汽油机排放控制

汽油机排放控制研究

摘要：汽车是当今社会的一种必不可少的重要交通工具，因汽油机具有转速高、结构简单、质量轻以及造价低廉等优点，它被大量用于汽车上，特别是在小型汽车上。而在评估汽油机的各方面性能时，其排放情况是其中一项重要的参考指标，同时排放也是目前汽车行业的生命线，而本文将会对国内外的汽油机排放情况进行介绍并比较，同时给出车用汽油机一些常用的排放控制技术的阐述，并对各项技术的优缺点及其应用前景进行分析，最后将会对后面的排放控制技术的发展给出建议。

关键词：汽油机；排放控制；环境污染；机外净化；机内净化；机前净化；新能源汽车；

1前言

1876年，德国人奥托研制出世界上第一台以煤气作为燃料的内燃机，而在1886年，同是德国人的卡尔本茨发明了世界上第一辆汽车，他采用的是在奥托发动机基础上改进的火花点火汽油机，而随着这开始，汽油机和汽车行业不断的取得进步和发展，并成为人类社会生产生活过程中不可或缺的工具，但是随着1996年美国加州颁布了世界上第一个汽车排放法规，排放问题成为了关系到汽车和汽油机生死的重要问题[1]。现如今，汽车与人们的生活的联系更为紧密，但是随着环境问题，如温室效应、大气污染等已经对人们生命安全形成威胁，相关的研究又表明，汽车尾气的排放是温室效应和大气污染的重要原因之一，因而环境问题同样对汽油机排放控制提出了严峻的考验，同时这一切也表明控制汽车排放已经到了刻不容缓的地步。

2 国内汽油机排放现状

随着我国经济社会不断的向前发展，人民生活水平不断提高，我国的汽车保有量急剧增加，但随之而来的是汽车尾气排放对环境造成的污染也越来越重，在我国的中大型城市中，汽车排放逐渐成为环境污染的主要源头，例如，北京出现的雾霾的污染天气，其中一个最为重要的原因是北京这座城市中的汽车数量太多，尾气控制成为老大难问题，这一系列情况表明：控制汽油机也就是汽车的尾气排放是关系我国社会健康发展的重要问题和重大难题。

我国汽车也既是汽油机的排放之所以处在这么严峻的情形，主要原因有一下几点：（1），汽车排放性能差，汽车保养以及淘汰制度不严格；（2），汽车保有量增加过快，尤其是在城市中；（3），我国汽油机燃油能耗标准落后；（4），

广大群众对汽车尾气排放危害的意识淡薄。面对这一系列的问题，通过政府以及各个部门机构的不断努力，通过立法以及出台一些相关的政策制度，同时加强对汽车行业的监管力度，进而在汽车尾气的排放控制也取得了一些可喜的成就，例如，从广州的一项基于多年排放清单对车辆排放控制的研究中可以看到，从2005年到2009年，一氧化碳、THC和PM10的平均排放因子估计减少了30—40%，但是从这份研究中还发现，氮化物的平均排放因子仅仅减少了不到10%[2]。从这份数据中不难看出，我国在排放控制方面取得了很大的进步，但是同时还面临着很严峻的挑战，因而需要我们不断的改进技术，改进生产。

3 国外汽油机排放控制状况

以发达国家为例，由于发达国家经济发达，人均生活水平很高，因而其汽车的总量很高，这本身就使其排放控制的难度变得很大，因而，从很早的时候，发达国家就已经开始关注汽油机排放控制方面的问题，他们通过排放法律法规的建立，以法律的强制手段来控制排放问题，例如，在1990年，美国制订了最严格的排放法规，而后，又相继出台了一系列的法律法规来控制排放，而欧盟从1993年开始，积极强化汽车排放法规，这一系列的措施使得其排放控制取得很大的发展，同时通过不断的改善汽油发动机的生产加工技术，改善其原油处理技术，使得其在汽油机排放方面处于世界领先行列。

与发达国家相比，我们国家在汽油机排放控制方面存在许多的不足，尤其是在汽油发动机生产加工技术方面，这就需要我们不断的努力，不断的改善提高技术，而且同时还需要根据具体的实际情况，指定相应的法律法规政策，使得我们汽油机的排放技术能走在世界前列。

4 汽油机排放控制技术现状

为满足日益严格的排放法规的需求，减少排放尾气的环境的危害，各类车用汽油机废气排放控制技术和控制方法迅速发展。下面将会从常用的机前净化技术、机内净化技术以及机外处理技术进行分析，并对未来发展趋势进行阐述。

4.1 机前净化技术

车用汽油机的有害排放物CO、HC、NO、PM等，对人类和大气环境造成了极大的危害。随着汽车保有量的不断增长，汽车废气排放对大气的污染程度日益严重，世界各国纷纷制定汽车排放法规，以限制汽车废气对环境的污染。为减

少汽车的污染物排放,各国进行了大量的研究工作，提出了各种减少排放和净化的措施，机前净化技术就其中之一。机前净化技术是指在混合气体进入汽油机缸内之前，为了控制排放，对燃油和空气进行处理，以达到所需目的。

4.1.1 燃油处理技术

燃油处理技术是通过提高汽油的品质或者添加一些添加剂是汽油燃烧更为充分，以此来减少有害物质的排放[3]。根据我国的汽油质量发展历程和趋势，对汽油除了进行限铅控制以外，还要降低其中硫和苯的含量，并且要进一步降低其芳烃和烯烃的含量。据此可以考虑提供新的燃油配方，以限制上述物质的含量，进而从初始阶段开始达到控制排放的目的，但是这种方法需要技术和成本的支持。

此外可以考虑在汽油中使用添加剂，例如，将乙醇和汽油混合，也即是乙醇汽油，乙醇汽油作为一种新型清洁燃料，是当前世界上可再生能源的发展重点，乙醇汽油是一种混合物而不是新型化合物。在汽油中加入适量乙醇作为汽车燃料，可节省石油资源，减少汽车尾气对空气的污染，还可促进农业的生产。但是乙醇汽油在使用中也存在一些问题，如动力性低、发动机有沉积物以及分层等方面的问题[4]，这些问题会制约其发展。

4.1.2 替代燃料的使用

车用汽油机的替代燃料主要有：液化石油气、天然气、醇类燃料等，这类燃料和汽油相比更加的清洁，燃烧更为充分，可以大大减少尾气排放给环境带来的压力，但是因为其能源利用率很低，且成本又相对过高，所以很难广泛应用。

4.2 机内净化技术

机内净化技术是控制汽油机排放的重要手段之一，现行有很多针对于它的技术，而本文中，将主要对电控燃油喷射系统的优化、稀薄燃烧技术以及废气再循环控制技术进行介绍和分析。

4.2.1 电控燃油喷射系统的优化

电控燃油喷射的优化，给发动机提供适应工况要求的燃油空燃比。而闭环反馈控制的应用，还可以满足三元催化转化器对空燃比的要求。这种方法具有很多的优点，如：满足各个工况下的最佳过量空气系数，多点喷射，各缸混合气的均匀性好，取消了喉管，减少了节气流损失，有较好的瞬态响应性能[4]。现在多用