论述汽车排放污染及其治理Word下载.docx
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在发达国家或发展中国家，汽车具有特别大的市场区域。
市区拥有汽车正在迅速增长，汽车污染也在增加，这直接影响了空气质量和人们的健康。
在21世纪这个时代环境保护已经成为重要战略问题，深受全球各国的关注。
汽车保有量的快速增长给人类带来了经济繁荣和精神文明，也给城市带来了一系列问题，例如空气污染和缺乏汽车能源。
如何应对和解决因汽车保有量快速增长而引起的空气污染，以及如何适应汽车燃料结构的调整是世界各国亟待解决的问题，最好积极开发清洁能源汽车。
1.1.2研究意义研究意义社会的可持续发展和人类生存的条件都是在环境适应这一切的前提。
人类从环境中获取物质和能量，发明人类所需的物体，同时将污染物排放到环境中，从而对环境造成污染并破坏了生态系统。
随着中国大力支持汽车企业，汽车企业得到飞速发展创新，引发城市机动车数量的直线上升，在城市环境保护的问题上变得备受人们关注。
同时得益于汽车的发展，提高了生活质量，同时避免了汽车尾气的污染，恶化了生活环境。
当前的全球环境问题主要是由森林植被的大规模砍伐，水土流失严重，大规模沙漠化，空气污染加剧和温室效应引起的，水污染加剧，自然灾害频发。
因此，环境一直是国际关注的焦点。
在许多环境问题中，空气污染是一个非常严重的问题，世界上的汽车数量接近7亿辆。
由于汽车的排气管安装在较低的位置，废气排放影响每个人的生活，因此是造成低空环境污染的重要因素。
有效的控制汽车尾气排放意味着减少一氧化碳（CO）和其他有害气体，汽车尾气污染逐渐被有效的控制，大气的治理上才能得到成效，才能保护生活环境，改善生活质量并造福子孙后代。
1.2研究方法与内容研究方法与内容1.2.1研究方法研究方法
（1）文献研究法：
主要通过进行相关文献的整理归纳，了解汽车排放污染的产生原因和治理排放污染的方法，重点记录并分析三元催化转化器的工作原理，催化剂性能。
（2）调查研究法：
通过调查现阶段汽车排放污染物的各部分占比，以及汽车排放污染的集中区域，从而有针对性的对其排放污染进行治理。
（3）通过比较发动机机内措施治理排放污染，发动机机外措施治理排放污染和燃油添加剂治理排放污染的优缺点，从中选取性价比高技术成熟的方法，来更好的治理排放污染。
1.2.2研究内容研究内容本文主要以汽车排放污染的各种治理技术为主题展开一系列研究。
首先介绍汽车排放污染物的种类，产生污染物的因素。
其次比较现阶段较为成熟的治理技术，对其中应用较为广泛的治理技术进行深入分析借鉴，针对关于三元催化转化器介绍的论文或者文献进行深入研究。
最后根据论文或者期刊给出的治理方法进行剖析，尽可能的创新，为大气治理尽一份微薄之力。
2汽车排放污染物及其危害汽车排放污染物及其危害2.1汽车排放污染物汽车排放污染物2.1.1一氧化碳一氧化碳（CO）一氧化碳（CO）是燃料不完全燃烧的产物，它的产生跟可燃混合气的浓度关系十分紧密当可燃混合气浓度高时，此时发动机的进气量不足以使可燃混合气充分燃烧就会产生较多的一氧化碳（CO）。
相反，如果可燃气体混合物的浓度低，则发动机的进气足以支撑大多数可燃气体混合物燃烧产生的一氧化碳（CO）就会较少。
汽车排放污染物中一氧化碳（CO）浓度最大。
一氧化碳（CO）是一种有毒气体，它通过人体呼吸系统进入人体，并与人体血液中的血红蛋白结合形成一氧化碳血红素4，从而阻止人体血红蛋白携带氧气，当一氧化碳（CO）浓度达到一定水平时，会导致缺氧中毒，甚至会使人休克、死亡。
2.1.2碳氢化合物碳氢化合物（HC）碳氢化合物（HC）是燃料未燃烧或未完全燃烧产生的气态有害物。
碳氢化合物（HC）的危害最主要是因为燃料的选取，现在提倡的清洁能源比如氢气汽车就可以有效防治碳氢化合物（HC）的排放。
汽车尾气中排放的碳氢化合物（HC）会发生反应生成醛类和芳香烃，会对人的眼睛和呼吸粘膜产生强烈的刺激，甚至会致癌。
2.1.3一氧化氮一氧化氮（NO）汽车排放中氮元素主要以一氧化氮（NO）形式排放到大气中，一氧化氮（NO）在空气中容易氧化为二氧化氮（NO2）。
二氧化氮（NO2）与汽车尾气中排放的微量硫和氧化合物结合，很容易形成非常有害的酸雨。
2.2汽车排放污染的危害汽车排放污染的危害2.2.1对环境的影响对环境的影响造成空气污染的主要原因之一就是汽车尾气，其中含有大量的有害物质，包含有一氧化碳（CO），一氧化氮（NO），碳氢化合物（HC）和固体悬浮颗粒等。
汽车尾气对人类环境有很大影响。
在排放的废气中有一种有害气体严重的影响了农作物和森林的生长，它被称为二氧化硫，它是一种强烈的刺激性气体，在聚集浓度达到一定时会形成“酸雨”，从而使土壤和水酸化破坏植被。
温室效应一直是困扰人类多年的环境问题，而二氧化碳是造成温室效应的原因之一。
温室效应导致冰川融化，海平面上升，厄尔尼诺和拉尼娜都对人类生存提出了更加严峻的挑战5。
2.2.2对人体的危害对人体的危害汽车废气污染是由汽车废气引起的环境污染。
汽车尾气中包含数百种不同的化合物，主要污染物是碳氢化合物（HC），一氧化氮（NO），一氧化碳（CO），二氧化硫，铅化合物，苯并芘和固体颗粒。
经研究表明，汽车排放的有害气体其排放量是它自身重量的三倍，汽车是移动污染的来源之一。
随着汽车数量的增加和使用范围的增加，对环境的负面影响也随之增加。
汽车尾气主要集中在离地面约一米处，并且位于人体呼吸区附近，这对人体健康非常有害。
其中的有害气体会对人体细胞造成损害，导致免疫力下降，从而引发多种病发症。
3汽车排放污染物形成的因素汽车排放污染物形成的因素汽车之所以会排放污染物，主要是因为燃料在气缸中没有充分燃烧，而是通过排气系统排放到大气中。
当然其他部分是因为发动机温度较高，燃油蒸发直接排到大气中；
曲轴密封性不好；
汽车内饰刺激性气味排放到大气中；
汽车长时间行驶引发橡胶轮胎过热排放出微量气体到大气中，所以通过研究汽车排放污染物产生的各种因素从源头来分析治理汽车排放对大气的污染。
3.1空燃比对汽车排放的影响空燃比对汽车排放的影响空燃比是在吸入汽车时混合气体中的空气质量与混合气体中的燃料质量之比。
因此，空燃比基本上确定了气缸中是否可以使燃料能够完全燃烧，从而影响汽车排放。
空燃比是通过ECU控制的，ECU会尽可能控制空燃比处在14.7:
1，这时会大大减少汽车排放中一氧化氮（NO）的产生，但是会增加一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）的排放。
当未来可以通过有方便、快捷、性价比高、祛除彻底的方法来祛除一氧化氮（NO）时，提高空燃比会更好减少汽车排放污染。
3.2发动机负荷和转速对汽车排放的影响发动机负荷和转速对汽车排放的影响当汽车输入攻率一定时，发动机负荷与发动机转速成反比，发动机负荷越大发动机的转速越低。
汽车加速时发动机转速会提高，发动机负荷降低，发动机进气量和供油量同时增大，这时汽缸中燃料燃烧不稳定，从而导致碳氢化合物（HC）排放增加。
当汽车处于减速过程时，发动机转速降低，发动机负荷增加，发动机进气量和供油量同时减少，会导致一氧化氮（NO）排放增加。
3.3点火提前角对汽车排放的影响点火提前角对汽车排放的影响曲轴旋转的角度是从火花塞点火到活塞移动至气缸的顶部压缩上止点为止的一段时间内所移动的角度被称为点火提前角。
当发动机转速一定时，点火提前角增大则排气彻底，气缸压力就小燃料燃烧速度就比较小，此时会导致碳氢化合物（HC）排放增加。
反之，气缸压力变大燃料燃烧速度增大，导致一氧化氮（NO）排放增加。
4汽车尾气排放的治理汽车尾气排放的治理4.1使用燃油添加剂使用燃油添加剂燃料添加剂是添加到燃料中的化学物质，可清洁发动机部件，提高燃油质量并有效改善燃油燃烧特性。
燃料添加剂可通过完全燃烧减少有害气体的排放，对于保护发动机腐蚀尤为重要。
常用的燃油添加剂有十六烷值改进剂、纳米燃油添加剂、助燃型添加剂、燃油乳化添加剂。
4.1.1十六烷值改进剂十六烷值改进剂十六烷值改进剂主要针对于柴油机，主要是为了让柴油发动机更容易通过压燃来点火，从而增加燃料的燃烧时间，使燃料燃烧均匀。
柴油的燃烧性能主要指标就是十六烷值，它在低温启动时，柴油机的油耗和排放具有高度的响应，在缩短点火延迟时间和解决柴油发动机的“粗暴”现象时十六烷值改进剂起到了很关键的作用。
十六烷值改进剂可以设计出有机硫化合物、二硝基化合物、硝酸酯化合物、有机过氧化合物、醚类、脂肪酸衍生物等多种类型。
其中，在排放污染物的控制中有明显效果的就数脂肪酸衍生物和有机过氧化合物了。
其中有机过氧化合物分解活化性能较低，含有大量的氧元素，能较好地提高燃油的氧化反应。
脂肪酸衍生物，以天然植物油作为合成改进剂的原料，基于植物油产品作为燃油的替代品发展趋势.研制脂肪酸衍生物作为有效十六烷值改进剂，已引起人们的广泛关注6。
4.1.2纳米燃油添加剂纳米燃油添加剂纳米催化剂的催化效果却与传统催化剂相当，甚至更好，因为纳米催化剂消耗少量的贵金属。
如果纳米催化剂替代现有催化剂，之后它们可以用于汽车市场，可以满足排放要求，成本可以降低约15。
同时，它可以有效减少废气中有害物质的排放，例如一氧化碳（CO），碳氢化合物（HC）和一氧化氮（NO）。
在汽车排气催化剂领域，由于大的比表面积和高的化学活性，纳米材料具有相对较小的粒度并且可以均匀地分散在载体中，以产生优异的排气净化效果。
4.1.3助燃型添加剂助燃型添加剂助燃型添加剂不仅可以改善燃油的燃烧特性，还能促进燃油完全燃烧，经过实践表明还能减低油耗，减少有害物的排放。
有灰型助燃剂多数由非金属或金属固体氧化物所构成8。
通过分解溶剂、活性剂等间接引入燃油，从而改善燃烧特性、降低污染物的排放。
无灰型助燃剂不含有金属元素，是含氧或含氮的单一类、复合类或多功能类纯有机物。
燃烧初始阶段，该类有机物及其复合物可促使自由基强化燃烧，可为燃烧区提供氧，降低燃烧和空气的表面张力，提高燃油喷射效果，使燃油可以完全燃烧9。
4.1.4燃油乳化添加剂燃油乳化添加剂在降低污染物排放和降低点火室燃烧温度时可以采用燃油掺水的方法进行解决。
燃油掺水的方法如何实现呢？
可以采用进气管注水和加入乳化的柴油这两种方法进行实现。
采用低压细水雾喷嘴，在不改变柴油机本身结构的情况下，将水注入气缸，当部分水进入燃烧室气缸内且雾化良好时，水蒸气的“微爆炸”效果将燃油进一步分解为更小的油滴，从而促使混合的燃烧。
将将水注入进气管可以降低燃烧过程中的最高燃烧温度和燃料密度，减少一氧化氮（NO）的排放，并改善一氧化碳（CO）和烟的排放。
另外，可以通过调整注水量将其最大化减少点火延迟的副作用。
4.2通过提高发动机技术降低排放污染物的产生通过提高发动机技术降低排放污染物的产生4.2.1电子控制燃油喷射技术电子控制燃油喷射技术用电子控制的燃油喷射代替化油器是汽油发动机燃油供应系统的重大进步。
电子控制的喷射装置使用计算机技术来处理汽车在各种工况下提供的信息，并将燃料准确地喷射到发动机进气歧管中，以使汽车发动机保持在所有工况下更理想的混合浓度。
通过电子控制的燃油喷射，可以在所有工况下获得精确的怠速比混合物，从而可以大大改善车辆废气排放。
4.2.2改进点火系统改进点火系统它可以延迟发动机的点火时间，降低最高爆炸温度，并提高燃烧后的温度，从而抑制废气中的碳氢化合物（HC）和一氧化氮（NO）的生成量，但是，点火延迟可能会降低发动机循环的热效率，因此必须在这两个方面调整点火时间选择。
同时，增加火花能量并延长火花时间可以改善燃烧并减少碳氢化合物（HC）的排放，因此可以使用高能量点火系统。
4.2.3废气再循环系统废气再循环系统废气再循环系统主要是祛除汽车排放污染物中的一氧化氮（NO），国际对于一氧化氮（NO）的排放有严格的标准和要求。
废气再循环系统是通过稀释汽车发动机排气产物让其重新以空气的形式通过进气管，从而降低发动机温度，减少一氧化氮（NO）的产生。
废气再循环系统绝不可以和热反应技术同时是使用，两者是截然相反的，废气再循环系统是将汽车排气完毕后的混合气经自然冷却后重新流入进气系统中，以此减少一氧化氮（NO）的产生。
热反应技术是在排气口加热汽车排出的混合气然后让炙热的混合气重新进入发动机汽缸中燃烧，用来达到祛除一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）的目的。
4.2.4多气门技术和稀薄燃烧技术多气门技术和稀薄燃烧技术现在采用的常规发动机每个气缸内都含有进气门和排气门，而采用双气门（一个进气门、一个排气门）机构相对简单且制造便宜。
可以实现发动机功率和扭矩性能。
对于大排量和大功率发动机，必须使用多气门技术。
最简单的多气门技术是增加一个进气门。
近年来，世界上主要汽车制造商新开发的大多数汽车都采用了四气门结构。
在四气门机构中，每个气缸都有两个进气门和两个排气门10。
四气门结构可以大大提高发动机的进气和排气效率，大多数新车都使用四气门技术。
多气门技术是增加进气量并完全增加排气量维持发动机平衡，同时通过多气门技术来减少汽车排放。
稀薄燃烧技术是节能减排的技术产物，是通过使用浓度较低的可燃混合气，从而减少一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）。
4.2.5提高燃油效率提高燃油效率燃料效率是指用于产生特定推理或马力的燃料中所含的能量除以该燃料中所含的总势能。
度量标准是每单位燃料消耗的乘客公里数或吨公里数，因此您可以将吨公里和乘客公里数相互转换。
总而言之，您可以获得燃油效率的计算：
旅客数乘以距离除以油耗量。
所以在旅客数和距离一定时，想要提高燃油效率就要减少油耗量。
4.2.5.1电动油泵降低油耗电动油泵降低油耗电动油泵的应用范围十分广泛，在混合动力车辆上在变速箱中安装油泵比较常见，它在变速箱中的作用是在发动机不运转时，尤其是在车辆静止，行驶或处于所谓的“打滑”模式时，保持液压。
它用作自动变速箱中的附加泵，因此机械泵可以短时间停止。
在湿式燃油泵模式下，电动燃油泵用作冷却。
电动油泵的另一个功能是防止水从油底壳的变速箱齿轮流失。
除了这些技术优势之外，电动油泵的最大优势在于，它们可以直接或间接实现节省燃油的目的，而不会降低汽车的功率。
4.2.5.2定期清理维护发动机降低油耗定期清理维护发动机降低油耗如果空气滤清器变得更堵塞，则有发动机进气问题；
如果气缸中有大量灰尘，气缸的积碳率会增加，这会使发动机着火困难且动力不足，从而导致燃油消耗。
燃烧室易于积碳，难以启动，并且燃料喷嘴中的积碳自然会增加机油通道的堵塞，汽油喷射变形，差的喷射和燃油消耗。
燃料不完全燃烧产生的废气进行废气再利用时经过节气门中会形成一定的油垢，在进行进气时未被空气滤清器过滤的杂质将会保留在节气门中，同时和节气门中的油垢进行混合从而叠加形成大量污垢。
如果污垢过多，进气口会产生一定的空气阻力，从而增加燃料消耗。
4.3通过净化装置降解有害气体的排出通过净化装置降解有害气体的排出4.3.1二次空气喷射技术二次空气喷射技术二次空气喷射主要是让空气通过空气滤清器进入空气泵，经空气泵加压后传到单向空气阀，然后通过ECU控制压缩空气进入排气歧管，空气喷射装置解决了从燃烧室排放到排气管的碳氢化合物（HC）和一氧化碳（CO）的不完全燃烧。
空气通过空气喷嘴注入每个气缸的排气门。
通过将燃烧后的废气中残留的碳氢化合物（HC）和一氧化碳（CO）混合，可以使用燃烧后的高温来达到净化废气的目的。
4.3.2热反应技术热反应技术该设备通常与二次空气喷射技术同时使用，并且位于排气通道的出口。
从喷嘴喷射到排气门的二次空气与排气混合并进入热反应器。
余热用于维持高温以提供特定的反应时间，因此碳氢化合物（HC）和一氧化碳（CO）可以再次燃烧，从而大大减少了排放。
4.3.3催化转化器技术催化转化器技术4.3.3.1三元催化转化器三元催化转化器催化转化器包括氧化催化剂和还原催化剂等，在现如今的汽车上作为废气处理装置。
然而，现在广泛使用基于还原催化剂开发的三元催化剂。
三效催化剂技术是在发动机的排气管中安装一个装有催化剂的催化反应器，通过利用废气温度和催化剂的催化作用精确控制空燃比，可以同时处理一氧化氮（NO），一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）等。
三元催化转化器是汽车排气系统中安装的最重要的外部净化设备，能够氧化和还原汽车排气中排放的有害气体（一氧化碳，碳氢化合物和一氧化氮）。
转化为无害的二氧化碳，水和氮气。
当高温的废气通过净化装置时，三元催化剂的净化剂通过增加碳氢化合物（HC），一氧化碳（CO）和一氧化氮（NO）三种气体的活性而引起特定的氧化。
氧化成无色无毒的二氧化碳气体；
碳氢化合物（HC）在高温下被水和二氧化碳氧化；
一氧化氮（NO）被还原为氮和氧。
为了净化汽车尾气，三种有害气体变为无害气体。
当前，实现空燃比闭环控制的电控燃油喷射发动机必须配备三元催化器，并且这种成熟的排气控制技术解决方案可使汽车排气的净化率达到90。
4.3.3.2催化剂和催化作用催化剂和催化作用通常，人们将催化剂视为可影响热力学反应过程并具有加速和定向作用的化学物质，反应后本身没有变化，因此热力学平衡也不会改变。
简而言之，催化剂是可以改变化学反应速率而不改变其在化学反应之前和之后的质量和组成的物质。
当一种物质经历化学变化以产生另一种物质时，反应快或慢，反应结果也不相同，从热力学角度来看，有些反应被认为是可能的，但实际上并未实现。
添加某种物质后，少量异物混入后，一些难以顺利进行的化学反应保持不变。
催化剂的作用是它可以加速化学反应的进程。
因为催化剂的存在导致化学反应的变化称为催化。
三元催化转化技术中用于控制汽车尾气排放的主要催化剂是贵金属或氧化物，例如铂（Pt）的主要性能：
对饱和的碳氢化合物有很高的活性；
对一氧化碳的氧化活性高；
对氧化氮化合物还原活性较差；
热稳定性能差；
具有的抗中毒能力较好。
铑（Rh）的主要性能：
对烯烃气体的氧化活性很高；
对烷烃有较高的活性（做成颗粒的情况下）；
当加入合适比例的主催化剂时，对氧化氮化合物有很高还原活性；
具有的抗中毒性能较差；
高温时稳定性能好；
起燃活性较高。
钯（Pd）的主要性能：
对CO氧化活性一般；
对氧化氮化合物有很高还原活性；
对碳氢化合物的氧化活性差；
在氧元素含量较高的情况下，其热稳定性差；
具有的抗中毒能力较低。
铑是三元催化剂的主要成分，它可以通过有效地控制氮分子来分解NO分子。
铂和钯在三元催化剂中的主要作用是转化碳氢化合物（HC）和一氧化碳（CO）11。
目前广泛用于汽车催化剂的主要是稀土元素，其中氧化铈采用最多。
仅当空燃比为理论空燃比时，用于同时转化一氧化碳（CO），碳氢化合物（HC）和一氧化氮（NO）的三元催化转化器具有最佳效率。
在发动机的运行设计中，很难使空燃比保持稳定。
在典型的汽车闭环控制系统中，实际设计基于发动机和氧气传感器的位置，并且氧气传感器信号用于使空燃比保持在理论空燃比附近波动，因此排气催化剂稀薄且丰富。
交替出现。
在这些排气条件下，该催化剂可以在贫氧条件下更好地氧化碳氢化合物（HC）和一氧化碳（CO），并在富氧条件下还原一氧化氮（NO），在这些排气条件下，催化涂层中的氧化铈通常用于改善氧化还原反应，这些氧化还原反应用于存储氧气并释放氧气。
根据废气的空燃比的变化，重复执行此存储和释放氧气的过程，发生如下反应：
存储氧气：
1/2xO2+CeO2-xCeO2释放氧气：
xCO+CeO2xCO2+CeO2-x4.3.3.3催化反应机理催化反应机理关于催化反应机理的理论和理论很多，代表性的是:
活动驱动理论:
我认为催化剂表面不是平坦的，只有该区域的一小部分处于活动状态。
催化。
活动中心的能量被认为是非常不饱和的。
有人认为，活性中心吸附在晶体结构被破坏的地方，晶体的边缘，粒子的边缘或损坏的位置。
该理论使用反应过程中产生的中间化合物来解释非均相催化剂的选择性。
但是，它仅仅局限于催化剂和反应物之间的化学反应，不能被解释为催化剂和催化活性形成过程之间的关系。
我认为基于活动中心理论的多项式理论在多个活动中心之间有一定距离。
如果距离太远，反应物分子则可能被吸附在一个活性中心上，一个小的变形效果不足以产生催化反应。
当活性中心彼此分离时，反应性分子被吸附和转化，并且化学键被重新分布
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