1、 摘要随着汽车在生活中的普及，汽车排放的污染物对环境的危害越来越明显，严重威胁着人类的生存环境与健康。本文主要概述了一些主要的发动机排放污染物的生成机理与危害，以及发动机排放物的影响因素，发展汽车发动机的排放控制技术能够有效地抑制和减少发动机排放物对大气环境的污染，在一定程度上减轻了污染物对人类健康的影响。关键词：排放；污染；控制技术IAbstractWith the popularity of the car in the life and damage of the vehicle emissions of pollutants on the environment is more and
2、 more obvious, a serious threat to human survival environment and health. This paper provides an overview of the formation mechanism of some of the main engine and emission of pollutants and the harm, as well as the influence of engine emissions factors, automobile engine emission control technology
3、 can effectively inhibit and reduce engine emissions on the atmospheric environment pollution, reduces the pollutants on human health effects in a certain extent.Key words: emission; pollution; control technology目录摘要 .IAbstract .II第一章 绪论 .1.1 研究的背景 .1.2 研究的意义 .1.3 研究方法 .第二章 发动机排放物的危害 .2.1 一氧化碳（ ）的危害
4、 .CO2.2 碳氢化合物（ ）的危害 .H2.3 氮氧化物（ ）的危害 .xN2.4 二氧化硫（ ）的危害 .2S2.5 微粒物 PM 的危害 .第三章 发动机主要污染物的生成机理 .3.1 一氧化碳的生成机理 .3.2 碳氢化合物的生成机理 .3.3 氮氧化物的形成 .3.4 微粒的形成（流行假说） .第四章 发动机排放物生成的影响因素 .4.1 点火提前角的影响 .4.2 发动机工作温度的影响 .4.3 燃油品质的影响 .4.4 空燃比的影响 .第五章 发动机排放控制技术 .5.1 三元催化转换装置 .5.2 缸内直喷技术 .i5.3 双涡轮增压技术 .5.4 氧化催化氧化器（DOC）
5、.5.5 选择性催化还原系统（SCR） .5.6 颗粒捕捉技术（DPF） .5.7 废气冷却再循环技术（EGR） .参考文献 .致谢 .第 1 章 绪论1.1 研究的背景目前，汽车已经成为这个时代标志性的产物，人们对汽车的热爱只增不减。汽车工业的快速发展也让汽车保有量急速上升。据数据显示，2014 年 12 月，全国汽车产量达到 225.3 万辆，同比增长 3.7%。2014 年全年汽车产量达到 2389.5 万辆，与 2013 年相比，增长 7.1%。2015 年，我国汽车产量达到 2450.33 万辆，同比增长 3.25%，增速比上年同期减缓 4.01 个百分点，创全球历史新高，连续七年位
6、居全球第一。2015 年，中国品牌乘用车销量为 873.76 万辆，同比增长 15.3%；市场份额达 41.3%，同比提高 2.9个百分点。2016 年 2 月我国汽车产量为 161.18 万辆，同比增长了 3.74%，年度累计为406.91 万辆。此外，中汽协对 2016 年汽车整体市场进行了预测，预计 2016 年，中国汽车全年销量为 2604 万辆（其中国内销量 2540 万辆，出口量 64 万辆），增速约为 6%。其中，新能源车会继续保持高速增长，销量预计为 70 万辆左右。2016 年全年汽车市场需求约在 2628 万辆。（全年汽车市场需求=总销量-出口量+进口量）汽车需求量的增多导
7、致了大量的化石燃料燃烧，发动机在燃烧化石燃料的过程中会产生一些具有污染性的排放物和温室气体，这些污染排放物会影响到人类的身体健康以及整个大气环境。据分析，城市中的雾霾大约有 4%的成因与汽车尾气排放有关，这些排放物有可能间接性的与其他物质反应形成酸雨和光化学烟雾，其中的二氧化碳也加剧了温室效应。 我们所要做的就是去改善汽车污染问题，减少我们身边的大气环境的污染，让自己生活在一个纯净而美丽的地球上。1.2 研究的意义近些年来，我们所处在的生存环境受到很多因素的威胁，其中威胁较大的就是汽车使用过程所带来的污染问题。汽车所使用的燃料大部分都是化石燃料，化石燃料在燃烧过程中会产生一定量的氮氧化物、碳氢
8、化合物、微粒以及一氧化碳等有害物质。这些排放物的危害程度随着汽车保有量的增长越来越明显，有的甚至危害到人类的身体健康。据有关专家表示，汽车排放出的污染物的主要范围在 0.3 至 2 米之间，也就是我们正常的呼吸范围。在一些大城市中，交通拥堵已成了家常便饭，在车辆怠速的情况下，汽车所排放出的污染物比正常情况下的排出量相对多一些，同时化石燃料的不完全燃烧导致了能源的浪费。另外，汽车所排放的二氧化碳也让温室效应更加严峻了，这对我们的生存环境非常的不利。所以，我们在发展汽车工业的同时，也要着重在发动机排放控制技术方面进行不断的探索，或者开发一些新的能源用以代替化石燃料，以减少化石燃料燃烧所产生的污染状
9、况。1.3 研究方法本文主要通过百度搜索引擎查找发动机排放控制技术的相关资料，以及在图书馆查找一些相关类的书籍用以参考。通过百度文库和万方数据库所查找的相关文献，分析了当前发动机排放控制技术与应用的现状，列举了发动机排放污染物的危害以及污染物的生成机理，同时也介绍了一些现有的发动机排放控制技术，并根据现有的资料分析了未来发动机在排放控制技术的一个发展趋势。第 2 章 发动机排放物的危害发动机的污染排放物在我们生活中的危害显而易见，不仅影响着人类的身体健康，还会引起大气环境的污染，加剧温室效应。尤其是近年来随着车辆的快速增长，大气中 、 、 、 以及 的含量也陆续增多，导致汽车排放的尾气对人体和
10、COHxN2SOPM大气环境的危害程度也越来越大。在本章的内容中主要分析了发动机的一些排放污染物对人体和大气环境的危害情况。2.1 一氧化碳（ ）的危害汽车排放出的一氧化碳主要是由于化石燃料的不完全燃烧而产生的。它是一种无色无味的有毒气体，在正常情况下，一氧化碳不会导致人体损伤。只有在吸入一定量的一氧化碳之后，才会使人出现头晕、呕吐、头痛等症状，严重时可以造成人体窒息性死亡。引起这些症状的主要原因是 能与血液中的血红蛋白发生反应，使得血液中CO的血红蛋白发生变质，从而减弱了血液的输氧能力，致使人体缺氧。更重要的是，一氧化碳在大气中比较稳定，不易与其他物质发生反应，从而能长时间的存在大气中。2.
11、2 碳氢化合物（ ）的危害H碳氢化合物也是因为化石燃料燃烧不完全而产生的，但它的危害程度比一氧化碳更大。碳氢化合物中含有苯、醛和多环芳香烃等物质，带有一定的毒性，其中多环芳香烃和苯类物质又具有致癌作用，尤其是苯并芘和硝基烯。碳氢化合物在光照的条件下极易与 发生反应，形成以臭氧和醛类为主的有毒性光化学烟雾，严重影响着大xNO气环境与人类的健康。2.3 氮氧化物（ ）的危害x汽车所排放的氮氧化物中种类繁多，有 、 、 等多种物质。其中NO23是氮氧化物中的主要成分，它的特点是无色无味。一般空气中的 对人体无害，NO NO但吸入一定量后，会产生与 相似的症状，会影响中枢神经系统，造成中枢神经系统C轻
12、度障碍，严重时可使人中毒而死亡。 具有强烈的刺激性气味，在常温常压下呈2棕色，主要由 氧化而成，对人体的危害程度相对较大。因为二氧化氮会与人体血液中的血红素相结合，使血红蛋白变性，对心、肝、肾都会有一定的影响，甚至会造成植物枯黄。此外，氮氧化物还会与碳氢化合物在光照的条件下形成带有毒性的光化学烟雾，造成大气环境的污染，威胁人类的身体健康。2.4 二氧化硫（ ）的危害2SO化石燃料中都含有一定量的硫，在燃烧的过程中会形成具有刺激性气味的二氧化硫。 是一种无色透明的气体，一定量的二氧化硫能够使人体产生咳嗽、胸闷和呼2S吸困难等症状，严重时可使人体休克。此外， 还极易与大气中的水分结合生成亚2SO硝
13、酸，和煤尘共存时能产生硫酸烟雾，积累到一定程度时还会形成酸雨，使水土酸化，影响植物的生长，并对材料具有腐蚀破坏作用。2.5 微粒物 PM 的危害PM 中含有 PAH 等多种有害物质微粒物，会对生态环境造成一定的影响，在一定程度是威胁着人类的健康。另外，颗粒的大小对人体的危害程度有一定的影响。一些颗粒较小（小于 0.5 微米）的微粒容易长时间悬浮在空气当中，致使人体吸入的概率大大提高，对人体的呼吸系统有着极大的危害。另外微粒间的孔隙具有一定的吸附作用，能够吸附一些 SO 、NO 等致癌物质，因而对人体造成更大的危害。2第 3 章 发动机主要污染物的生成机理发动机排放物的形成过程十分复杂，反应条件
14、也有一些要求，本章主要介绍了发动机主要排放污染物的生成机理，下面就让我们一起更多地了解发动机污染排放物的生成机理。3.1 一氧化碳的生成机理一氧化碳的形成十分复杂，其熔点为-205.0，沸点为-191.5 ，发火点为 651.0。一般认为，CO 的形成主要有以下几步生成，即(3.1.1)22HmnCOHCmn+(3.1.2)(3.1.3)22(3.1.4)COH在理想状态下一般不会生成一氧化碳。但发动机在实际工作过程中，各缸混合气不均匀，局部区域会出现缺氧的情况，或出现局部温度过低，导致烃类燃料不完全燃烧，从而导致 CO 的产生。此外，排气中的 具有一定的还原作用，能将少量的二氧2化碳直接还原
15、成一氧化碳。3.2 碳氢化合物的生成机理 不论是汽油机还是柴油机都是通过火焰传播使燃料燃烧的，但是紧靠缸壁的气体层（0.05mm-0.5mm）因低温缸壁的冷却作用，火焰传播不到，从而使这层混合气中HC 随废气排出。由于柴油机中与大部分气缸壁面直接接触的是空气而不是混合气（壁面油膜蒸发混合方式除外），采用壁面油膜蒸发混合方式的柴油机，壁面直接与燃油接触的面积与燃烧室表面相比也非常小，因此，在柴油机中几乎不存在汽油机中由燃烧室壁面“火焰焠熄 ”以及汽缸壁和燃烧室壁面沉积物所释放的 HC。发动机排放出的碳氢化合物的形成因素有以下几种情况：（1）燃料未完全燃烧或部分被分解、氧化而产生 HC。不完全燃烧
16、 HC 是由烃的氧化反应终止所造成。化石燃料的燃烧反应受很多因素的影响，如温度、压力以及混合比等。在混合气较稀的情况下，氧化反应的过程会比较慢。另外，燃烧室内各区域的混合气比例也有一定的差异，这也会导致 排放量增多。HC（2）“火焰焠熄 ”作用所产生的 。由于冷态的燃烧室壁面在高温时具有一定的吸附作用，所以当火焰靠近燃烧冷态的室壁面时会发生火焰焠熄现象，导致燃料燃烧不完全。（3）汽缸壁和燃烧室壁面沉积物所释放的 HC。当燃油浓度在混合气中较大时，发动机气缸壁的润滑油膜和燃烧室等处沉积物能吸收和溶解混合气中的燃油；当缸内混合气中燃油浓度很低或无燃油时（如排气冲程），润滑油膜和沉积物则会释放出燃油
17、，导致部分燃油未参与燃烧，直接和其他燃烧产物一起排出，从而导致 排量增HC多。3.3 氮氧化物的形成汽车排放出的氮氧化物主要有 和 ，排出的 会在大气中进一步氧化生成NO2NO。空气中的氧气和氮气在大气状态下，并不会发生化学反应，气缸内燃料燃烧燃2NO烧形成的 1 2002 400的高温环境为氧气和氮气反应生成 NO、NO 2 创造了条件，才造成了氮氧化物(NO )排放。x形成过程相对复杂，主要 经过一下几个过程：NO(3.3.1)N+2(3.3.2)(3.3.3) H(3.3.4) O 22(3.3.5)N+(3.3.6)2这些反应都是连锁反应， 的形成在很大程度上受发动机的工作温度的影响，当然在高温下所停留的时间也会一下 的生成。O3.4 微粒的形成（流行假说）微粒通常用 PM（Particulate Matter）表示，主要是由于进气不充分或燃烧温度过低造成燃烧不完全所形成的。排气中的颗粒物一般有三个来源：（1）燃料燃烧不完全产生的碳烟颗粒；（2）润滑油燃烧产生的积碳颗粒；（3）燃料中硫生成的 、2SO
