[发明专利]一种降低汽油发动机汽车尾气中有害气体排放的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种降低汽油发动机汽车尾气中有害气体排放的方法，属于环保技术领域。

背景技术

汽油发动机简称汽油机，汽油机在燃烧过程中产生的有害成分主要为一氧化碳CO、碳氢化合物HC_x、氮氧化物NO_x、硫氧化物SO_x和铅化合物等。其中，硫氧化物和铅氧化物可以通过降低燃料中的含硫量以及采用无铅汽油来有效控制。目前各国执行的排放法规主要限制的是CO、HC和NO_x，还有一些目前各国排放限制法规尚未限制的成分，如甲醛、乙醛、苯、乙酰甲醛和丁二烯等。

汽油机主要排放污染物生成机理及影响因素：

1、一氧化碳，CO 是燃料在燃烧过程中的重要中间产物和不完全燃烧产物，是汽油机排气中有害浓度最大的成分，其生成机理比较复杂。若以 R 代表碳氢根，则在燃烧过程中生成CO 要经理如下反应：

RH→R→RO₂→RCHC→RCO→CO         

式中RCO自由基生成CO是通过热分解或通过O₂、OH、O、H等发生反应实现的。

在汽油机缸内混合气达到一定的反应温度，并在有氧化剂存在的情况下，CO将继续按链反应机理进行反应而生成最终燃烧产物CO₂：

CO+HO→CO₂+H                     

在燃烧火焰中，通常OH的浓度较高，因此CO按下式进行氧化反应的速度是很慢的：

CO+ O₂→CO₂+O

如果燃烧过程中局部空间和瞬时存在下列条件之一，则CO不能继续燃烧生成CO₂而被排放出机外：①反应着的气体温度突然过低；②反应着的气体突然缺乏氧化剂；③反应物停留在适合于反应条件的时间过短。

CO的生成除了跟上述反应有关外，还与CO₂和H₂O的高温离解反应有关，CO₂和H₂O的离解反应分别为：

2CO₂→2CO+O₂

2H₂O→2H₂ +O₂                                                      

两个离解反应均为吸热反应，其离解率随温度的升高而增大，其中离解产物H₂和CO₂发生反应生成CO和 H₂O：

H₂+CO₂→CO+ H₂O

这就是汽油机在不缺氧的情况下仍有CO排除的两个原因。

CO的生成主要受混合气浓度的影响，在过量空气系数（实际空燃比与理论空燃比的比值）λ＜1的浓混合气工况时，由于缺氧使燃料中的C不能完全氧化成CO₂，CO作为其中间产物生成。在λ＞1的稀混合气工况时，理论上不应有CO产生，但实际燃烧过程中，由于混合不均匀造成局部区域的λ＜1条件成立，由局部燃烧不完全而产生CO；或者已成为燃烧产物的CO₂和H₂O在高温时吸热，产生热离解反应，由此生成CO。另外，在排气过程中，未燃碳氢化合物HC的不完全氧化也会产生少量CO。

燃烧终了时的CO浓度一般取决于燃气温度，但由于汽油机膨胀过程中缸内温度下降很快，以至于温度下降速度远快于气体中各成分建立新的平衡过程的速度，即产生“冻结”现象，使实际的CO浓度要高于排放其温度相对应的化学平衡浓度。根据经验，CO在汽油机排气中的浓度近似等于1527℃时的CO平衡浓度。