吳茂軍　李錫坤

摘 要：汽車尾氣排放不但對人類生存的環(huán)境造成直接污染，而且間接危害人類的健康。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，汽車的數(shù)量越來越多，汽車排放造成的環(huán)境問題也越來越嚴(yán)峻，對汽車排放進行有效的控制并減少汽車排放已經(jīng)成為當(dāng)今社會的一個主攻方向。本文在分析了汽車尾氣排放對環(huán)境和人類健康造成的危害的基礎(chǔ)，介紹了幾種降低汽車發(fā)動機排放的技術(shù)，對汽車發(fā)動機節(jié)能減排的技術(shù)研發(fā)具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：汽車；發(fā)動機；排放污染；技術(shù)

1 引言

隨著經(jīng)濟社會，科學(xué)技術(shù)的不斷進步，汽車工業(yè)的發(fā)展越來越快。汽車給人類的出行帶來了越來越多的便利，于此同時，汽車的普遍使用也給人類生存的環(huán)境和人類的健康造成了嚴(yán)重危害。有關(guān)研究表明，城市中超過一半的重要空氣污染物都是由汽車尾氣排放造成的。由于大量汽車廢氣的排放，人類的生命健康，生存環(huán)境正面臨著重大威脅，汽車就是主要的罪魁禍?zhǔn)?。因此，降低汽車發(fā)動機排放的技術(shù)研發(fā)和推行工作迫在眉睫。

2 汽車排放的危害

雖然在近幾十年來，汽車排放的控制技術(shù)有了一定程度的進展，汽車技術(shù)研發(fā)者們也開始關(guān)注節(jié)約能源，利用新型能源，利用清潔能源，設(shè)計電動汽車、混合動力車和電池車等新型汽車，然而燃油汽車仍然是當(dāng)下汽車類型中的主力軍，進一步改進汽車發(fā)動機的性能，尾氣凈化性能依然是當(dāng)前汽車研發(fā)人員的主要課題。各國也都設(shè)定了未來很長一段時間內(nèi)的燃油耗標(biāo)準(zhǔn)[1]。

由于當(dāng)下汽車主要是以燃油作為主要的動力能源，燃油可以完全燃燒的時候，有害氣體排放少，對環(huán)境的污染也小；但當(dāng)燃油不能完全燃燒的時候，它進入發(fā)動機氣缸就會和空氣進行短時間的混合燃燒，汽車發(fā)動機排放的氣體中就會產(chǎn)生嚴(yán)重污染環(huán)境的氣體，主要有二氧化硫、一氧化碳、含氮化合物以及含碳顆粒，甚至是含鉛物質(zhì)等空氣污染物，嚴(yán)重污染環(huán)境。燃燒不完全產(chǎn)生的一氧化碳是一種有毒性的氣體，無色無味，一旦跟人體中的血紅素結(jié)合就會使人出現(xiàn)惡心、嘔吐、頭痛甚至窒息的情況危害人類健康。有一些由于燃燒不完全產(chǎn)生的烴類物質(zhì)會對人體的呼吸器官形成強烈的刺激，甚至可能致癌，有一些烴類物質(zhì)還會對農(nóng)作物造成嚴(yán)重危害。汽車排放的廢氣中有多種類型的氮氧化合物。有的氮氧化合物會引發(fā)肺水腫、支氣管炎；有的氮氧化合物與其他有害氣體混合形成酸雨酸霧，嚴(yán)重污染空氣。

3 降低發(fā)動機排放的技術(shù)

各國對于汽車發(fā)動機排放技術(shù)的治理主要從從發(fā)動機本身和排放后尾氣處理凈化

入手。

3.1 發(fā)動機燃油技術(shù)優(yōu)化

汽車發(fā)動機在部分負荷的時候，會有比較大的機械損失，而且這種機械損失會因為進氣的某些原因增加，進而對熱效率造成嚴(yán)重影響。為此，需要降低機械損失，在保證較高的功率要求的同時實現(xiàn)高負荷低轉(zhuǎn)速，具體技術(shù)方案如表1所示。

3.1.1 電子控制燃油噴射系統(tǒng)

以前的汽油機是用化油器燃油，現(xiàn)在的電子控制燃油噴射技術(shù)已經(jīng)有了很大的進步。在電子控制燃油噴射系統(tǒng)中，汽車在不同情況下產(chǎn)生的反饋信息通過計算機系統(tǒng)，向發(fā)動機的進氣裝置處噴油，從而使發(fā)動機中的氣體總能保持合理的混合度，具有較高的精度和準(zhǔn)度。不難看出，電子計算機是整個電控噴射系統(tǒng)的核心裝置，控制著噴射系統(tǒng)的運行。當(dāng)發(fā)動機進行工作時，計算機根據(jù)各種傳感裝置獲得的反饋信息和事先編好的運行程序確定最合適的噴油量，并通過對電控噴油器的脈沖寬度控制來進行噴油。在整個控制過程中，輸入到計算機內(nèi)的信息有發(fā)動機的轉(zhuǎn)動速度，冷卻液體的溫度，進氣量和進氣溫度等信息。除此之外，對于點火前角、廢氣循環(huán)、轉(zhuǎn)速的控制也可以通過電子計算機來實現(xiàn)。由此可見，使用電子控制燃油噴射系統(tǒng)可以有效的降低汽車排放。

3.1.2 汽車廢氣的再循環(huán)系統(tǒng)（EGR）

在汽車排放的氣體中，氮氧化合物不是由于燃燒不完全而產(chǎn)生的，相反，在燃燒過程中氮氧化合物的含量隨著環(huán)境中燃燒的溫度升高而增多。廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的工作原理是依據(jù)一定的比例將比熱容較大的氣體導(dǎo)入進氣管，從而使混合氣體的濃度和燃燒的溫度下降，抑制氮氧化合物的形成。EGR具有電子控制和機械控制兩種類型。電子控制的調(diào)節(jié)是通過電磁閥來實現(xiàn)的；機械控制的調(diào)節(jié)是通過排氣管或者進氣管的壓力來實現(xiàn)的。廢氣再循環(huán)系統(tǒng)雖然具有減少氮氧化合物含量，降低燃燒溫度的作用，但同時也具有一定的不利影響，如動力性差，經(jīng)濟效益差，容易導(dǎo)致燃燒不穩(wěn)定等問題，所以必須嚴(yán)格控制廢氣再循環(huán)率，尋求一個合理的控制程度。

電控廢氣再循環(huán)的換流器是電控再循環(huán)裝置的核心。接收到發(fā)動機轉(zhuǎn)速，進氣量等輸入信息之后，電子控制系統(tǒng)控制再循環(huán)換流器的電磁閥，進而控制廢氣再循環(huán)率。汽車在啟動時，發(fā)動機處于低溫狀態(tài)，EGR處于停止運行狀態(tài)；汽車在告訴行駛的時候，電控裝置停止再循環(huán)運行；當(dāng)汽車部分負荷的時候，EGR的循環(huán)率隨著負荷的增加而增加。

3.2 尾氣處理技術(shù)優(yōu)化（三元催化技術(shù)）

三元催化技術(shù)是比較成熟的高效率尾氣處理技術(shù)。三元催化技術(shù)就是要將汽車尾氣中的一氧化碳、烴類物質(zhì)和氮氧化合物三項物質(zhì)進行轉(zhuǎn)化，將有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。即將一氧化碳和烴類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水；將氮氧化合物和一氧化碳轉(zhuǎn)化為氮氣和二氧化碳，從而降低汽車尾氣排放中的有害污染物質(zhì)。

三元轉(zhuǎn)化器的穩(wěn)定性能比較高，使用壽命長，可以廣泛應(yīng)用到很多類型的汽車中。安裝在汽車尾氣處理裝置中的三元轉(zhuǎn)化器載體在材料上是由多孔的陶瓷材料構(gòu)成的。載體表面有一層重金屬并且不直接參與反應(yīng)。三元轉(zhuǎn)化器的殼體內(nèi)有蜂窩狀的細小通道隔板，廢氣通過時對廢氣進行催化反應(yīng)，從而將有害氣體催化還原成無害氣體。

使用三元催化技術(shù)具有以下幾方面優(yōu)勢：

（1）實現(xiàn)了將排放處理技術(shù)的系統(tǒng)化、規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化?？梢酝瑫r適用于不同發(fā)動機排氣系統(tǒng)，不同車型，不同燃料的汽車。

（2）解決了高功率、低油耗、低排放這三個終極目標(biāo)之間的矛盾問題，并將三者作為一個統(tǒng)一的，單獨的系統(tǒng)。

（3）將低排放和低排氣熱量，低噪聲系統(tǒng)的統(tǒng)一為一個整體的系統(tǒng)進行處理[2]。

汽油車大多已經(jīng)采用了降低排放的系統(tǒng)，系統(tǒng)圖如圖1所示。

3.3 發(fā)動機小型化

在人們一般的觀念里，汽車的功率大小與汽車的排量大小是成正比例增長的關(guān)系，然而并非如此，汽車發(fā)動機的小型化將帶來越來越多的經(jīng)濟效益和社會效益。

進氣道噴射發(fā)動機已經(jīng)被廣為運用，也有一些汽車制造商因為扭矩的原因采用機械加壓，這樣就會出現(xiàn)一些節(jié)油潛力發(fā)揮不出來的問題。汽油機的調(diào)節(jié)式廢棄加壓系統(tǒng)可以增加起步性能和加速性能。若汽油發(fā)動機小型化，就可以通過較高的增壓比率來提高功率，用合理的方法來降低燃爆，這樣就可以在降低熱負荷的情況下達到節(jié)油效果。實現(xiàn)發(fā)動機的小型化可以采用減少數(shù)目的形式來實現(xiàn)，以此來獲得最大限度的節(jié)油效果[3]。

4 結(jié)語

隨著人們對大氣污染和全球變暖的關(guān)注度不斷提高，各大汽車制造商和研發(fā)者都投入了大量的人力物力和財力進行汽車發(fā)動機減排技術(shù)的研究，針對減排問題提出了很多技術(shù)方法。在今后，降低發(fā)動機排放，減少污染，資源循環(huán)利用將依然是需要重點關(guān)注的重要課題，各汽車制造商在節(jié)能減排方面，應(yīng)致力于技術(shù)的高端化，穩(wěn)定性和可靠性。

參考文獻：

[1]大聖泰弘，張冬梅，裴偉等.車用發(fā)動機技術(shù)研發(fā)現(xiàn)狀及其未來發(fā)展趨勢[J].國外內(nèi)燃機，2013，45（2）：1-6，29.

[2]李清現(xiàn).發(fā)動機排放技術(shù)的應(yīng)用分析[J].民營科技，2015，（11）：39.

[3]范明強.發(fā)動機小型化是節(jié)能減排的有效途徑（二）[J].汽車維修與保養(yǎng)，2015，（11）：104-107.