小汽油機(jī)排放凈化器應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)

王成存

摘 要：文章主要對小型汽油機(jī)的全球排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究，分析了小型汽油機(jī)行業(yè)現(xiàn)狀、幾個國家尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)、排放尾氣中的污染成分以及排放控制技術(shù)。

關(guān)鍵詞：通用小型汽油機(jī)；排放標(biāo)準(zhǔn)

通用小型汽油機(jī)主要被應(yīng)用到家庭園藝器械、小型農(nóng)業(yè)器械等領(lǐng)域，為其提供使用所需的動力。但是對著各個國家對道路機(jī)車排放的控制，小型汽油機(jī)的尾氣排放成為了環(huán)保部門的重點(diǎn)觀察對象。

1 全球主要國家和地區(qū)通用小型汽油機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)

1.1 美國通用小型汽油機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)

早在1995年美國就對通用小型汽油機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了第一階段的控制，由美國環(huán)境保護(hù)局發(fā)布了點(diǎn)燃式小型發(fā)動機(jī)的規(guī)定。此項(xiàng)規(guī)定對排放尾氣中的污染物進(jìn)行了限制并且提出了檢測污染物方法。1999年美國環(huán)境保護(hù)局對小型非道路發(fā)動機(jī)提出了第二階段的規(guī)定，被限制的機(jī)器多為農(nóng)用機(jī)械，例如農(nóng)用拖拉機(jī)、草坪割草機(jī)等。2008美國提出了第三階段的規(guī)定，并且此次給出了限制排放的具體限值，如下表所示。

1.2 歐盟通用小型汽油機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)

1997 年歐盟提出了97/68/EC 法規(guī)并且在1997年正式執(zhí)行。2002年再次提出了2002/88/EC 法規(guī)，不僅對第一次提出的法規(guī)進(jìn)行了修正，并且提出了更加具體的要求。2004年，歐盟全面進(jìn)入第二階段的排放要求，2004/26/EC 法規(guī)也被提出，表二是歐盟提出的限制排放的具體限值。

1.3 我國通用小型汽油機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)

我國提出《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》以及《中華人民共和國大氣污染防治法》，從而控制非道路小型發(fā)動機(jī)的尾氣排放對空氣質(zhì)量的污染。2010 年 12 月 30日，我國由國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局和環(huán)境保護(hù)部共同發(fā)布了《非道路移動機(jī)械用小型點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)排氣污染物排放限值與測量方法（中國第一、二階段）》，此公告已經(jīng)在2011年得到實(shí)施。

2 尾氣中污染物成份及影響因素

汽油機(jī)尾氣中的污染物有 NOx、HC、CO、微粒物（含碳煙、重金屬氧化物）及硫化物等，主要是 NOx、HC、CO。CO 是一種不完全燃燒的產(chǎn)物，其生成主要與混合氣濃度有關(guān)，還受工質(zhì)溫度和化學(xué)反應(yīng)時(shí)間影響。國內(nèi)學(xué)者從汽油機(jī)污染物生成機(jī)理出發(fā)，對不同型號的通用小型汽油機(jī)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：通用小型汽油機(jī)生成的 NOx、HC、CO 與燃油品質(zhì)、燃油供給方式、整機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)、點(diǎn)火系統(tǒng)及尾氣處理裝置等因素有關(guān)。

3 我國排放控制技術(shù)研究進(jìn)展

3.1 燃油品質(zhì)改善

目前，我們國家的汽油燃燒為發(fā)動機(jī)提供動力中主要由汽油的調(diào)和以及催化裂化汽油為主，這樣尾氣的排放中稀烴含量相比較于其他國家高出很多。所以，國內(nèi)有關(guān)部門對汽油的使用有很高的呼聲，建議汽油中烯烴含量降低。汽油中烯烴含量減低對尾氣排放烯烴含量有很大影響。近些年我國市場上銷售的汽油品質(zhì)也已經(jīng)有提升，烯烴含量多在12%左右，芳香烴含量控制在28%以下，硫9.5 mg/kg，苯低到 1.0%，總的來說對排放控制已有很大改觀。

3.2 機(jī)內(nèi)凈化電控燃油噴射系統(tǒng)優(yōu)化

目前，通用小型汽油機(jī)工作的方式多是化油器供油，但是使用化油器供油常會遇到化油器量孔的流通問題以及喉管處氣流流動問題導(dǎo)致油氣混合不能到達(dá)充分混合的狀態(tài)，不僅達(dá)不到快速相應(yīng)的效果，甚至影響到燃油的燃燒效果，最終會導(dǎo)致尾氣排放中“雜質(zhì)”過多。因此應(yīng)該將電控燃油噴射系統(tǒng)優(yōu)化，加強(qiáng)油氣混合均勻程度，提升燃油的霧化效果，這樣不僅可以使發(fā)動機(jī)為機(jī)器提供更好的動力，還能改善尾氣的排放。

3.3 機(jī)內(nèi)凈化點(diǎn)火系統(tǒng)優(yōu)化

發(fā)動機(jī)內(nèi)汽油混合氣的燃燒為發(fā)動機(jī)提供動力，而其燃燒的程度與點(diǎn)火能量相關(guān)，點(diǎn)火的能量高可以提升燃燒速率。此外，發(fā)動機(jī)內(nèi)汽油混合氣的燃燒為發(fā)動機(jī)提供動力，而其燃燒的程度與點(diǎn)火正時(shí)相關(guān)。當(dāng)前我國小型汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)采用的方式多為電容放點(diǎn)形式，為點(diǎn)火器提供點(diǎn)火。但是這種點(diǎn)火方式并不是最佳的點(diǎn)火方式，難以實(shí)現(xiàn)最佳的點(diǎn)火時(shí)機(jī)，影響汽油的燃燒效果，會造成尾氣中HC以及NOx的排放量。應(yīng)該將電容點(diǎn)火器更換為數(shù)字點(diǎn)火器，這樣點(diǎn)火的時(shí)機(jī)不會較前或者延遲，數(shù)字點(diǎn)火器可以將精確度提升到±0.5°CA。尤其是在二沖程通用小型汽油機(jī)的尾氣排放取得很大進(jìn)展。

4 結(jié)論

綜上所述，在通用小型汽油機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)方面，美國起步最早，越來越多國家和地區(qū)開始關(guān)注通用小型汽油機(jī)的排放。文章對幾個國家的小型汽油機(jī)尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)研究，分析尾氣中污染物成份及影響因素并且提出了幾點(diǎn)機(jī)內(nèi)凈化排放控制技術(shù)。

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