汽車排放控制技術的現狀與發(fā)展

1、畢業(yè)綜合訓練課題名稱 汽車排放控制技術的現狀與發(fā)展 系 別 汽車工程學院 專 業(yè) 汽車檢測與維修 班 級 11統(tǒng)專汽檢（4）班 姓 名 虎牙黑 學號 111111111 指導老師 龍更 江西科技學院26畢業(yè)綜合訓練任務書院 汽車工程學院 專業(yè) 汽車檢測與維修 年級 11級 班級（4）班 姓名 余忠鵬 起止日期2013-10-30至11-30 題目 汽車排放控制技術的現狀與發(fā)展 1畢業(yè)綜合訓練任務及要求（根據題目性質對學生提出具體要求）本課題主要研究汽車尾氣的主要成分危害以及對其控制措施，對發(fā)動機的一些故障診斷方法作了一些具體的分析，以及發(fā)動機排氣凈化，機內、機外凈化作了詳細的研究，然后作出了對

2、柴油機高壓共軌多次噴射技術的改進，排氣后處理技術的研究及發(fā)展進程。最后提出了努力發(fā)展研制可替代能源的環(huán)保型汽車的一些方法和具體行動，為未來汽車污染的有效控制以及新一代更為環(huán)保型汽車指明了有效的途徑2畢業(yè)綜合訓練的原始資料及依據（包括做調研報告的背景，研究條件、應用環(huán)境等）通過學生在汽車實驗室和實習單位的實習實踐，并查閱各種相關書籍，學生應熟練掌握汽車排放污染物產生的原理和汽車排放污染控制以及凈化措施。課題在應用上要求可以應用于汽車維修企業(yè)中作為維修人員的技術參考以及汽車制造企業(yè)中作為制造人員的技術參考。在內容上要求做到系統(tǒng)的闡述汽車排放污染物產生的原因并研究一些先進的污染控制技術。以達到汽車在

3、行駛中更經濟、更環(huán)保3主要參考資料、文獻1 閆君杰，陳芳.河南機電高等?？茖W校學報.2007.第6期2 張子波.汽車故障診斷技術.機械工業(yè)出版社.2009,053 舒華，姚國平.汽車電器設備與維修.北京理工大學出版社.2009.064 蔡興旺.汽車構造與原理-發(fā)動機.機械工業(yè)出版社.2009.075 陳吉彥.公路與汽車.寧波工程學院，2005.08.第四期6 楊貴恒，沈衛(wèi)東.汽車工業(yè)研究.2001.第4期7 李駿，王永紅，張馨.華東交通大學學報.2001.第2期8 陳士力.四川工業(yè)學院學報.2001.第1期9 李駿，王永紅，張馨.華東交通大學學報.2001.第3期10 雷永臣，尹祚為.林業(yè)機械

4、與木工設備.2000.第11期11 毛峰.汽車車身電控技術.機械工業(yè)出版社. 指導教師 龍更 2013年 9 月 30 日 指導教師評語建議成績：優(yōu) 良 中 及格 不及格 指導教師簽字 年 月 日最終評定成績：優(yōu) 良 中 及格 不及格系主任簽字 年 月 日目錄摘要4第1章 汽車排放污染物 5 1.1汽車排放污染種類及來源5 1.2汽車排放污染物對人體的危害5 1.3汽車排放物對環(huán)境的無害6第2章 發(fā)動機排放物凈化技術7 2.1微粒排放凈化措施7 2.2廢氣再循環(huán)（EGR）系統(tǒng)9第三章 發(fā)動機排氣后處理技術的研究及發(fā)展進程14 3.2 過濾法14 3.3 低溫等離子體技術14 3.4 Nox凈化

5、系統(tǒng)15 3.5 同時凈化系統(tǒng)15第四章、采用新能源技術17 4.1使用可替代能源17 4.2降低廢氣排放21 4.3減少燃油消耗22結論24參考文獻25致謝26摘要：據研究表明,汽車排放物成分非常復雜，有一百種以上，其主要污染物包括：一氧化物、二氧化碳、氮氧化物（NOx）和碳氫化合物（HC）。此外還有鉛塵和 煙塵等污染物。具體而言，汽車排放污染物的 主要來源是 ：CO:礦物燃料燃燒后的一種副產物。通常是因空氣不足或其他原因造成不完全燃燒時所產生的一種無色、無味氣體。一般汽油機排放的一氧化碳比柴油機高。CO2: 礦物燃料燃燒后的一種副產物。是完全燃燒或CO在空氣中氧化而來的。HC：來自汽車燃油

6、的不完全燃燒。NOx：主要是NO和NO2的混合物。是空氣中N2和 O2在發(fā)動機燃燒室高溫高壓下反應的產物，壓縮比越高，燃燒室的溫度越高，生成量越大。SOx(包括SO2)：汽油和柴油中的硫在發(fā)動機燃燒室中氧化生成的產物。b(鉛)：來自汽油中的四乙基鉛。汽車用的汽油中，通常加有四乙（基）鉛或四甲（基）鉛做抗暴劑，這些鉛的 70隨尾氣排入大氣。柴油機NOX生成的原因是：燃燒過程的平均過量空氣系數雖然比較大，但因混合氣成分不均勻，局部燃燒溫度仍很高，所以生成大量NOX不過，隨著柴油機負荷的降低，NOX的排放迅速減小。保護環(huán)境，就是保護我們的家。控制汽車尾氣的排放，防治大氣污染勢在必行。讓我們共同從小事

7、做起，防治大氣污染，讓天空永遠蔚藍！關鍵詞：汽車排放物；汽車污染物；新能源技術第一章汽車排放污染物及其危害1.1汽車排放污染種類及來源據研究表明,汽車排放物成分非常復雜，有一百種以上，其主要污染物包括：一氧化物、二氧化碳、氮氧化物（NOx）和碳氫化合物（HC）。此外還有鉛塵和 煙塵等污染物。具體而言，汽車排放污染物的 主要來源是 ：CO:礦物燃料燃燒后的一種副產物。通常是因空氣不足或其他原因造成不完全燃燒時所產生的一種無色、無味氣體。一般汽油機排放的一氧化碳比柴油機高。CO2: 礦物燃料燃燒后的一種副產物。是完全燃燒或CO在空氣中氧化而來的。HC：來自汽車燃油的不完全燃燒。NOx：主要是NO和

8、NO2的混合物。是空氣中N2和 O2在發(fā)動機燃燒室高溫高壓下反應的產物，壓縮比越高，燃燒室的溫度越高，生成量越大。SOx(包括SO2)：汽油和柴油中的硫在發(fā)動機燃燒室中氧化生成的產物。b(鉛)：來自汽油中的四乙基鉛。汽車用的汽油中，通常加有四乙（基）鉛或四甲（基）鉛做抗暴劑，這些鉛的 70隨尾氣排入大氣。PM（顆粒物）：顆粒物是由于進氣不充分或燃燒溫度過低造成燃燒不完全形成的。排氣中顆粒有三個來源：（1）燃料液相燃燒不完全產生的碳煙顆粒;(2)潤滑油燃燒產生的積碳顆粒。（3）燃料中硫生成的SO3、SO2和添加劑鈣生成的CaSO4顆粒。VOC（易揮發(fā)有機化合物）：蒸發(fā)性氣體，是許多不同種類的烴類

9、構成的混合物，來自汽車燃油箱的汽油蒸發(fā)。1.2汽車排放物對人體的危害一氧化碳（CO）與人體血液中的血紅素有很強的親和力，使血液喪失對樣的輸送能力而產生缺氧中毒。當環(huán)境中CO濃度超過100ppm時，人體就會產生頭暈，乏力等不適感；隨著CO濃度的增加，會進一步產生頭痛、嘔吐、昏迷等癥狀；當CO的濃度超過600ppm時，短期內會引起窒息死亡。汽車肺氣中排出多種氮氧化物（NOx），其中一氧化氮與人體血液中血紅素的親和力比CO還強，兩者集合會產生與CO的相似癥狀，一般情況對人體的眼睛、鼻子、咽喉、支氣管和肺部等會帶來更大的損害，嚴重時致人于死地碳氫化合物（HC）為燃油未經完全燃燒后排出的氣體，具有一定的

10、易燃易爆性，其中苯類物質又具有致癌作用。臭氧在陽光下極易發(fā)生光學反應，形成以抽樣和以醛類為主的光化學煙霧。當O3達到一定濃度時，會令生物在短期內發(fā)生高溫氧化脫水而死亡；醛類有機物帶有毒性，對眼睛和呼吸系統(tǒng)有強烈的刺激作用，嚴重的會導致死亡。二氧化硫（SO2）為燃油中硫燃燒后的生成物，人體吸入后，即產生咳嗽，咽喉腫痛，呼吸困難，胸悶，四肢乏力，進一步產生支氣管炎，肺炎和心臟病等，嚴重的會導致人猝死。SO2還極易與大氣中的水蒸氣結合生成亞硫酸煙霧，達到一定聚量后便形成酸雨，使水土酸化，破壞林木，植物的生長。VOC：影響神經中樞系統(tǒng)：出現頭暈、頭痛、無力、胸悶；影響消化系統(tǒng)：出現食欲不振、惡心等。1

11、.3 汽車排放物對環(huán)境的危害城市氣溫急劇升高CO2、SO2這些氣體被成為溫室氣體，一旦進入空氣中，一方面可產生溫室效應，促進氣溫升高;另一方面破壞地球的保護層臭氧層。讓陽關直接照射地球表面，加速氣溫升高。地球氣候不正常 NOX生成的硝酸與氧化硫生成的硫酸等一起生成酸雨，造成土囊酸化，進而影響生態(tài)平衡。第二章 汽車排放凈化技術2.1 微粒排放凈化措施由于噴人燃燒室的嫩料與空氣混合不完全，高溫燃料及嫩氣歷經高溫聚合及分解反應，產生了高分子量的HC，經過進一步的凝聚作用，產生了碳煙顆粒，雖大部分在隨后的富氧區(qū)燒掉，但終究因混合不完全仍有約1%的碳煙顆粒沒被燒掉，重的顆粒隨即排出.可溶碳氫有機物來源于

12、未燃的燃油和機油.碳氫有機物在冷凝過程中吸附在碳煙顆粒的表面，成為柴油機微粒排放的一部分。為了達到日益嚴格的排放法規(guī)的要求，目前世界各國都在積極開發(fā)減少柴油機微粒排放的技術措施。 發(fā)動機的微粒排放凈化措施包過機內凈化措施和機外凈化措施。 1機內凈化措施機內凈化著眼于降低燃燒室內碳粒初始粒子的形成、通過改進發(fā)動機結構或增加附加裝置達到微粒凈化的目的.a 燃燒系統(tǒng)的優(yōu)化燃燒過程對微粒產生的影響最大，也是研究的熱點，主要有以下幾個研究方向燃油噴射系統(tǒng)的優(yōu)化與噴油有關的參數主要有噴油量、噴油嘴端壓力、噴油嘴結構和噴油提前角.噴油系統(tǒng)的性能直接影響嫩油的霧化和混合氣的質量，最終影響微粒排放特性.例如，增

13、加噴油嘴孔數、采用電控技術和提高噴射壓力可以使燃油在燃燒室內更均勻地分布，減少燃油碰壁，將有利于減少微粒排放，但會引起N0，的增加;嫩燒方式的改進為了減少微粒排放，日本、美國都在研究預混合燃燒方式的柴油機，這樣，可使燃油與空氣充分混合，盡量避免在高溫缺氧情況下燃油裂解成碳粒的可能性;進氣旋流的優(yōu)化在高壓噴射的情況下采用低渦流比有利于減少微粒排放.這是由于渦流比大，提高了進氣速度，而降低充氣效率.但在發(fā)動機實際運行時，低轉速時要求較高的進氣旋流;而高速時要求有較低的進氣旋流.采用可變渦流進氣道技術可使運行中的渦流比在0.2一2.5之間變化，使發(fā)動機性能及微粒排放特性在整個范圍內得到優(yōu)化; d.四

14、氣門技術采用四氣門結構，使活塞上的嫩燒凹坑和缸蓋上的噴油嘴布置在燃燒室中央，改善了進氣渦流和油霧分布，使燃燒狀況明顯優(yōu)化，同時也改善了活塞和噴嘴的冷卻條件，從而減少微粒排放: 采用陶瓷材料用陶瓷材料制成的燃燒室、活塞頂和缸套可以提高嫩燒室的絕熱效果.用陶瓷材料制成氣門搖臂等運動部件，可減少摩擦阻力、降低機油耗量，從而減少微粒排放.b 進氣增壓與空氣冷卻技術進氣增壓與中冷可以增加進氣量，這樣姍料在最大扭矩時可以得到充分的氧，而避免達到臨界空燃比。使用變截面增壓器(VCT)并配合先進的控制系統(tǒng)，可有效地降低微粒排放量.c 降低機油消耗量在柴油機排放的微粒中，未燃機油占很大比重，所以必須降低機油消耗

15、量.為此，須對活塞、活塞環(huán)、缸套等零部件進行優(yōu)化設計并進行配合間隙的優(yōu)化研究，特別是熱變形條件下的研究，以達到降低機油消耗的目的.d 燃料的改進措施降低含硫量在燃燒過程中，柴油中的硫約有98%轉化為S02。，其余的2%成為硫酸鹽顆粒. 部分S O:被進一步氧化并與嫩燒過程中生成的H2O結合，形成H2SO3和硫酸鹽，增加了微粒的排放量.當嫩料中的S從0.12%下降到0.05 %時，微粒排放量將減少8%10%，但進一步減少S對微粒的排放量不再有影響.美國1993年10月規(guī)定高速公路上行駛的汽車所用的柴油，其硫含量不得高于0.05%，1996年已全部供應低硫柴油.日本也于1997年全部供應低硫柴油;

16、 降低燃油比重燃油比重直接影響非直噴式柴油機的微粒排放，即微粒排放量隨燃油比重的增加而增加: 燃油的乳化采用油包水型乳化燃油，這樣由于油中水的急劇汽化使油滴變得更加細小，有利于擴散然燒，可有效降低微粒排放.2.機外凈化措施機外凈化即排氣后處理，將柴油機排氣引人專門的后處理裝置中，消除其中的部分微粒后再排人大氣.主要的機外凈化措施示于圖1. 機外凈化措施中應用最廣泛的是微粒的過薄技術，即用耐高溫的過濾材料制成特定結構的過濾體，將排氣中的微粒截留在過濾體內，從而達到凈化的目的.過濾體的材料和結構應滿足以下要求: a.通過特性好，排氣阻力盡可能小; b.抗熱沖擊性好，有較好的機械性能c.熱穩(wěn)定性好，

17、能承受很高的熱負荷; d.過濾效率高;e.適應再生的要求. 目前國內外應用最廣泛的過濾材料有壁流式蜂窩陶瓷、泡沫陶瓷、陶瓷纖維等。 隨著過濾體內微粒的不斷積累，柴油機排氣阻力增加、背壓升高.當背壓升高到一定程度時，將導致柴油機功率和過濾效率下降.所以必須及時清除過濾體內積存的微粒。 眾所周知，當柴油機在最大負荷、轉速的工況下，氣缸排氣口的溫度可達到500一600，此時柴油機排氣微粒開始迅速氧化、升溫直至著火燃燒，以此減少微粒，從而達到過濾體的排氣阻力和過濾效率恢復到原來的水平，即過濾體的“再生”. 目前過濾體的再生方法主要是:“熱再生”，即利用全負荷再生、噴油助燃再生、電加熱再生、電自加熱再生

18、、節(jié)流再生等，此外，也開發(fā)了如逆向噴氣再生、振動再生等非加熱再生方法，也就是利用外部熱源使積存在過濾體內的微粒升溫、自燃，以減少過濾體內的微粒.柴油機排放后處理系統(tǒng)柴油機微粒后處理系統(tǒng)是利用泡沫陶瓷過濾微粒，并利用微波對濾體進行再生. 2.1.1泡沫陶瓷過濾體將陶瓷原料配制成泥漿，并在聚醋或聚醚泡沫塑料內浸演成型，最后經燒制而成.泡沫陶瓷內部由許多小孔(稱為“氣室”)組成，每個氣室通過窗口與多個鄰室相連，由于微粒直徑遠小于氣室直徑，所以微粒的捕集發(fā)生在整個氣室里.其優(yōu)點是多孔結構使火焰易于傳播。2.2 廢氣再循環(huán)（EGR）系統(tǒng) 柴油機與汽油機一樣也有大量的NO生成，廢氣再循環(huán)(EGR)就是通過

19、回引部分廢氣與新鮮空氣共同參與燃燒反應，利用廢氣中含有大量的惰性氣體(CO2、N2、H2O等)具有較高的比熱容這一特性，來降低NOX的生成。 柴油機NOX生成的原因是：燃燒過程的平均過量空氣系數雖然比較大，但因混合氣成分不均勻，局部燃燒溫度仍很高，所以生成大量NOX不過，隨著柴油機負荷的降低，NOX的排放迅速減小。 在汽油機上降低NOX最主要的方法是通過廢氣再循環(huán)(EGR)，而柴油機也可以通過廢氣再循環(huán)(EGR)來降低NOX排放。廢氣再循環(huán)(EGR)為什么能降低NOX呢?因為NOX的生成條件是高溫富氧，而廢氣的引入，一方面使混合氣熱容量增大，造成相同量的混合氣升高同樣溫度所需熱容量增大，從而降

20、低最高燃燒溫度；另一方面，廢氣對新鮮充量的稀釋也相應降低了氧的濃度，從而有效的抑制了NOX的生成。 根據廢氣進入氣缸是否通過發(fā)動機的進氣系統(tǒng)，EGR系統(tǒng)可分為內部EGR系統(tǒng)和外部EGR系統(tǒng)。 內部：EGR系統(tǒng)通過改變配氣正時實現。該系統(tǒng)不需要外加其他設備，結構簡單，應用方便，而且可以避免再循環(huán)廢氣對管道的腐蝕，有利于提高系統(tǒng)耐久性。由于是在進氣行程內，直接開啟排氣閥使廢氣回流，因此難以精確控制EGR率；同時廢氣未經冷卻直接回流，引起混合氣溫度升高，這一點又有利于NOX的生成。因此內部EGR對NOX的抑制效果并不顯著。但是隨著控制技術的不斷提高，內部EGR因其簡單、便利，日益受到青睞。 外部：E

21、GR利用專門的管道將廢氣引入進氣歧管，使廢氣與新鮮空氣在進入氣缸前充分混合。由于外部EGR不但可以通過電控系統(tǒng)精確控制EGR率、優(yōu)化發(fā)動機性能，而且可以在外部系統(tǒng)中通過加裝EGR冷卻器，有效降低燃燒溫度，因此目前較為常用的是外部EGR系統(tǒng)。1 增壓柴油機EGR的實現 自然吸氣柴油機所用的EGR系統(tǒng)與汽油機類似。由于進排氣之間有足夠的壓力差，EGR的控制比較容易。在現代增壓柴油機中，由于渦輪增壓器效率的提高，增壓器后的進氣壓力(增壓壓力)，在很多工況下會高于增壓器前的排氣壓力，造成EGR的困難，至少不會獲得足夠高的EGR率。為此可采用下列措施：如圖1a所示，在EGR閥5前，加一個排氣脈沖閥6，利

22、用排氣脈沖加大EGR量。用節(jié)流閥7對進氣進行節(jié)流(見圖lb)，可降低柴油機前的進氣壓力，可使EGR率大為提高。但顯然會增加柴油機的泵氣損失，有損燃油經濟性。 在進氣系統(tǒng)中，裝一個文丘里管8(見圖lc)，可以提高EGR的有效壓差，從而擴大EGR率的可調范圍。由于文丘里管喉口的壓降，在喉口下游可得到部分的恢復，壓力損失可以減，調節(jié)文丘里管的旁通閥9,可改變EGR的有效壓差。用專門的EGR泵11(見圖ld)強制進行EGR，當然具有最大的靈活性。但由于EGR泵的流量要求很大，機械驅動泵顯然過于龐大昂貴。如圖上所示渦輪增壓器驅動一個外加的EGR泵11是一個實用方案。用可變噴嘴增壓器VNT（Variabl

23、e Nozzle Turbocharger）,是實現增壓柴油機有效EGR的一個新途徑。用普通渦輪增壓器，實現足夠的EGR往往有困難。有實驗結果表明；用普通的渦輪增壓器時，只能在部分負荷下獲得0.1左右的EGR率；用可變噴嘴渦輪增壓器時，柴油機大負荷時，可以通過減小渦輪噴嘴流通面積來提高排氣壓力，進而增大大負荷領域的EGR率。 圖1（增壓中冷柴油機的EGR系統(tǒng)） a用排氣脈沖閥的EGR系統(tǒng) b用進氣節(jié)流閥的EGR系統(tǒng) c用文丘里管的EGR系統(tǒng) d用EGR泵的EGR系統(tǒng) 1電控單元 2中冷器 3柴油機 4渦輪增壓器 5EGR閥 6排氣脈沖閥 7進氣節(jié)流閥 8文丘里管 9文丘里管旁通閥 10EGR冷

24、卻器 11EGR泵2 廢氣再循環(huán)排氣的冷卻實驗證明，把再循環(huán)的排氣加以冷卻，即采用所謂冷EGR，可使進入缸內的新鮮空氣的損失減少，從而避免了大負荷燃油經濟性和排氣煙度的惡化。冷EGR系統(tǒng)布置如圖3-1c、圖3-1d所示。EGR冷卻器10可以用柴油機的冷卻水冷卻，但冷卻溫降有限，最好用空氣直接冷卻?，F已成功投產的EGR冷卻器，可在不同工況下，使EGR溫度下降50-150，使NO下降10%左右。d柴油機EGR的控制（1）控制方式 柴油機的EGR控制比較復雜，尤其是增壓柴油機，一般都采用電子控制。其控制方式可以是開環(huán)控制，也可以是閉環(huán)控制。開環(huán)控制。開環(huán)控制一般基于脈譜(MAP)的控制，即通過實驗確

25、定典型工況下，達到排放要求的最佳EGR率。這種方法控制簡單，目前應用較為普遍。但其準確性依賴于各種工況下MAP圖的精確制取，同時動態(tài)響應慢。較典型的開環(huán)控制為對混合氣的成份加以考慮，根據不同轉速、負荷條件，由進氣和排氣中的氧氣濃度來確定最優(yōu)的EGR率，例如在圖1a中，電控單元1根據柴油機轉速、負荷，以及進氣和排氣中的氧氣濃度、溫度等傳感器的輸入信號，按標定的EGR脈譜對EGR閥5、節(jié)流閥7、旁通閥9等執(zhí)行機構進行控制。EGR閥5可以是一個真空閥。電控單元1通過對一個獨立真空源產生的真空度加以調制，來控制真空閥的開度。EGR閥也可以是一個電磁閥，可由電控單元通過PWM信號直接控制。閉環(huán)控制。閉環(huán)

26、控制可以選擇基于排氣背壓的閉環(huán)控制，也可選擇基于排氣氧氣傳感器紫的閉環(huán)控制?；谂艢庋鯕鈧鞲衅鞯拈]環(huán)控制，選取對發(fā)動機性能影響最大的兩個參數進氣中的氧氣濃度和排氣中的氧氣濃度加以考慮?；谶^量空氣系數的EGR控制，是通過過量空氣系數來間接測量NOx的排放量，其受EGR率的影響大，可作為EGR閉環(huán)控制的反饋信號。閉環(huán)控制可以實時根據工況的變化自動調整EGR量，使EGR達到最佳。因此，它比開環(huán)控制的效果更好，但其結構也較復雜。 （2）控制時間 汽油發(fā)動機在發(fā)動機中小負荷時將一定量的廢氣引入燃燒室參與燃燒，怠速、全負荷時不起作用。柴油發(fā)動機在發(fā)動機怠速、中小負荷時將一定量的廢氣引入燃燒室參與燃燒，全

27、負荷不起作用。柴油機EGR系統(tǒng)的結構以一汽大眾柴油轎車為例，其柴油機EGR系統(tǒng)的結構主要分為兩類： 廢氣再循環(huán)電磁閥與機械閥分開方式（見圖2）廢氣再循環(huán)電磁閥與機械閥合二為一，直接由發(fā)動機控制單元控制（見圖3） 圖2 （EGR與機械閥分開方式 ） 圖3 （EGR閥與機械閥合并方式）1-發(fā)動機控制單元 2-廢氣再循環(huán)閥（電磁） 1-發(fā)動機控制單元 2-廢氣再循環(huán)閥（電磁）3-廢氣再循環(huán)閥（機械）4-空氣流量計 3-廢氣再循環(huán)閥（機械） 4-尾氣凈化裝置5-尾氣凈化裝置第三章 發(fā)動機排氣后處理技術的研究及發(fā)展進程3.1、催化氧化法柴油機PM后處理技術包括催化氧化和過濾，利用催化氧化技術減少載重車和

28、城市公交車柴油機尾氣PM排放始于20世紀90年代。催化劑為蜂窩整體直通式，能部分氧化去除排氣PM的可溶性有機組分以及氣態(tài)污染物HC和CO，發(fā)動機負荷低時，PM可溶性有機組分含量高，催化氧化降低PM排放效果明顯；而發(fā)動機負荷高時，PM中可溶性有機組分含量低，催化氧化降低PM排放效果較弱。典型的PM排放降低值為20%50%，而且隨著排氣溫度提高，降低率增大，但排氣溫度提高也會導致SO3和硫酸鹽排放增加。3.2、過濾法過濾是降低PM排放最直接的方法，但將柴油機排氣微粒收集起來后，決定微粒捕集器可行性的就是再生的問題了，微粒捕集器的再生一般都采用燃燒法，即利用外界能量提高微粒捕集器內的溫度，使微粒著火

29、燃燒，或通過使用某些催化劑降低微粒的著火溫度，使之能在正常的柴油機排氣溫度下著火燃燒分解。目前，催化再生的燃油添加劑再生和連續(xù)再生已成為研究的熱點。燃油添加劑再生可能會造成新的二次污染，但這類燃油添加劑通常為含鈣或鐵鋇銅錳的金屬化合物，成本相對低，降低微粒著火溫度顯著，在國內該方法應該具有較為廣泛的應用前景；而連續(xù)再生是將催化劑與微粒表面充分接觸，降低微粒排放量的效果也較為明顯。連續(xù)再生式DPF裝置目前要解決的問題是:在發(fā)動機的各種運轉條件下不發(fā)生碳粒堵塞現象，以確保碳粒凈化率的長期穩(wěn)定性，提高其使用壽命3.3、低溫等離子體技術目前，低溫等離子體技術在柴油機尾氣控制中較多的是將其用于排氣微粒的

30、捕集，其主要依據在于柴油機排氣微粒中有70%80%（以質量計）是帶電的。利用低溫等離子技術捕集柴油機微粒的技術現在還處于實驗室階段，而且已獲得較滿意的數據。等離子體靜電捕集微粒裝置的流動阻力小，對發(fā)動機的性能影響較小，這是傳統(tǒng)微粒捕集器所沒有的，而且具有較高的捕集效率，能解決微小微粒難于收集的困難等優(yōu)點。但是這種技術實用化的最大困難在于設備龐大，結構復雜及成本較高，在車用上則有高壓電電源的供給問題。因此，該項技術的商品化還需要進一步的研究3.4、Nox凈化系統(tǒng)由于柴油機機內NOx控制與PM控制存在所謂的trade-off效應，而機外的NOx控制又因排氣中含有大量O2而變得非常困難。目前，柴油機

31、排氣NOx凈化研究主要從選擇性催化還原和吸附催化還原兩條技術路線入手。1選擇性催化還原選擇性催化還原有一個很明顯的優(yōu)點就是:催化劑不會因為燃料或潤滑油中所含的硫而引起硫中毒。以尿素作為還原劑的選擇性催化還原系統(tǒng)，可以降低柴油機排氣中絕大部分的NOx，也能降低部分HC。因此，以尿素為還原劑的SCR被認為是最具有應用前景的。但尿素SCR技術的難點在于處理城市基本建設與植被尿素水的矛盾，所以使將來車用尿素的SCR的實用性受到影響。1990年，Iwamoto和Held分別報道在Cu/ZSM-5催化劑上，HC能選擇性催化還原NOx。隨后，作為凈化柴油機和吸燃汽油機排NOx的潛在技術，HC選擇性催化還原N

32、Ox受到重視。對小型客車來說，HC選擇性催化還原系統(tǒng)的發(fā)展旨在改進催化劑材料和增大NOx凈化效率的控制方法上，同時也盡量減少燃料經濟性的惡化2吸附催化還原吸附催化還原對NOx的凈化率高達80%左右，其還原NOx的機理是:基于發(fā)動機周期性進行稀燃和富燃工作的一種NOx凈化技術，在稀燃階段將NOx吸附儲存起來，而在短暫的富燃階段，NOx釋放并被排氣中的HC還原。對于超低S燃料，現有吸附催化還原技術可將NOx降低90%，但燃油經濟性會因此降低。適用于高含量S燃料的吸附催化劑目前尚在開發(fā)之中3.5、同時凈化系統(tǒng)1同時催化法在氧化環(huán)境下，用催化方法同時去除NOx和PM的理念是由Yoshida首次提出的，

33、他對“Soot-O2-NO”3組份之間反應的可能性進行了實驗研究和探討。Cooper等人通過實驗研究發(fā)現，NO在Pt催化劑作用下被氧化成NO2，而NO2能進一步氧化柴油機的碳煙，從而揭示了NO（NO2）在降低柴油機碳煙中的作用2.四效催化劑最近，被稱作柴油機PMNOx還原系統(tǒng)（DPNR）的一種四效催化系統(tǒng)得到了發(fā)展，它具有同時凈化4種有害物質PM，NOx，CO和HC的潛力。DPNR是一種DPF，只是表面有一層吸附催化還原催化劑的涂層。在DPNR系統(tǒng)中，PM由活性氧氧化，而活性氧產生于NOx儲存與還原的過程中，還有一部分來自稀燃狀態(tài)下過剩的氧氣。第四章、采用新能源技術4.1、使用可替代能源從總的

34、形勢看，石油資源必將逐步減少，最終將枯竭。為此，世界各國從長遠戰(zhàn)略考慮，為保證車用能源供應的安全和節(jié)省大量外匯支出，有必要減少對進口原油的過分依賴，積極尋找替代能源，采用多種能源，以確保社會經濟的發(fā)展。實踐證明：燃料乙醇作為石油的替代品和可再生能源，不僅對于解決糧食深加工轉化，穩(wěn)定糧價和農民收入，減少環(huán)境污染、保持生態(tài)平衡等諸多方面具有十分重要的意義，而且還能創(chuàng)造許多新的就業(yè)機會。因此，推廣使用燃料乙醇必將成為中國可持續(xù)發(fā)展的一項長期戰(zhàn)略。從世界各國車用乙醇汽油使用情況來看，在美國、巴西早已成功推廣，近年來歐盟和東南亞一些國家也在積極推廣車用乙醇汽油。然而，這項工作在中國還僅處于推廣試驗階段。

35、可喜的是吉林作為中國燃料乙醇推廣先行試點省，政府在推廣使用乙醇汽油方面已摸索出許多成熟經驗。推廣使用車用乙醇汽油，大勢所趨目前，燃料乙醇的生產和應用在國際上已呈高速發(fā)展趨勢，燃料乙醇產業(yè)已成為各國政府調控農產品供需矛盾，解決石油資源短缺問題，保護城市大氣環(huán)境質量的重要政策手段和經濟杠桿?？梢灶A見，隨著世界石油資源的消耗、對環(huán)境關注程度的提高、MTEB的禁用以及燃料乙醇應用范圍的拓寬，將極大地刺激對燃料乙醇的需求。預計，今后相當長時間內，燃料乙醇的年增長率將達到12以上。因此，推廣使用車用乙醇汽油將成為中國替代能源選擇與可持續(xù)發(fā)展的大勢所趨。具體說，有四個理由。一是石油資源日益短缺，必須尋求新的

36、替代能源。今年以來，受一季度世界石油需求依然旺盛及一些權威機構不斷上調2005年世界石油需求預測數據的支持，國際油價總體呈上揚趨勢，紐約商品交易所西德克薩斯輕質油（WTI）首行合約價格由42.12美元/桶攀升至57.27美元/桶，漲幅達35.9。中國石油資源不及世界人均水平的1/6，從1993年開始，中國成為石油凈進口國，供需矛盾日益突出。2000年，中國石油進口已經超過7000萬噸，今后進口仍呈上升趨勢，石油進口量約占使用量的20左右，預計到2010年前后將達到40，車用汽油年消耗量為6400萬噸。按照車用乙醇汽油所含變性燃料乙醇10計算，每年可減少汽油消耗640萬噸。乙醇是可以再生、可以循

37、環(huán)利用的新型生物能源及綠色能源，因此用車用乙醇汽油來代替目前所使用的普通汽油，這對于完善能源安全體系，減少對石油的依賴、節(jié)約外匯意義重大。二是緩解糧食階段性和結構性過剩，促進中國農業(yè)可持續(xù)發(fā)展。如何利用國內豐富且廉價的玉米資源，使農業(yè)得到快速的、可持續(xù)發(fā)展是政府面臨的一項重大問題。為此，世界各國在發(fā)展燃料乙醇產業(yè)的同時，也帶動了對農產品需求的快速增長，使農業(yè)產業(yè)得到了可持續(xù)發(fā)展。“九五”以來，中國農業(yè)生產連年豐收，糧食綜合生產能力已接近5億噸，然而糧食深加工問題未能得到很好解決，出現了階段性和結構性過剩。一方面國家拿出400億元建庫存糧，同時每年拿出100億元作補貼，財政不堪重負；另一方面，糧

38、食沒有轉化市場，敞開收購和順價銷售成效不很明顯，農民增收難以保障。而推廣使用車用乙醇汽油，可有效解決糧食等農作物的轉化，形成一個長期、穩(wěn)定、可控糧食消費市場，有助于增加農民收入。目前，全國汽油消費量近4000萬噸，以加入變性燃料乙醇10計，需變性燃料乙醇約400萬噸，可消化糧食1000多萬噸，使農民增收100多億元。另外，生產燃料乙醇的玉米可另外生成第二副產品酒糟蛋白飼料（）和精制玉米油，解決玉米深加工問題，形成“增產消費刺激再生產”的良性循環(huán)。發(fā)展燃料乙醇產業(yè)還可以推進農業(yè)產品標準化、農業(yè)生產專業(yè)化、農業(yè)經營一體化，有利于推動農業(yè)種植結構的調整，保障糧食安全，對于解決“三農”問題具有十分重要

39、的意義。三是改善生態(tài)環(huán)境，緩解大氣污染。隨著工業(yè)化進程的迅猛發(fā)展，世界范圍內汽車保有量快速增加，目前以汽油為動力的汽車尾氣對大氣的污染程度，已占所有大氣污染源的60左右。因此，國際上對汽車尾氣造成對大氣污染非常重視，在尋找、研究和開發(fā)汽油替代品方面作了很多工作，比如風能、電能、氫能等，包括目前正在使用的甲基樹丁基醚MTBE，但這些能源都有各自的局限性。乙醇是良好的車用燃料，除了它的燃燒性能可與汽油相比外，汽車發(fā)動機的壓縮比可以提高，另外可使用較高的空氣與燃料比例，燃燒完全。減少汽車排放CO2量是防止地球氣溫升高的最有效的措施之一，根據檢測，當汽油中摻入1020乙醇時，這種混合燃料排出的尾氣完全

40、可以符合加利福尼亞州嚴格的空氣污染標準要求。燃料乙醇的使用，對大氣污染日益嚴重的趨勢可起到緩解作用。中國汽車保有量達1500萬輛（不含農用車），摩托車4500萬輛，并且以每年10速度遞增，大量汽車尾氣影響空氣質量，造成環(huán)境污染。據檢測，汽油加入10的變性燃料乙醇后，可使汽油辛烷值提高3，含氧量增加3.5，可使汽車有害尾氣排放總量減少33以上，大大改善汽油的使用性能，使燃燒更徹底。另外，通過替代普通汽油中的對地下水資源破壞嚴重的甲基叔丁基醚（）含氧添加劑，可有效防止地下水的破壞，是一種節(jié)能環(huán)保型燃料，對于改善大氣環(huán)境有著十分顯著的作用。四是乙醇汽油在替代能源中是比較理想、現實可行的。由于現代生物

41、技術的發(fā)展，以及農產品的大量富余和價格的下降，使發(fā)酵法生產乙醇的成本逐步下降，再加上各國政府對使用乙醇汽油特殊政策的出臺，在眾多替代能源中乙醇汽油又成為比較理想和現實可行的能源。因此，從20世紀70年代以來，在世界范圍內乙醇汽油的生產和使用迅速發(fā)展，成為目前替代石油最合適的可再生的重要能源。推廣使用車用乙醇汽油，任重而道遠綜上所述，推廣使用車用乙醇汽油必將成為我國的一項長期戰(zhàn)略性舉措。因此，堅持科學發(fā)展觀，積極全面推廣使用燃料乙醇汽油，必將對中國國民經濟的可持續(xù)發(fā)展、創(chuàng)造和諧社會有著極其重要的意義。但應明確的是，在乙醇汽油推廣過渡階段，政府必須要唱主角。因為推廣初期涉及的部門就有幾十個，運行中

42、要解決的難題就有數百個，這些問題方方面面，有政策上的、法規(guī)上的、技術上的，還有宣傳輿論導向上的等等。如果沒有一個統(tǒng)一的政策，統(tǒng)一的政府協(xié)調機構來強力推進，單靠市場化運作，或是單靠某個企業(yè)單打獨斗，是根本做不到的。在我國推廣使用車用乙醇汽油還是一項全新的工作，就全國而言，根據國務院領導的多次重要批示精神，這項工作一直是按照統(tǒng)一規(guī)劃，試點先行，分步實施的原則，積極穩(wěn)妥地推進。吉林作為該項工作先行試點的省份，在全國第一個制定并實施了政府規(guī)章，依法行政；在全國第一個成功實現了省級行政轄區(qū)內封閉運行推廣使用乙醇汽油，第一個實現全品種覆蓋市場，走出了一條具有自身特點的乙醇汽油推廣之路；在推廣使用車用乙醇汽

43、油的政策法規(guī)、組織管理、生產供應、市場銷售以及技術服務等方面取得了寶貴經驗，形成了車用乙醇汽油生產、儲運、銷售及使用的成套技術措施和管理辦法，為今后乙醇汽油的全面推廣奠定了堅實的基礎。盡管如此，目前吉林仍有兩個亟待解決的難題。一是乙醇成本居高不下，技術創(chuàng)新有待提高，生產原料要多元化。從2005年4月1日起，乙醇汽油的推廣已經擴大到全國九省。但隨著乙醇汽油推廣范圍的擴大，國內原本囤積嚴重的陳化糧將逐漸被酒精廠家消化完畢，現在燃料酒精的生產很大一部分轉向使用新糧。這將面臨兩個問題：第一，生產成本難以降低；第二，新糧能否保證持續(xù)穩(wěn)定供應還是個未知數。在這種情況下，我國乙醇汽油的推廣戰(zhàn)略面臨著嚴峻考驗

44、。另外，為鼓勵“酒精燃料”的生產，國家出臺了一系列補貼優(yōu)惠政策，每年要拿出20多億元補貼四大燃料酒精生產企業(yè)，但隨著乙醇汽油推廣范圍的擴大和消耗的增長，國家的補貼負擔會越來越重。因此，降低燃料乙醇的高成本，是乙醇汽油全面推廣面臨的首要問題。首先，生產企業(yè)要吸收國外生產企業(yè)的先進經驗，加強管理，改進工藝，形成規(guī)模經營，以大幅降低生產成本。其次，要考慮采用一些其他的低成本生產原料，如廣東、廣西著手研發(fā)甘蔗燃料乙醇等。有關科研機構要加快替代原料的研發(fā)，加大技術攻關力度，國家有關部門應在這方面給予更大的關注和合理的資金投入。二是國民認知程度不足，輿論宣傳要堅持不懈。盡管乙醇汽油和普通汽油相比，性能、油

45、耗相差無幾，而且車用乙醇汽油和無鉛汽油完全可以轉換使用，在合格的車輛中，兩種汽油可以混加，并不會對車輛燃油系統(tǒng)和其他部件產生太大的不良影響。但由于消費觀念、市場監(jiān)管等方面仍然存在著某些差距，有些人認為乙醇汽油在使用過程中耗油大、“勁兒小”等等。因此，在推廣中要繼續(xù)通過各種渠道和媒體大力宣傳使用車用乙醇汽油對改善環(huán)境、緩解石油資源短缺以及促進農業(yè)發(fā)展的重要意義，使消費者充分了解車用乙醇汽油，自覺自愿使用。解決上述難題，吉林的對策與建議是：一是加強監(jiān)管，營造良好的封閉環(huán)境。在國家已經做出車用乙醇汽油發(fā)展規(guī)劃的情況下，在試點地區(qū)相關部門雖然出臺了相關管理辦法，但還缺乏監(jiān)管力度，仍然存在非乙醇汽油沖擊

46、市場的情況，工商管理部門應該加大管理和處罰力度，成立專門檢查機構，加強對變性燃料乙醇和車用乙醇汽油生產企業(yè)以及銷售市場的監(jiān)督檢查。對違反規(guī)定擅自從事燃料乙醇生產或銷售、使用車用乙醇汽油以外的其他車用汽油的，不但要限期整改，還應嚴厲處罰，嚴防劣質成品油進入流通領域以及小煉油無序競爭，干擾乙醇汽油市場。另外，應加大整頓汽車配件市場，對假冒汽車配件的生產、流通等環(huán)節(jié)進行清理整頓，防止質量不合格的汽車零部件進入市場，以免乙醇汽油用戶對使用乙醇汽油產生誤解，從而形成一個良好的乙醇汽油封閉運行環(huán)境。二是保持政策支持的力度和靈活度。試點期間，政策和經濟性分析報告顯示，使用車用乙醇汽油是沒有經濟效益的；但大范

47、圍的推廣，對國家是有利的，比如可解決農民收入、環(huán)境污染等問題。因此，要保證車用乙醇汽油的順利推廣，就必須堅持相應的財政、稅收、補貼等政策，保持現有或進一步增加補貼力度。特別是最近一個時期，食用酒精市場銷量快速增長，如果這種情況持續(xù)下去，勢必對燃料乙醇的供應產生一定程度的影響。為此，應根據生產、銷售環(huán)節(jié)存在的市場波動，制定更加符合市場規(guī)律、相對靈活的補貼政策，從而使全面推廣有良好的政策保障。三是提高技術含量，使質量達到國際標準。相關部門曾經進行的一項性能試驗表明，送檢的乙醇汽油中烯烴含量和氧含量與歐燃料標準有差異。其中烯烴含水量主要由調和組分油成分決定，由于我國油品來源比較復雜，不同國家、不同地

48、區(qū)、不同煉油廠生產的油品所采取生產工藝線路不同，導致烯烴含量都有差異。要與國際接軌，就需要生產單位進行有效的技術改造，調整和提高產品質量，各監(jiān)管部門也要做好檢測和質量監(jiān)督，對不合格產品的生產和銷售監(jiān)督，對不合格產品的生產和銷售企業(yè)依法進行處理，以保證車用乙醇汽油的質量和擴大試點工作的順利開展。四是加強汽車工業(yè)研發(fā)力度。汽車和摩托車行業(yè)應盡快針對燃料結構的變化著手研發(fā)，這不但是保證乙醇汽油大范圍成功推廣的重要因素，也是汽車產業(yè)發(fā)展的重大機遇。但從實際情況來看，國內汽車工業(yè)在對乙醇汽油適應性研究、設計、制造方面仍然相對滯后。使用乙醇汽油后一些汽車的零部件需要更換，但國內目前還沒有廠家和科研單位對此

49、進行深入研究，更換配件也沒有規(guī)范的標準，已經影響到了試點工作。另一方面，中國的汽車制造業(yè)至今還沒有真正開始研究開發(fā)與乙醇汽油相配套的車型，這種源頭生產的滯后性將給乙醇汽油的推廣使用帶來根本性的制約，而德國大眾等公司已經到河南的試點城市提取了乙醇汽油的樣品進行研究開發(fā)，這些問題應引起有關部門和國內汽車生產廠商的重視。4.2、降低廢氣排放控制汽車污染物排放的技術可以分為兩類:降低污染物生成量的技術，又稱為機內凈化技術；凈化或處理發(fā)動機排出后污染物的技術，又稱為機外凈化技術。隨著發(fā)動機技術的進步和發(fā)展，目前車輛排放控制的機內、機外凈化技術都達到了比較完善的地步?，F代汽油發(fā)動機排放控制較為成熟的技術主

50、要有以下幾個方面:發(fā)動機結構優(yōu)化技術，如采用多氣閥進氣機構、組織進氣氣流、對燃燒室加以改進等。通過改善發(fā)動機燃燒狀況，提高燃燒效率，降低發(fā)動機一氧化碳、碳氫化合物的生成量。閉環(huán)電控發(fā)動機管理技術是一種精確控制發(fā)動機供油過程和點火過程的技術，能根據反饋控制使發(fā)動機始終工作在最佳狀態(tài)。一方面可以有效降低發(fā)動機一氧化碳、碳氫化合物的生成量；另一方面為加裝三效催化轉化器提供空燃比條件。燃油蒸發(fā)污染物控制技術是一種對油箱和供油系統(tǒng)排出汽油蒸氣污染物進行控制的技術，在國外是從20世紀80年代就較為普遍使用的技術。可控制汽油車20左右的碳氫化合物排放。閉式曲軸箱通風技術是一種控制發(fā)動機曲軸箱竄氣造成環(huán)境污染的技術。這一技術國內若干年前就已普遍使用，可控制汽油車20左右的碳氫化合物排放。廢氣再循環(huán)技術是一種將發(fā)動機排氣引入到進氣中，通過降低發(fā)動機氣缸內氧氣的相對含量和最高燃燒溫度，來減少氮氧化物生成量的技術?？山档?060的氮氧化物生成量。三效催化轉化器技術是一種利用氧化和還原反應，將汽車排氣中的一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化物同時轉化成無害的二氧化碳、氮氣、水的技術。在一定條件下，對污染物的轉化效率可達80以上，是目前最為有效的汽油車機外凈化技術。但是，為保證其工作效能，需要發(fā)動機具備閉環(huán)電控系