包括：一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(HC)、铅(Pb)、苯并芘(B8P)等。
　　1. 汽油机排放污染物的来源
　　汽油机排放污染物的来源有三个方面。一是排气污染，是由排气管中排出的废气引起的，废气中含有CO、HC、NOx、铅化物、硫化物等污染物；二是窜缸混合气，它是从活塞环与气缸的间隙漏入曲轴箱，再由曲轴箱通风管排出的未燃烧的燃料混合物，主要成分是HC；三是汽油蒸发，从汽油箱、浮子室、油管接头挥发的汽油蒸发后进入大气，主要成分也是HC。
　　2. 汽油机排放污染物的危害
　　CO是一种化学反应能力低的无色无味的窒息性有毒气体，它与人体血液中的血红素有很强的亲和力，使血液丧失对氧的输送能力而产生缺氧中毒。当环境中CO的浓度超过100 ppm(100×10-6)时，人体就会产生头晕、乏力等不适感；随着CO浓度的增加，会进一步产生头痛、呕吐、昏迷等症状；当CO浓度超过600 ppm时，短期内会引起窒息死亡。
　　汽油机废气中排出多种氮氧化物(NOx)，其中一氧化氮(NO)与人体血液中血红素的亲和力比CO还强，两者结合后会产生与CO相似的症状，一般情况下对人体的眼睛、鼻子、咽喉、支气管和肺部等会带来更大的损害，严重时至人于死地。
　　碳氢化合物(HC)为燃油未经完全燃烧后排出的气体，具有一定的毒性和易燃易爆的特性，其中的苯类物质又具有致癌作用。
　　铅(Pb)为一种有毒的金属，它由燃油中的铅化物添加剂(如四乙铅)经高温燃烧后还原而成的铅微粒。铅与血液中的血红素结合后，使血红素产生异变。科技论文。科技论文。当血液中的铅含量达到一定的程度时，会积聚于肝、肾、大脑和脊髓中，严重地破坏人体的神经系统和造血功能。
　　3. 汽油机排放污染物的生成机理
　　CO是不完全燃烧的产物，它主要取决于混合气浓度和混合的均匀程度。
　　HC的生成主要是由火焰在壁面淬冷、狭缝效应、润滑油膜的吸附和解吸、燃烧室内沉积物的影响、以及碳氢化合物的后期氧化所致。
　　NOx是在燃烧过程中高温条件下生成的，主要取决于氧的浓度、温度和反应时间。
　　二、汽油机排放污染物的净化措施
　　目前，控制汽油机尾气排放的措施大致有三种：一是前期净化，二是机内净化，三是后处理净化。
　　1．汽油机排放污染物的前期净化
　　前期净化就是提高燃油的质量，即实施燃油无铅化和大幅度的降低燃油中硫的含量，改进汽油中苯、芳烃、烯烃等组成性质，提高燃烧效率，使燃油充分燃烧，减少有害物质的排放。
　　2.汽油机排放污染物的机内净化
　　机内净化就是指从改善发动机的工作性能的角度来减少汽油机污染物的排放。科技论文。即采用汽油喷射电控系统、低排放燃烧技术、废气再循环技术、涡轮增压中冷技术和多气门技术等来改善发动机的工作性能，从而达到降低有害物质排放的目的。
　　（1）汽油喷射电控系统
　　汽油喷射电控系统就是利用各种传感器检测发动机的各种状态，经过微机判断和计算，来控制发动机在不同的工况下的喷油时刻、喷油量、点火提前角等，使发动机在不同工况下都能获得合适空燃比的混合气，提高燃油的燃烧效率，从而达到降低汽油机污染物排放的目的。
　　（2）低排放燃烧技术
　　低排放燃烧技术主要是依靠稀薄燃烧技术、分层燃烧技术和汽油直喷技术等来改善可燃混合气形成和燃烧条件，从而大幅度降低CO、HC和NOx的排放。
　　（3）废气再循环技术
　　废气再循环技术是在保证发动机动力性不降低的前提下发动机的温度和负荷的大小将发动机排出的一部分废气再送回到进气管，和新鲜的空气或新鲜混合气混合后再次进入气缸参加燃烧，这种方式使得混合气中氧的浓度降低，从而使燃烧反应的速度减慢，有效控制燃烧过程中NOx的生成，降低NOx的排放量。
　　（4）涡轮增压中冷技术
　　涡轮增压中冷技术就是利用涡轮增压器增大进入燃烧室的进气量，并在混合气进入燃烧室前进行冷却，使混合气燃烧更彻底，排气更干净，从而降低CO和HC的排放量，提高发动机的动力性和汽油机在高原地区的工作适应性。
　　（5）多气门技术
　　多气门发动机是指一个气缸气门数目超过两个发动机，在采用多气门技术后，能保证较大的换气通流面积，减少泵气损失，增大充气量，保证较大的燃烧速率降低汽油机污染物的排放量。
　　3.汽油机排放污染物的后处理净化
　　后处理净化就是对已经排出燃烧室而尚未排入大气中的废气，在排气系统中进行净化处理。主要采用三元催化转化器、热反应器和空气喷射系统等来降低汽油机污染物的排放量。
　　（1）三元催化转化器
　　三元催化转化器是安装在汽油机排气系统中最重要的净化装置，当高温的汽油机尾气通过净化装置时，三元催化器中的净化剂将增强CO、HC和NOx三种气体的活性，促使其进行一定的氧化-还原化学反应，其中CO在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体；HC化合物在高温下氧化成水(H20)和二氧化碳；NOx还原成氮气和氧气。三种有害气体变成无害气体，从而降低汽油机污染物的排放。
　　（2）热反应器
　　热反应器通常是一种大型容器，备有绝热良好的隔热套，取代了常规排气歧管，被安装在紧靠发动机排气道出口处。它是通过均质气体的非催化反应来氧化汽油机排气中烃和CO的装置。当排出的废气经过热反应器时，使CO和HC在其中保持高温（800-900℃）并停留一段时间（平均为100ms），使之能得到充分的氧化，从而降低CO和HC的排放量。
　　　　（3）空气喷射系统
　　空气喷射就是将新鲜的空气喷射到排气门后面使尾气中的CO和HC在排气管内与空气混合，继续进行氧化的方法，又称为二次空气喷射。当喷射的新鲜空气与尾气混合时，空气中的氧与CO和HC反应生成蒸汽状的水和二氧化碳，从而降低汽油机污染物的排放量。
　　三、结束语
　　为了控制汽油机污染物的排放，治理大气污染，我国已经制定并颁布了多项法律法规和相关治理办法，各大企业也在积极研发新技术，不断为广大消费者提供高效能、低排放的环保车型和高品质的燃油、燃气，同时，消费者应该遵守各项规章制度，节能减排，只有这样才能最大限度地控制汽油机污染物的排放，改善我们的生存环境。

参考文献
[1]郝吉明,傅立新,贺克斌.城市机动车排放污染控制.北京:中国环境科学出版社,2001
[2]龚金科.汽车排放污染及控制.北京:人民交通出版社,2005.3
[3]李岳林,张志永.车用汽油机HC生成机理及排放控制技术.上海汽车,2006(1)
[4]催心存.现代汽车新技术.北京:人民交通出版社,2001.6
[5]王建昕, 傅立新,黎维彬.汽车排放污染治理及催化转化器.北京:化学工业出版社,2000
[6]韩玉敏.排放控制系统.北京:化学工业出版社,2005.4