机动车污染物排放特征研究论文

摘要：我国对在用车尾气排放检测已进行了20年，现行的检测方法已难以跟上国内一些大城市环保加严的需要，国外更先进的“简易工况检测法”强烈地吸引着我们。本文就传统的检测方法及其弊端、国外简易工况法和我国关于简易工况法的政策、标准与发展现状等方面进行综述与介绍。 一、为什么要对在用车进行尾气检测 上世纪80年代以来我国汽车保有量迅速增长，机动车造成的空气污染不断加重，在大城市中尤为突出，引起了社会公众的广泛关注。 国外成功经验表明，有效控制汽车污染需作好两方面的工作。一是实施新车排放法规，从新车开始就控制好污染物的排放水平；二是对在用车搞好监管，实行车辆排放的检测／维护制度（I／M制度）。前者是机动车低污染的前提条件，后者是为了保证车辆排放处于正常状态。 由于以下原因，对在用车的排放检测成为十分重要： 为保证在用车处于良好的技术状态，把那些高排放“病”车抓出来，我国强制实行尾气年检，不合格者进行调修、保养，达标后方可行驶。 二、国家现行的检测方法 我国对在用车的尾气检测是在实施年检制度中执行的。通常用的检测方法，汽油车为怠速法（或双怠速法），柴油车为自由加速烟度法。都属于无负载检测法，测试价格便宜，试验方法简单快捷。 1.汽油车怠速检测法 什么是怠速怠速工况是汽车多种工况的一种，指车辆变速箱位于空档、离合器为接合位置、发动机油门松开、低速空转的状态。在汽车启动后的稳定、暖机时，十字路口等红灯及交通堵车时，汽车为怠速工况。怠速检测主要用于在用车。对于新车主要用于车间新车下线后的检测。 测试方法发动机由怠速工况加速至额定转速，维持60s后降至怠速。将取样探头插入排气管中，维持15s后开始读取30s内的最高值和最低值，取平均值。 怠速检测特点只能反映车辆怠速状态下空负荷排放情况，这时发动机为贫氧偏浓燃烧，主要产生CO和HC，产生少量或不产生NOx。操作方便快捷，价钱便宜。广泛使用于检测场车辆年检、环保部门进行路检以及修理厂对车辆的检修工作等方面。帮助环境监管人员、车辆维修人员判断发动机是否处于正常的工作状态。 车辆正常的排放范围正常排放的范围见表1。可以看出，标准限值很宽松。如果排放接近或超标，说明发动机严重偏离正常燃烧。应当尽早检修和保养。 怠速检测法传统的怠速测量法有很大的局限性，一些国家为了监控因化油器量孔磨损、或因催化器转化效率降低造成的汽车排放恶化，近年来，普遍采用双怠速测量方法。ISO3929标准中也相应制订了双怠速测量法。为满足我国需要，GB／T3845－93《汽油车排气污染物的测量（怠速法）》将ISO3929中的双怠速测量程序列于附录C，供各地环保系统参考使用。据此，北京市1994年就发布了汽油车双怠速污染物排放标准。 对于电喷加三元催化器汽车，需用五气分析仪，由测量尾气中的O2含量给出空气过量系数（λ）。发动机为高怠速转速时，λ应为±（或制造厂规定的范围）。

这个能帮到你吗？汽车排放控制技术的研究 作者：中国发动… 内容提要：本文分析了汽车排放污染与人类生存环境的关系，介绍了应从发动机燃烧、结构设计、燃料提供等技术及加强车辆维修保养、开发新型环保汽车等措施着手，控制汽车排放，减少大气污染。 关键词：汽车 排放控制 污染 汽油机 随着汽车工业的不断发展，汽车的保有量不断增加，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。 随着我国国民经济的持续快速发展，大城市大气环境污染变得日益突出。北京、广州、上海、重庆等大城市，单车污染物排放量较大，导致市区的大气污染以机动车为首要污染源。据环保部门的研究结果，北京市机动车排放对大气污染物中CO、HC、NO的分担率分别为、和46%；上海市中心地区机动车排放对大气中CO、HC、NO的分担率分别为86%、96%和56%。许多国家的大中城市的空气污染有五成以上来源于汽车所排出的废气。人类的生存环境已经遭到严重污染，生态平衡日趋恶化，且直接危害到人们的健康，而汽车已成为主要的污染源。因此，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。下面笔者对控制汽车排放污染的技术措施作一些介绍。 1 汽油机排放控制技术 面对日趋严格的排放法规，汽车排放处理技术的发展也日新月异，汽油机排放控制技术主要有以下几种。 冷机时稀薄燃烧 发动机冷机时，催化剂活性较差，不利于降低HC的排放。这时，降低HC的排放成为主要课题。在采用的方法中，稀薄燃烧技术最为有效。为保证空燃比(A/F)的稀薄化，在进气口内设置涡流控制阀，改善发动机进气系统，提高充气效率；改进发动机燃烧系统，合理组织燃烧室内的气体流动，促进火焰传播，改善着火稳定性，使发动机在稀混合气下维持稳定燃烧，从而降低HC的排放量。 减少未燃HC 活塞的第一道环岸脊(指第一道环槽至活塞顶之间的区域)和气缸壁之间，燃烧的火焰不能达到，此区域内的未燃HC直接从气缸内排出。提高第一道活塞环的位置，即减小第一道活塞环岸的高度，可以减少活塞环与缸壁间的容积，从而减少未燃HC的排放。 为减少活塞环槽的磨损，一般情况下，对活塞表面实施氧化铝镀膜处理，但由于在活塞表面易形成许多细孔，被吸附的HC在发动机排气行程时排出机外。为解决这一矛盾，在对活塞表面实施氧化铝镀膜处理时，只对活塞环槽进行处理，活塞顶面不进行处理，有利于进一步降低HC的排放。 未燃HC的吸附净化 以沸泡石等为主要成分，作为HC吸附剂，在催化剂活化前吸附HC，是减少未燃HC的有效办法。吸附剂最重要的性能是对HC的吸附率，吸附剂含碳原子越多，吸附率越好。对HC吸附层，可以对三元催化层涂覆HC吸附催化剂，吸附的HC随着排气温度的升高而自动脱离，通过表面催化层进行净化。目前，HC从吸附层脱离起始温度要比催化层的活性温度低，脱离初期对HC净化有一定困难，有待于今后通过材质改良、结构及温升特性的改进来进一步提高其净化性能。 提高催化剂的早期活性 为促使催化剂的早期活性，有效的方法是提高其升温特性和降低其活性温度。提高升温特性的主要方法是采用双重排气管和使用“薄壁式”催化剂载体。合理选择低温特性好的贵重金属，如在催化剂中提高铂的含量，同时提高空燃比的稀薄化，是降低催化剂活性温度的有效手段。 催化剂强制加热 使用电加热催化剂(EHC)和在排气管内利用排放气体的燃烧产生的热量，促使催化剂升温，即排气燃烧器(EGC)能进一步提高催化剂的早期活性。EHC采用电流预热的方法，可使金属载体的催化器在发动机起动后的5～10s内达到催化剂的起燃温度，从而减少起动后最初几分钟内的有害物的排放。EHC已达到实用化水平，但其电气系统较复杂。EGC的原理是在发动机起动后，在浓空燃比状态下产生的CO等可燃成分与二次空气供给的氧气相混合，形成可燃混合气，在排气系统中设置排气燃烧器，通过火花塞点火装置，点燃未燃混合气，利用燃烧产生的热量提高催化剂的早期活性，同时还能燃烧净化发动机起动后的未燃HC成分。EGC技术虽然处于研制阶段，但其催化转化效率高，大有超过EHC之势。 废气再循环 废气再循环(EGR)是目前常用于控制内燃机NOx排放的有效措施之一。它把一定数量的废气引入发动机的进气系统，使发动机混合气中惰性气体(H2O、N2和CO2)的比例增加。由于这些惰性气体有较高比热，使经再循环废气稀释的混合气的比热增高，致使发动机最高燃烧温度下降，由于再循环废气对新混合气的稀释，降低了混合气中氧气的浓度，因而废气再循环破坏了NOx的生成条件，从而有效抑制了NOx的生成。这种排气净化技术同样适用于柴油机。

不能轻视汽车尾气的危害 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、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。 汽车排污使城市“体温”升高 过去两年,欧洲许多城市出现了高温气候,创下死人最多的记录。其他欧盟国家也有相关死亡记录。 欧盟环境空气质量监测机构经研究发现,除气候因素外,空气污染也是主要元凶。其中,汽车尾气难辞其咎,它造成地表空气中臭氧含量过高,使城市热岛效应加重。无数辆行驶在大街小巷的汽车在大量排放有害尾气的同时,还成为惊人的活动散热器,它们和空调、冰箱等制冷电器一起不停地吞能吐热,使城市的“体温”不断升高,温室效应大大增强。 汽车尾气成“致命杀手” 相关研究证实,市区空气中的有害有机物质主要是挥发性有机碳(VOC)和多环芳烃(PAH)。在欧洲许多城市,汽车尾气排放是空气中PAH污染的主要来源,占全年的35%。分析发现：汽车尾气中有上百种不同化合物,其中污染物有固体悬浮微粒、一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅及硫氧化合物等;1辆轿车1年排出的有害废气可达自身重量的4倍。 汽车所排放的尾气会严重影响人类健康。汽车尾气中的一氧化碳与血液中血红蛋白结合的速度比氧气快250倍,即使吸入微量一氧化碳,也可能给人造成可怕的缺氧性伤害,轻者眩晕、头痛,重者脑细胞将受到永久损伤;氮氧、氢氧化合物会使易感人群出现刺激反应,患上眼病、喉炎;氮氢化合物所含苯并芘是致癌物质,它是一种高散度的颗粒,可在空气中悬浮几昼夜,被人体吸入后不能排出,积累到临界浓度便激发形成恶性肿瘤。 德国科学家最近的一项研究表明:儿童患癌症几率与汽车尾气造成的空气污染有密切关系,即使孕妇吸入这些废气,其胎儿出世后也更容易患上癌症。值得一提的是,汽车尾气中的铅一般分布于地面上方1米左右的地带,正好是青少年的呼吸带,因而铅污染对青少年的危害更重。 1975年至2005年,德国波恩大学的一个科研小组对近万名因患白血病或癌症而死亡的儿童进行了多次调查,他们于今年3月10日发表报告指出:对于儿童来说,汽车尾气中的一氧化碳和1,3-丁二烯是致癌的元凶。研究证实,死亡儿童的居住地点与大气污染有密切的关系:生活在距离长途汽车站或其他交通中心、石油产品储存点等污染源1公里范围内的儿童,患癌症死亡的危险剧增;如果儿童生前或者他们的母亲在怀孕期间生活在距离汽车尾气大量排放地点300米范围内,这一危险进一步增加。 换一种方式出行 每年,为迎接9月22日“世界无车日”的到来,一些国家的政府都采取措施鼓励国民在自9月16日开始的一个星期里放弃使用私家车,选择其他代步工具。 在葡萄牙,电车、自行车、渡船、地铁、公交车甚至步行,都是政府积极推荐民众选择的出行方式。为使葡萄牙的“无车周”活动收到良好效果,葡萄牙全国18个市政当局还精心策划了包括体育比赛和文娱游艺在内的各种宣传活动,以鼓励市民更多使用无污染或污染小的交通工具,增强市民的环保意识。 务实的荷兰人以实际行动支持“世界无车日”。荷兰这个国家人均收入位列全球第四,许多家庭门前都停着私家车,后门的运河里则拴着游艇。即使这样,这些荷兰家庭仍然有自行车。更多的周末,荷兰人开着汽车,拉着拖车,带着自行车,一家老小齐出动,专门找个地方停下汽车,再骑上几十公里的自行车。荷兰人称之为“山水之旅,亲近自然”。 欧盟的环保专家认为,要减少汽车污染对城市环境的危害,最有效的办法是调整城市交通政策,大幅减少私家车数量,优先发展公交,提倡自行车交通;同时,还应加速发展、普及环保型汽车,减少对石化燃料的依赖。