淺談汽油機污染物排放及凈化措施
導讀：隨著汽車數量的持續增長，我國汽車污染物排放總量持續攀升，這對我國的空氣環境質量帶來很大的影響，如何讓人們即享受到經濟發展后的交通便利，又能有效地降低汽車污染物排放對環境的危害，越來越成為擺在各級環境保護工作者面前的嚴峻問題。汽油機尾氣成分非常復雜，有一百種以上，其主要污染物包括：一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、碳氫化合物(HC)、鉛(Pb)、苯并芘(B8P)等。
關鍵詞：汽油機，污染物排放，凈化措施
進入21世紀以來，中國汽車需求量和保有量呈現加速增長的趨勢，而且隨著國民經濟的快速發展、居民收入的提高、汽車價格的下降和消費環境的改善，中國汽車市場規模將繼續擴大。隨著汽車數量的持續增長，我國汽車污染物排放總量持續攀升，這對我國的空氣環境質量帶來很大的影響，如何讓人們即享受到經濟發展后的交通便利，又能有效地降低汽車污染物排放對環境的危害，越來越成為擺在各級環境保護工作者面前的嚴峻問題。
一、汽油機排放污染物的來源、危害和生成機理
汽油機尾氣成分非常復雜，有一百種以上，其主要污染物包括：一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、碳氫化合物(HC)、鉛(Pb)、苯并芘(B8P)等。
1. 汽油機排放污染物的來源
汽油機排放污染物的來源有三個方面。一是排氣污染，是由排氣管中排出的廢氣引起的，廢氣中含有CO、HC、NOx、鉛化物、硫化物等污染物;二是竄缸混合氣，它是從活塞環與氣缸的間隙漏入曲軸箱，再由曲軸箱通風管排出的未燃燒的燃料混合物，主要成分是HC;三是汽油蒸發，從汽油箱、浮子室、油管接頭揮發的汽油蒸發后進入大氣，主要成分也是HC。
2. 汽油機排放污染物的危害
CO是一種化學反應能力低的無色無味的窒息性有毒氣體，它與人體血液中的血紅素有很強的親和力，使血液喪失對氧的輸送能力而產生缺氧中毒。當環境中CO的濃度超過100 ppm(100×10-6)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濃度超過600 ppm時，短期內會引起窒息死亡。
汽油機廢氣中排出多種氮氧化物(NOx)，其中一氧化氮(NO)與人體血液中血紅素的親和力比CO還強，兩者結合后會產生與CO相似的癥狀，一般情況下對人體的眼睛、鼻子、咽喉、支氣管和肺部等會帶來更大的損害，嚴重時至人于死地。
碳氫化合物(HC)為燃油未經完全燃燒后排出的氣體，具有一定的毒性和易燃易爆的特性，其中的苯類物質又具有致癌作用。
鉛(Pb)為一種有毒的金屬，它由燃油中的鉛化物添加劑(如四乙鉛)經高溫燃燒后還原而成的鉛微粒。鉛與血液中的血紅素結合后，使血紅素產生異變。。科技。當血液中的鉛含量達到一定的程度時，會積聚于肝、腎、大腦和脊髓中，嚴重地破壞人體的神經系統和造血功能。
3. 汽油機排放污染物的生成機理
CO是不完全燃燒的產物，它主要取決于混合氣濃度和混合的均勻程度。
HC的生成主要是由火焰在壁面淬冷、狹縫效應、潤滑油膜的吸附和解吸、燃燒室內沉積物的影響、以及碳氫化合物的后期氧化所致。
NOx是在燃燒過程中高溫條件下生成的，主要取決于氧的濃度、溫度和反應時間。
二、汽油機排放污染物的凈化措施
目前，控制汽油機尾氣排放的措施大致有三種：一是前期凈化，二是機內凈化，三是后處理凈化。
1.汽油機排放污染物的前期凈化
前期凈化就是提高燃油的質量，即實施燃油無鉛化和大幅度的降低燃油中硫的含量，改進汽油中苯、芳烴、烯烴等組成性質，提高燃燒效率，使燃油充分燃燒，減少有害物質的排放。
2.汽油機排放污染物的機內凈化
機內凈化就是指從改善發動機的工作性能的角度來減少汽油機污染物的排放。科技。即采用汽油噴射電控系統、低排放燃燒技術、廢氣再循環技術、渦輪增壓中冷技術和多氣門技術等來改善發動機的工作性能，從而達到降低有害物質排放的目的。
(1)汽油噴射電控系統
汽油噴射電控系統就是利用各種傳感器檢測發動機的各種狀態，經過微機判斷和計算，來控制發動機在不同的工況下的噴油時刻、噴油量、點火提前角等，使發動機在不同工況下都能獲得合適空燃比的混合氣，提高燃油的燃燒效率，從而達到降低汽油機污染物排放的目的。
(2)低排放燃燒技術
低排放燃燒技術主要是依靠稀薄燃燒技術、分層燃燒技術和汽油直噴技術等來改善可燃混合氣形成和燃燒條件，從而大幅度降低CO、HC和NOx的排放。
(3)廢氣再循環技術
廢氣再循環技術是在保證發動機動力性不降低的前提下發動機的溫度和負荷的大小將發動機排出的一部分廢氣再送回到進氣管，和新鮮的空氣或新鮮混合氣混合后再次進入氣缸參加燃燒，這種方式使得混合氣中氧的濃度降低，從而使燃燒反應的速度減慢，有效控制燃燒過程中NOx的生成，降低NOx的排放量。
(4)渦輪增壓中冷技術
渦輪增壓中冷技術就是利用渦輪增壓器增大進入燃燒室的進氣量，并在混合氣進入燃燒室前進行冷卻，使混合氣燃燒更徹底，排氣更干凈，從而降低CO和HC的排放量，提高發動機的動力性和汽油機在高原地區的工作適應性。
(5)多氣門技術
多氣門發動機是指一個氣缸氣門數目超過兩個發動機，在采用多氣門技術后，能保證較大的換氣通流面積，減少泵氣損失，增大充氣量，保證較大的燃燒速率降低汽油機污染物的排放量。
3.汽油機排放污染物的后處理凈化
后處理凈化就是對已經排出燃燒室而尚未排入大氣中的廢氣，在排氣系統中進行凈化處理。主要采用三元催化轉化器、熱反應器和空氣噴射系統等來降低汽油機污染物的排放量。
(1)三元催化轉化器
三元催化轉化器是安裝在汽油機排氣系統中最重要的凈化裝置，當高溫的汽油機尾氣通過凈化裝置時，三元催化器中的凈化劑將增強CO、HC和NOx三種氣體的活性，促使其進行一定的氧化-還原化學反應，其中CO在高溫下氧化成為無色、無毒的二氧化碳氣體;HC化合物在高溫下氧化成水(H20)和二氧化碳;NOx還原成氮氣和氧氣。三種有害氣體變成無害氣體，從而降低汽油機污染物的排放。
(2)熱反應器
熱反應器通常是一種大型容器，備有絕熱良好的隔熱套，取代了常規排氣歧管，被安裝在緊靠發動機排氣道出口處。它是通過均質氣體的非催化反應來氧化汽油機排氣中烴和CO的裝置。當排出的廢氣經過熱反應器時，使CO和HC在其中保持高溫(800-900℃)并停留一段時間(平均為100ms)，使之能得到充分的氧化，從而降低CO和HC的排放量。
(3)空氣噴射系統
空氣噴射就是將新鮮的空氣噴射到排氣門后面使尾氣中的CO和HC在排氣管內與空氣混合，繼續進行氧化的方法，又稱為二次空氣噴射。當噴射的新鮮空氣與尾氣混合時，空氣中的氧與CO和HC反應生成蒸汽狀的水和二氧化碳，從而降低汽油機污染物的排放量。
三、結束語
為了控制汽油機污染物的排放，治理大氣污染，我國已經制定并頒布了多項法律法規和相關治理辦法，各大企業也在積極研發新技術，不斷為廣大消費者提供高效能、低排放的環保車型和高品質的燃油、燃氣，同時，消費者應該遵守各項規章制度，節能減排，只有這樣才能最大限度地控制汽油機污染物的排放，改善我們的生存環境。
參考文獻
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