本科毕业设计--汽车排放污染的控制措施与研究.doc
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1、 编号 淮安信息职业技术学院毕业论文题 目汽车排放污染的控制措施与研究学生姓名学 号院 系汽车工程系专 业汽车电控系统检修班 级指导教师顾问教师摘 要汽车在给人类带来方便的同时,也对人们的健康和社会环境造成了危害。目前,大气污染已不仅仅是在几个工业化国家中,它已逐渐发展成为世界性的公害。尤其是在大些大中城市,随着汽车保有量的增加,汽车排气污染物造成的环境污染情况将日趋严重。所以对汽车排放污染物的监控与防治,已处于刻不容缓的地步。必须严格控制汽车的排放污染,研究汽车排放污染的防治技术也成了当前的重要课题。本文在研究了汽车污染物的种类及其危害,阐述了改善汽车污染采取的措施及研制新能源环保型汽车,对
2、研究汽车污染防治有一定的参考价值。关键字:汽车污染 ; 排放控制 ;节能环保AbstractAbstractThe car is in while the mankind brings convenience, but also on peoples health and social environment harm. At present, air pollution is not only in several industrialized countries, it has gradually developed into a worldwide public hazard. Espe
3、cially in some large and medium-sized city, with the increasing number of automobile, automobile exhaust pollutants caused by environmental pollution will be more serious. So the vehicle emissions monitoring and control, has been in crunch time. We must strictly control the emission of pollution, po
4、llution from automobile emission control technology has become an important issue currently. Based on the research of the automobile pollution types, formation mechanism, characteristics and the harm done to the ecological environment, points out the auto workers The future development of the indust
5、ry trend, namely the production of new energy-saving environmental protection automobile. Keywords: automobile pollution, emission control, energy saving and environmental protection目 录目 录摘 要IAbstractII第一章 绪论11.1课题的来源11.2论文的背景1第二章 汽车排放污染物及其危害32.1汽车排放污染种类及来源32.2汽车排放物对人体的危害32.3 汽车排放物对环境的危害4第三章 控制汽车污染技
6、术的措施53.1汽车燃油的改善53.1.1采用无铅汽油53.1.2掺入添加剂,改变燃料成分53.1.3乙醇汽油53.1.4提高燃油质量53.2改善发动机技术63.2.1减少喷油提前角63.2.2改善喷油器的质量63.2.3调整喷油泵的供油量63.2.4三元催化转化器63.2.5曲轴箱通风63.3定期保养和维修汽车7第四章 发展应用新能源汽车84.1新能源汽车的种类84.2新能源汽车的优势84.2.1混合动力汽车84.2.2纯电动汽车94.2.3氢动力汽车104.2.4燃气汽车104.2.5生物乙醇汽车11第五章 汽车排放污染物控制的行政措施135.1 开发新型车,淘汰旧车135.2制定相关标准
7、135.3其他法律法规135.4各国抑制尾气的方法13第六章 总结与展望156.1结论156.2存在的不足156.3展望15致 谢17参考文献1819第一章 绪论第一章 绪论1.1课题的来源淮安信息职业技术学院汽车系2014届毕业设计(论文)课题1.2论文的背景汽车虽然是21世纪最重要的交通工具,但它有许多弊端。汽车尾气污染是由汽车排放的废气造成的环境污染。可以说,汽车是一个流动的污染源。在世界各国,汽车污染早已不是新话题。20世纪40年代以来,光化学烟雾事件在美国洛杉矶、日本东京等城市多次发生,造成不少人员伤亡和巨大的经济损失。进入21世纪,汽车污染日益成为全球性问题。随着汽车数量越来越多、
8、使用范围越来越广,它对世界环境的负面效应也越来越大,尤其是危害城市环境,引发呼吸系统疾病,造成地表空气臭氧含量过高,加重城市热岛效应,使城市环境转向恶化。有关专家统计,到21世纪初,汽车排放的尾气占了大气污染的3060%。随着机动车的增加,尾气污染有愈演愈烈之势,由局部性转变成连续性和累积性,而各国城市市民则成为汽车尾气污染的直接受害者。近年来,我国机动车行业发展迅速,随着我国社会经济快速发展和人民生活水平不断提高,汽车化进程不断加快,机动车消费需求旺盛。截至2011年6月底,全国机动车总保有量达2.17亿辆。其中,汽车9846万辆,摩托车1.02亿辆。十一城市汽车保有量过百万。上半年,全国新
9、增机动车1005万辆。其中,汽车保有量增加760万辆,高于去年上半年688万辆的增量。数据显示,北京、深圳、上海、成都、天津等11个城市汽车保有量超过100万辆,其中,北京达到464万辆,机动车保有量的高速增长是导致城市机动车污染加重的直接原因,随着机动车保有量的持续增长,全国机动车污染物排放总量持续攀升。2010年2月9日发布的第一次全国污染源普查公报显示,机动车尾气排放情况为:总颗粒物59.06万吨,氮氧化物549.65万吨,一氧化碳3947.46万吨,碳氢化合物478.62万吨。其中,机动车氮氧化物排放量占全国排放总量的30%,对城市空气污染影响很大北京空气质量所做的调查显示,在非采暖期
10、,汽车有害排放的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物分别占所有污染源排放总量的60%,86.8%和54.7%;同时对上海空气质量所做的监测表明,汽车有害排放的分担率,一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物分别为86%,90%和56%;广州大气中大约80%的一氧化碳和40%的氮氧化物来自于汽车废气的排放。这些结果说明,机动车辆的排放已成为城市空气的主要污染源。(另据有关数据:2011年3月13日.北京机动车总量已达500万辆,机动车排放是北京大气主要污染物来源。)由此可见,我国大气污染防治工作任务仍然艰巨,机动车排放对城市空气污染影响严重。据测算,一辆汽车在行驶时,平均每天排出一氧化碳3kg,碳氢化合物0.3
11、kg,氮氧化合物0.75kg。城市大气中的一氧化碳80%是由汽车排出的。全世界拥有的9亿多辆汽车,每年排出的二氧化碳数量达10亿吨之多。汽车尾气污染不仅成为全球大气污染的一个重要来源,而且也是全球性气候变暖的罪魁祸首之一。环境保护部数据显示,汽车排放已经成为一些城市大气污染物排放的主要来源,占45%以上,而且这一现象正在变得越来越严重。第二章 汽车排放污染物及其危害第二章 汽车排放污染物及其危害2.1汽车排放污染种类及来源据研究表明,汽车排放物成分非常复杂,有一百种以上,其主要污染物包括:一氧化物、二氧化碳、氮氧化物(NOX)和碳氢化合物(HC)。此外还有铅尘和 烟尘等污染物。具体而言,汽车排
12、放污染物的 主要来源是:CO:矿物燃料燃烧后的一种副产物。通常是因空气不足或其他原因造成不完全燃烧时所产生的一种无色、无味气体。一般汽油机排放的一氧化碳比柴油机高。CO2: 矿物燃料燃烧后的一种副产物。是完全燃烧或CO在空气中氧化而来的。HC:来自汽车燃油的不完全燃烧。NOX:主要是NO和NO2的混合物。是空气中N2和O2在发动机燃烧室高温高压下反应的产物,压缩比越高,燃烧室的温度越高,生成量越大。SOX(包括SO2):汽油和柴油中的硫在发动机燃烧室中氧化生成的产物。 b(铅):来自汽油中的四乙基铅。汽车用的汽油中,通常加有四乙(基)铅或四甲(基)铅做抗暴剂,这些铅的 70随尾气排入大气。PM
13、(颗粒物):颗粒物是由于进气不充分或燃烧温度过低造成燃烧不完全形成的。排气中颗粒有三个来源:1.料液相燃烧不完全产生的碳烟颗粒;2.滑油燃烧产生的积碳颗粒。3.料中硫生成的SO3、SO2和添加剂钙生成的CaSO4颗粒。VOC(易挥发有机化合物):蒸发性气体,是许多不同种类的烃类构成的混合物,来自汽车燃油箱的汽油蒸发。2.2汽车排放物对人体的危害一氧化碳(CO)与人体血液中的血红素有很强的亲和力,使血液丧失对氧的输送能力而产生缺氧中毒。当环境中CO的浓度超过100ppm(10010-6)时,人体就会产生头晕、乏力等不适感;随着CO浓度的增加,会进一步产生头痛、呕吐、昏迷等症状;当CO浓度超过60
14、0 ppm时,短期内会引起窒息死亡。汽车废气中排出多种氮氧化物(NOX),其中一氧化氮(NO)与人体血液中血红素的亲和力比CO还强,两者结合后会产生与CO相似的症状,一般情况下对人体的眼睛、鼻子、咽喉、支气管和肺部等会带来更大的损害,严重时至人于死地。碳氢化合物(HC)为燃油未经完全燃烧后排出的气体,具有一定的毒性和易燃易爆的特性,其中的苯类物质又具有致癌作用。臭氧在阳光下极易发生光化学反应,形成以臭氧和以醛类为主的光化学烟雾。当O3达到一定浓度时,会令生物在短期内发生高温氧化而脱水死亡;醛类有机物带有毒性,对眼睛和呼吸系统有强烈的刺激作用,严生的会导致中毒死亡。二氧化硫(SO2)为燃油中的硫
15、燃烧后的生成物,人体吸入SO2后,即产生咳嗽、咽喉肿痛、呼吸困难、胸闷、四肢乏力,进一步会引起支气管炎、肺炎和心脏病等,严重的会导至人畜死亡。SO2还极易与大气中的水蒸气结合生成亚硫酸烟雾,达到一定积聚量后便形成酸雨,使水土酸化,破坏林木、植物的生长。故此,应尽量减少燃油中的含硫量。铅为一种有毒的金属,它由燃油中的铅化物添加剂(如四乙铅)经高温燃烧后还原而成的铅微粒。铅与血液中的血红素结合后,使血红素产生异变。当血液中的铅含量达到一定的程度时,会积聚于肝、肾、大脑和脊髓中,严重地破坏人体的神经系统和造血功能。VOC:影响神经中枢系统:出现头晕、头痛、无力、胸闷;影响消化系统:出现食欲不振、恶心
16、等。20世纪40年代,在美国洛杉矶首先发现了光化学烟雾。每到秋冬季节,许多人的眼睛轻度红肿,嗓子疼痛,甚至还有人皮肤出现程度不等的潮红,丘斑疹等;人们还常会产生呼吸困难和疲乏的感觉。1955年九月,严重的汽车尾气加上气温偏高,洛杉矶再次出现了光化学烟雾,而且浓度非常高,光化学烟雾不仅影响了人们的呼吸道功能,特别是损伤儿童的肺功能;引发胸痛、恶心、疲乏等症状,导致了几千人受害,两天之内就有400多名65岁的老人死亡,生长在郊区的蔬菜全部由绿变褐,无人敢吃;水果和农作物减产,大批树木落叶发黄,几万公顷的森林有四分之一以上干枯而死。继1943年洛杉矶发生世界上最早的光化学烟雾事件后,在北美、日本、澳
17、大利亚和欧洲部分地区也先后出现了这种烟雾。2.3 汽车排放物对环境的危害城市气温急剧升高CO2、SO2这些气体被成为温室气体,一旦进入空气中,一方面可产生温室效应,促进气温升高;另一方面破坏地球的保护层臭氧层。让阳关直接照射地球表面,加速气温升高。地球气候不正常NOX生成的硝酸与氧化硫生成的硫酸等一起生成酸雨,造成土囊酸化,进而影响生态平衡。第三章 控制汽车污染技术的措施第三章 控制汽车污染技术的措施3.1汽车燃油的改善3.1.1采用无铅汽油采用无铅汽油,代替有铅汽油,可减少汽油尾气毒性物质的排放量。3.1.2掺入添加剂,改变燃料成分汽油中掺入15%以下的甲醇燃料,或者采用含10%水份的水汽油
18、燃料,都能在一定程度上减少或者消除CO、NOX、HC和铅尘的污染效果。若采用“甲醇燃料”,即采用甲醇和其它醇类同汽油混合所制成的燃料。当甲醇占比例30%40%,汽车尾气排出的污染物可基本上消除。3.1.3乙醇汽油从总的形势看,石油资源必将逐步减少,最终将枯竭。为此,世界各国从长远战略考虑,为保证车用能源供应的安全和节省大量外汇支出,有必要减少对进口原油的过分依赖,积极寻找替代能源,采用多种能源,以确保社会经济的发展。实践证明:燃料乙醇作为石油的替代品和可再生能源,不仅对于解决粮食深加工转化,稳定粮价和农民收入,减少环境污染、保持生态平衡等诸多方面具有十分重要的意义,而且还能创造许多新的就业机会
19、。因此,推广使用燃料乙醇必将成为中国可持续发展的一项长期战略。从世界各国车用乙醇汽油使用情况来看,在美国、巴西早已成功推广,近年来欧盟和东南亚一些国家也在积极推广车用乙醇汽油。然而,这项工作在中国还仅处于推广试验阶段。可喜的是吉林作为中国燃料乙醇推广先行试点省,政府在推广使用乙醇汽油方面已摸索出许多成熟经验。推广使用车用乙醇汽油,大势所趋。目前,燃料乙醇的生产和应用在国际上已呈高速发展趋势,燃料乙醇产业已成为各国政府调控农产品供需矛盾,解决石油资源短缺问题,保护城市大气环境质量的重要政策手段和经济杠杆。3.1.4提高燃油质量燃油质量是影响汽车尾气污染的关键因素,应尽快建立清洁油品质量标准和有效
20、监管体系。总体来看,我国燃油的质量与国际水平相比差距较大,主要是烯烃和硫含量比较高,特别是柴油带来的污染更为严重。研究低烯烃、低硫的清洁油品是国内炼油企业的当务之急,如果汽车使用了不符合标准的燃油,不但会损害车辆的供油系统,影响车辆的使用寿命,而且会给人体健康和社会环境都将造成不可估量的损害。所以要鼓励兼并或关闭小的炼油企业,防止不合格的燃油流向市场。在追求高质量燃油的基础上,还应当进行“燃油调质处理,如美国环保局将汽油最大含铅量限制在0.0264kg/m3,以降低铅和添加剂二溴乙烷、二氯乙烷的排放,提高催化剂的转化率和使用寿命。因此,应当全面提高燃油质量,在研制清洁油品、加强监管体系和进行燃
21、油调质的基础上,有效控制尾气污染。3.2改善发动机技术3.2.1减少喷油提前角减少喷油提前角,可降低发动机工作的最高温度(1500摄氏度),使NOX的生成量减少。3.2.2改善喷油器的质量控制燃烧条件(燃比、燃烧温度、燃烧时间),可使燃料燃烧完全,从而可减少CO、HC和煤烟。3.2.3调整喷油泵的供油量调整喷油泵的供油量,可降低发动机的功率,使雾化的燃料有足够的氧气进行完全燃烧,从而也可以减少CO、CH和煤烟的生成。3.2.4三元催化转化器发动机通过排气管排气时,CO、HC、和NOX三种气体通过三元催化反应器中的净化剂时,增强了三种气体的活性,进行氧化还原化学反应。其中CO在高温下氧化成无色、
22、无毒的二氧化碳(CO2)气体。HC化合物在高温下氧化成水和(H2O)和CO2 。NOX还原成氨气(N2)和(O2)。三种有害气体变成无害气体,使排气得以净化。3.2.5废气再循环废气再循环技术是一种将发动机排气引入到进气中,通过降低发动机气缸内氧气的相对含量和最高燃烧温度,来减少氮氧化物生成量的技术。可降低4060的氮氧化物生成量。3.2.5曲轴箱通风曲轴箱中的烟雾与燃烧室相关,主要是由活塞和活塞环隔开的,查看曲轴箱通风的烟色和烟量,可以较容易的检查活塞和活塞环的密封情况。检查时拔下曲轴箱通风管接空气滤清器的接头,在发动机运转中看通风管向外排烟的情况,还可略提高发动机的转速观察排烟的烟色和烟量
23、的变化情况。对于较新的和工作正常的发动机,不应有烟气向外排出;对于使用时间较长但无故障的发动机,可以有少量的烟雾排出,烟色应为无色或微白色;如果通风管排烟量较重,排烟量较多颜色较黑,说明活塞环磨损漏气严重;如果排烟颜色是蓝色,说明发动机烧机油,结合发动机的机油耗量的多少,可以说明发动机磨损到什么程度;如果排烟颜色变为黑色和大量的排烟,就应考虑到活塞环是否卡住或已经断裂,应进一步检查以确认其损坏情况;在某些特殊情况,可能排烟变为黄色烟雾,说明发动机轴瓦可能烧毁,应进一步检查或停机修理。当以上故障判断不够明显时,还可将曲轴箱通风的另一根接发动机进气管的排气管接头也拔下来并将其堵住,切断了曲轴箱的排
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