【正文】 配，有以下兩個反應(yīng)： N2+O2 NO+N（ K K1） N+ O2 NO+O（ K K2） 式中 K K K K2分別為正逆反應(yīng)的速度常數(shù)，其數(shù)值示于表 1。反應(yīng)是（ 1）左邊的 O 一部分由反應(yīng)式（ 2）右邊生成的 O供給，但是大部分是依靠以下離解反應(yīng)生成的。mol ） K1 710 18exp(75500/RT) K1 10 18 K2 10 9Texp( 7080/RT) K2 10 9 Texp( 39100/RT) 注：表內(nèi)溫度 T以 K為單位， R=K 反應(yīng)式（ 2）的 N，主?？糠磻?yīng)式（ 1）右邊生成的 N供給。由表 1 可知，反應(yīng)式（ 1）的正反應(yīng)速度 K1，顯然在很大程度上取決于溫度。 另外，作為氮原子的生成機(jī)理，也提出了 HC燃燒生成碳?xì)浠衔镒杂苫鶗r產(chǎn)生 N 的可能性，例如： HC+N2一 →CHN+N ，但多數(shù)不予考慮。但這些反應(yīng)不是主要反應(yīng)。 氧的濃度 ： 在氧氣不足的條件下，即使溫度高 ， NO也被抑制了。 這些結(jié)論對于汽油機(jī)和柴油機(jī)都是適用的，這些結(jié)論可以從實踐得到的圖 2 得到證明，當(dāng) AF 稍大于理論混合比時，燃燒室溫度最高，并且還有過剩的O2，所以生成 NO濃度最大，當(dāng) AF小于理論混合比時，由于缺氧， NO 的生成量隨著 AF 減小而下降。 綜上所述，在內(nèi)燃機(jī)中為了降低 NO 的生成量，就必須降低燃燒室 火焰高峰溫度；在產(chǎn)生 NO 階段，使 O2處于低濃度；縮短燃燒氣體在高溫下停留的時間。其中，燃燒室溫度可以衡量燃燒狀態(tài)的好壞，也是影響 NO生成量的支配因素。 、碳煙 的產(chǎn)生機(jī)理 汽 油機(jī)排煙可分為 白 煙、藍(lán)煙和黑煙三種。 適合在低溫起動不久及怠速工況時發(fā)生。當(dāng)氣缸磨損加大，竄氣、竄油時，使白煙增多。此時，燃燒室溫度較低，約 600℃ 以下，燃燒著火性能不好，部分燃料和竄入燃燒室的潤滑油未能完全燃燒，其中大部分是已蒸發(fā)的油，再凝結(jié)而成微粒狀態(tài)，直徑比白煙小，在 以下，隨廢氣排出而成藍(lán)煙。排出藍(lán)煙時，同時有燃燒不完全的中間產(chǎn)物（如甲醛等）排出，因而藍(lán)煙 常常帶有刺激性臭味。在柴油機(jī)發(fā)展初期到高速強(qiáng)化地今天，柴油機(jī)黑煙的排出，仍然是一個限制功率的突出問題，而且黑煙帶有的臭味及煙霧給人以直接的不愉快的厭惡感。一般認(rèn)為，黑煙也是不完全燃燒的產(chǎn)物，是燃料的氫先燃燒完了的中間產(chǎn)物。 碳煙不是純碎的碳，而是一種聚合體，其主要成分隨柴油機(jī)負(fù)荷不同稍有改變，一般含 C85%95%， O24%8%及少量的 H2和灰粉。 SO2 的生成機(jī)理 二氧化硫（ SO2）。一般來說，柴油機(jī)比汽油機(jī)中的 SO2要多些。同時 SO2是生成柴油機(jī)排氣微粒的原因之一。從大氣污染角度看，不是汽車排放的主要問題。是對汽車尾氣污染控制的必要方式。主管機(jī)關(guān)審查認(rèn)證申請資料后，選擇實驗樣車或樣機(jī)，進(jìn)行 EPA法規(guī)要求的試驗，試驗結(jié)果如符合 EPA法規(guī)要求，則認(rèn)為該車型或發(fā)動機(jī)通過認(rèn)證。 （ 2） 聯(lián)邦汽車安全型式認(rèn)證程序：汽車制造廠按照安全法規(guī)的規(guī)定進(jìn)行檢查和嚴(yán)正，并將檢驗報告、產(chǎn)品說明書及其有關(guān)材料上報政府主管機(jī)關(guān)。為確保車輛符合機(jī)動車產(chǎn)品安全法規(guī)要求，主管機(jī)關(guān)隨時可以進(jìn)一步核實制造廠的鑒定實驗數(shù)據(jù)和其他證據(jù)資料，檢查以在使用中或正在制造中的任何階段的車輛和裝備，進(jìn)行選擇性堅定實驗，以及采取其他必要的檢查和調(diào)查手段等。 3． 1． 2 在用車檢查和維護(hù)（ I/M）制度 在用車的檢查和維護(hù)制度，簡稱 I/M制度，是削減在用車污染排放最重要的手段。 I/M 制度是對新車實行強(qiáng)制性排放標(biāo)準(zhǔn)的有效補(bǔ)充。大量的調(diào)查分析表明，在用車排放的大部分污染物來自一小部分高排放車輛。對于沒有特殊排放控制的化油機(jī)車，這一影響主要表現(xiàn) HC和 CO上，調(diào)整好與壞的車輛，其排放差值可達(dá) 4倍。 因此，通過 I/M 制度發(fā)現(xiàn)高排放車輛，對削減在用車污染排放非常有效。通過發(fā)現(xiàn)維護(hù)不善的車輛并予以修理，平均可降低排放 30%50%。 一套成功的 I/M制度應(yīng)該包括繁榮技術(shù)要素有： （ 1） 合適的檢測程序，并設(shè)定必要的檢查內(nèi)容。 （ 3） 加強(qiáng)維修程序管理和機(jī)械技能培訓(xùn)。 （ 5） 對車種和車齡進(jìn)行優(yōu)化，注重老舊車的檢測 （ 5） 對檢測員和修理工進(jìn)行技能控制。 擔(dān)保、監(jiān)督與回調(diào)制度 汽車制造商在規(guī)定的耐久行程 里程內(nèi)必須對汽車的排放質(zhì)量負(fù)責(zé)。若故障出現(xiàn)的次數(shù)超過規(guī)定的比例，經(jīng)過嚴(yán)格的測試后被確認(rèn)為缺陷車，制造商必須將所生產(chǎn)和銷售的該車型全部車輛回收，并采取修理、更換或賠償?shù)姆绞絹砑m正車輛存在的缺陷，保證經(jīng)認(rèn)證的車輛安全行駛，污染排放合格。大多數(shù)汽車制造商將機(jī)動車設(shè)計成為有把握的排放量與標(biāo)準(zhǔn)間至少有 30%的裕度，以留給使用過程中一個合理的損壞允許度。 控制汽車排放污染的技術(shù)措施 內(nèi)燃機(jī)自身技術(shù)的改進(jìn) 在汽油機(jī)上通過推遲噴油提前角可以有效地抑制 NO 化合物的排放，且方法簡便易行。一是使燃燒過程避開上止點(diǎn)進(jìn)行，燃燒等容度下降。二是越接近上止點(diǎn)噴油，缸內(nèi)空氣溫度越高，燃油一旦噴入汽缸內(nèi)便很快蒸發(fā)混合并著火，即著火落后期可以縮短，燃燒初期的放熱速率降低，導(dǎo)致燃燒溫度降低。對比圖中噴油提前角等于零下十五度和零下五度時的缸內(nèi)溫度、壓力及燃燒放熱率可以看出，隨著燃油提前角的的推遲，燃燒溫度、壓力和放熱率峰值均秒下降。這主要是由于著火落后氣的過分延長，使燃燒初期的放熱速率反而大幅度上升的原因。為此，推遲噴油提前角最好是與其他加速燃燒的促使并用，如高壓噴射或加強(qiáng)缸內(nèi)氣體運(yùn)動，以防止其他性能的惡化。各地應(yīng)從以下方面提高油品的質(zhì)量： 1) 針對影響機(jī)動車排放 性能的燃料特性如飽和蒸汽壓、硫含量、鉛含量等，應(yīng)確保符合標(biāo)準(zhǔn)的限值要求。 3) 對車用柴油中的硫含量，也應(yīng)按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格控制。目前的常規(guī)燃料主要是汽油和柴油，但已經(jīng)有許多國家的研究機(jī)構(gòu)把目光轉(zhuǎn)向代用燃料 — 液化石油氣（ LPG）、壓縮天然氣（ CNG）和甲醛等。當(dāng)然，我們應(yīng) 當(dāng)認(rèn)識到，在許多情況下采用常規(guī)燃料輔以先進(jìn)的排放控制技術(shù)，往往會收到更經(jīng)濟(jì)的控制效果，未來會選取哪一類燃料將取決于經(jīng)濟(jì)因素。同時，戴姆勒 克萊斯勒積極致力于開發(fā)混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，將其作為運(yùn)用燃料電池汽車實現(xiàn)零污染排放交通運(yùn)輸?shù)倪^渡性解決方案。 廢氣 再循環(huán) (EGR) 廢氣再循環(huán) (EGR)系統(tǒng)用于降低廢氣中的氧化氮 (NOX)的排出量。 當(dāng)發(fā)動機(jī)在負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時， EGR閥開啟，使少量的廢氣進(jìn)入進(jìn)氣歧管，與可燃混合氣一起進(jìn)入燃燒室。汽車廢氣是一種不可燃?xì)怏w (不含燃料和氧化劑 )，在燃燒室內(nèi)不參與燃燒。進(jìn)入燃燒室的廢氣量隨著發(fā)動 機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的增加而增加。 EGR閥通過 3個孔徑遞增的計量孔控制從排氣歧管流回進(jìn)氣歧管的廢氣量，以產(chǎn)生 7種不同流量的組合。旋轉(zhuǎn)式針閥的特性保證了當(dāng)EGR閥關(guān)閉時，具有良好密封性。 。 廢氣再循環(huán) (EGR)系統(tǒng)用于降低廢氣中的氧化氮 (NOX)的排出量。 當(dāng)發(fā)動機(jī)在負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時， EGR閥開啟，使少量的廢氣進(jìn)入進(jìn)氣歧管，與可燃混合氣一起進(jìn)入燃燒室。汽車廢氣是一種不可燃?xì)怏w (不含燃料和氧化劑 )，在燃燒室內(nèi)不參與燃燒。進(jìn)入燃燒室的廢氣量隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的增加而增加。 EGR閥通過 3個孔徑遞增的計量孔控制從排氣歧管流回進(jìn)氣歧管的廢氣量，以產(chǎn)生 7種不同流量的組合。旋轉(zhuǎn)式針閥的特性保證了當(dāng)EGR閥關(guān)閉時，具有 良好密封性。少部分廢氣進(jìn)入氣缸參與混合氣的燃燒，降低了燃燒時氣缸中的溫度，因 NOX是在高溫富氧的條件下生成的，故抑制了 NOX的生成，從而降低了廢氣中的 NOX的含量。所以，當(dāng)發(fā)動機(jī)在怠速、低速、小負(fù)荷 及冷機(jī)時， ECU 控制廢氣不參與再循環(huán)，避免發(fā)動機(jī)性能受到影響；當(dāng)發(fā)動機(jī)超過一定的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷及達(dá)到一定的溫度時， ECU控制少部分廢氣參與再循環(huán)，而且，參與再循環(huán)的廢氣量根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、溫度及廢氣溫度的不同而不同，以達(dá)到廢氣中的 NOX最低。見圖（ 1） 圖（ 1） 汽車以三種方式向大氣排放污染物：尾氣排放、曲軸箱通風(fēng)和燃油蒸發(fā)。 催化器中心是多空蜂窩陶瓷載體，孔多而壁薄，使廢氣通過時有很多接觸機(jī)會，又不產(chǎn)成較大的背壓（排氣阻力）。 載體表面涂有很薄的催化劑涂層，其中直接起催化作用的主要是鉑族貴金屬（鉑 Pt、銠 Rd、鈀 Pd），稀土材料鈰 Ce 和鑭 La 的氧化物具有儲氧功能，并有助催化的作用，將上述多種材料按一定比例（配方）制成催化劑，能收到最佳的催化效果。催化劑的主要技術(shù)指標(biāo)是對廢氣中三種主要有害成分的轉(zhuǎn)化效率，一般都應(yīng)在 80％以上，起燃溫度 T50是檢驗低溫下催化劑活性的重要指標(biāo)，對冷啟動時廢氣的轉(zhuǎn)化作用有重要影響，一般在 300度以下。 美國、歐洲及日本代表著當(dāng)今世界汽車工業(yè)發(fā)展潮流。歐洲排放控制起步較慢，法規(guī)較松，但 2022年后，排放控制也要達(dá)到美國當(dāng)時水平。三元催化技術(shù)是機(jī)外凈化最成功最有效的方法，國外應(yīng)用取得了很大的成功，目前正向低貴金屬含量、緊密偶合型、電加溫型和柴油機(jī)微?？刂频确较虬l(fā)展。它的外面用雙層不銹薄鋼板制成筒形。內(nèi)部在網(wǎng)狀隔板中間裝有凈化劑。載體一般由三氧化二鋁制成，其形狀有球形、多棱體形和網(wǎng)狀隔板等。催化劑用的是金屬鉑、銠、鈀。 ： 發(fā)動機(jī)通過排氣管排氣時， CO、 HC、和NOx三種氣體通過三元催化反應(yīng)器中的凈化劑時，增強(qiáng)了三種氣體的活性，進(jìn)行氧化 還原化學(xué)反應(yīng)。 HC化合物在高溫下氧化成水和（ H2O）和 CO2 。三種有害氣體變成無害氣體，使排氣得以凈化。 為了充分發(fā)揮三元催化器的降污效率，防止早期損壞失效，在汽車使用中應(yīng)注意以下幾個方面： （ 1） 裝有三元催化器的汽車，不能使用含鉛汽油，尤其到外地加油時一定要注意，因 為含鉛油燃燒后，鉛顆粒隨廢氣排經(jīng)三元催化器時，會覆蓋在催化劑表面，使催化劑作用面積減少，從而大大降低催化器的轉(zhuǎn)換效率，這就是常說的的 “ 三元催化器鉛中毒 ” ，經(jīng)驗表明即使只使用過一箱含鉛汽油，也會造成三元催化器的嚴(yán)重失效，所以這一點(diǎn)廣大車主一定要多加注意。三元催化器開始起作用的溫度是200 攝氏度左右，最佳工作溫度在 400 攝氏度至 800 攝氏度，而超過 1000 攝氏度后作為催化劑的貴金屬成分自身也將會產(chǎn)生化學(xué)變化，從而使催化器內(nèi)的有效催化劑成分降低，使催化作用減弱。 因此，燃燒所產(chǎn)生的熱量有很大可能將使催化器溫度超過工作上限，從而傷害到催化劑，使催化器損壞。 以上這些現(xiàn)象都會造成三元催化劑的過早損壞和失效，出現(xiàn)這些現(xiàn)象應(yīng)盡快去維修廠排除故障。 ：低膨脹，耐高溫，高強(qiáng)度，多孔隙的蜂窩陶瓷載體；高稀土，低貴金屬含量的催化劑；催化劑的涂附技術(shù)和催化轉(zhuǎn)化器的設(shè)計制造技術(shù)；催化器與整車排放系統(tǒng)的匹配技術(shù)；緊密偶合型 、電加溫型和柴油機(jī)微粒控制催化器技術(shù)。 3． 2． 5 新型片式汽車尾氣傳感器 自從 1976 年 Bosch 開始研制的用于汽車尾氣排放控制的氧化鋯基氧傳感器以來，全球范圍內(nèi) 傳感器已生產(chǎn)了幾億只。為了進(jìn)一步滿足對尾氣排放控制要求日益嚴(yán)格的需要，必需解決該系統(tǒng)目前存在的問題。一是在預(yù)熱階段就啟動閉路模式。要想實現(xiàn)上述解決策略就必須先解決 傳感器的問題，新型傳感器要具有較寬的線性范圍、快速啟動和高精度。 近年來，北京航空航天大學(xué)開始了新型片式限流氧傳感器研究工作。該項目擬通過研究新的材料系統(tǒng)，特別是混合電極材料，以達(dá)到尾氣傳感器的要求。目前國內(nèi)還沒有擴(kuò) 散阻擋層型限流氧傳感器的專利。 經(jīng)濟(jì)與社會效益 :如果按汽車年產(chǎn)量 300 萬輛，每輛車用 1 支傳感器，每支傳感器售價為 200元計算，該產(chǎn)品的年產(chǎn)值為 6億元，利稅可達(dá)產(chǎn)值的 40%以上?！镀嚬I(yè)十五計劃》中提出：培育 510 家出具國際競爭力的零部件大型企業(yè)集團(tuán)，關(guān)鍵零部件內(nèi) 3 家國內(nèi)市場占有率達(dá)到 70%，零部件出口產(chǎn)值占其總銷售額的 20%。另外，該氣敏傳感器還可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)窯爐提高燃燒效率、降低廢氣排放控制系統(tǒng)中。 市場前景隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，國內(nèi)對汽車的需求量越來越大。汽車的急劇增加尾氣排放污染的控制意識 亟待解決的問題，發(fā)達(dá)國家為此加強(qiáng)對汽車污染的治理。我國也開始加強(qiáng)控制。新型四輪農(nóng)用車要逐步提高排放標(biāo)準(zhǔn)，配備多缸機(jī)的四輪農(nóng)用車應(yīng)達(dá)到歐洲 1 號排放控制水平。要實現(xiàn)這一目標(biāo)就必須采用閉 環(huán)電控燃油供給系統(tǒng)、三元催化、稀薄燃燒、缸內(nèi)直噴等技術(shù)，而這些都需要本項目開發(fā)的新一代尾氣傳感器。隨著環(huán)境溫度的上升，空氣密度 ρ 變小，而汽油的密度幾乎可認(rèn)為不變 ,因此使化油器供給的混合比 R（即 AF）隨吸入空氣溫度的上升而變濃，圖 3為一定運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，進(jìn)氣空氣溫度與混合比的關(guān)系，大致和絕對溫度的方根成反比的理論相一致。 當(dāng)海平面 p0=100kpa 時，可作出海拔高度和大氣壓力變化關(guān)系的曲線，見圖 4。的影響 一般情況下，冬 天氣溫可達(dá) 20℃ 以下，夏天在 30℃ 以上，爬坡時發(fā)動機(jī)罩內(nèi) To80℃ 。 2．大氣壓力 p 的影響 大氣壓力隨海拔高度而變化，由經(jīng)驗公式 P=P0（ ） （ kPa） 式中 h—— 海拔高度（ km）。 當(dāng)忽略空氣中飽和水蒸氣壓時，空氣密度可用下式表示： ρ=273p/(273+T)750(kg/m 3)