李 強(qiáng)， 余繼文， 趙玉清， 巴青城， 時(shí) 玲

（云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 工程技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650201）

0 引 言

目前，世界上許多國(guó)家都將汽車工業(yè)作為本國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，汽車工業(yè)有了飛速發(fā)展，這使得世界汽車飽有量急劇增加。而汽車是能源消耗和污染物排放的主要來(lái)源，根據(jù)城市大氣污染物來(lái)源的分類統(tǒng)計(jì)，在我國(guó)主要大城市中，有80%左右的污染物來(lái)源于汽車排放廢氣［1］。文中根據(jù)不同使用年限的汽車尾氣含量總結(jié)了其排放規(guī)律，可以更好地預(yù)防其尾氣危害。

1 汽車污染物的主要成分及形成原因

汽車尾氣排放污染物一般包括燃燒后排出的廢氣、曲軸箱竄氣、機(jī)油蒸發(fā)、燃料箱和化油器的燃油蒸發(fā)排放。其成分主要有CO，HC，NOx，SOx，顆粒（碳煙、鉛化物、油物）和甲醛等。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的過(guò)量空氣系數(shù)小于1時(shí)（濃混合氣），混合氣中氧氣不足，燃料不完全燃燒就產(chǎn)生CO?；旌蠚鉂舛仍酱螅艢庵械腃O含量就越高［2－3］。當(dāng)混合氣濃度符合理論空燃比或稍稀一些時(shí)，由于混合氣不均勻和發(fā)生離解反應(yīng)等原因，排氣中CO的濃度不為零，而總有一些CO存在。汽車排放污染物的種類及排放量因發(fā)動(dòng)機(jī)的類型及各種影響因素的差異而不同。

2 汽車尾氣排放污染物的檢測(cè)方法分析

乘用車的檢測(cè)方法主要按有無(wú)負(fù)荷進(jìn)行分類，分為無(wú)負(fù)荷檢測(cè)方法和有負(fù)荷檢測(cè)方法兩大類［4］；根據(jù)檢測(cè)工況和參數(shù)不同，用汽油車排氣污染物檢測(cè)方法主要分為怠速和雙怠速法、簡(jiǎn)易工況法等幾類。

2.1 怠速法與雙怠速法

怠速法就是在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況下用廢氣分析儀測(cè)量尾氣中HC和CO的容積排放濃度。測(cè)試值的單位為相對(duì)體積分?jǐn)?shù)ppm（×10－6）或百分比。測(cè)量汽車怠速污染物濃度的目的是判斷汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒是否達(dá)到正常狀態(tài)，從而降低油耗和排放。

雙怠速法測(cè)量是為了監(jiān)控由化油器量孔的磨損造成的汽車排放惡化，或者為了監(jiān)控因催化轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化效率降低造成的汽車排放惡化。當(dāng)汽車為多排氣管時(shí)，分別取各排氣管高怠速排放測(cè)量結(jié)果的平均值和怠速排放測(cè)量結(jié)果的平均值。

2.2 簡(jiǎn)易工況法

簡(jiǎn)易工況法是一種比怠速法更先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)，是針對(duì)機(jī)動(dòng)車的復(fù)雜工況，利用底盤測(cè)功機(jī)模擬機(jī)動(dòng)車在道路（負(fù)荷）行駛工況各種狀態(tài)下檢測(cè)機(jī)動(dòng)車排放的主要廢氣污染物CO（一氧化碳）、HC（碳?xì)浠衔铮?、NOx（氮氧化合物）等，從而發(fā)現(xiàn)高排放車輛，對(duì)在用的機(jī)動(dòng)車輛實(shí)施機(jī)動(dòng)車排放污染控制［5］。簡(jiǎn)易工況法檢測(cè)技術(shù)主要包括穩(wěn)態(tài)加速模擬工況（ASM）、瞬態(tài)加載工況（1M240）和簡(jiǎn)易質(zhì)量測(cè)試Vmas（IG240）。

3 影響汽車尾氣排放的因素與檢測(cè)數(shù)據(jù)分析

3.1 影響汽車尾氣排放的主要理論因素

影響汽車有害排放物生成的因素很復(fù)雜。這些排放污染物畢竟是燃燒化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物，因而這些影響因素歸結(jié)起來(lái)，同影響化學(xué)反應(yīng)的因素一樣，主要是反應(yīng)物的濃度和溫度。各種參數(shù)和降低排放的技術(shù)大都是最終通過(guò)這兩種基本因素來(lái)影響燃燒和有害物的生成。而對(duì)反應(yīng)物的濃度和溫度影響的因素，主要有過(guò)量空氣系數(shù)、點(diǎn)火（噴油）提前角、運(yùn)轉(zhuǎn)工況和發(fā)動(dòng)機(jī)的類型等。

3.2 常見汽車排放檢測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析

文中所述的汽車主要包括夏利、長(zhǎng)安、捷達(dá)（無(wú)催化器）等18輛低端車型，由于所選的汽車類型及發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)不同，其檢測(cè)數(shù)據(jù)與分析結(jié)果反應(yīng)了主要的汽車排放類型特點(diǎn)。文中主要對(duì)這幾類汽車做了HC，NO，NOx 3種尾氣排放污染物檢測(cè)數(shù)據(jù)的整理分析。由檢測(cè)數(shù)據(jù)所形成的圖表，其數(shù)據(jù)均使用ASM工況法檢測(cè)得出。

根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)得到不同類型汽車的CO排放對(duì)比柱形圖，如圖1所示。

圖1 不同類型汽車的CO排放對(duì)比

不同類型汽車的HC和NOx排放對(duì)比柱形圖如圖2所示。

圖2 不同類型汽車的HC和NOx排放對(duì)比

由圖1和圖2可以看出，長(zhǎng)安汽車的排放值明顯高于其它車型，在相同排量下長(zhǎng)安車尾氣污染物的排放要高于夏利車，這是由于兩種汽車結(jié)構(gòu)及用途的不同而導(dǎo)致了排放的差異。3種車型CO，HC排放差異較大，但無(wú)論是CO還是HC與NOx，長(zhǎng)安面包車明顯高于其它兩種車型，因此可以得出結(jié)論，在相同測(cè)試條件下，面包車的尾氣污染物排放要高于其它兩種車型。

化油器技術(shù)類型的汽車排放污染較嚴(yán)重，應(yīng)該更新技術(shù)來(lái)減少對(duì)環(huán)境的污染。面包車因結(jié)構(gòu)原因，行駛阻力大，而且面包車用途比較廣泛，這導(dǎo)致了面包車發(fā)動(dòng)機(jī)工作負(fù)荷過(guò)大，導(dǎo)致其排放的有害氣體含量較高。比較經(jīng)濟(jì)的低排量汽車由于成本原因并沒有安裝三元轉(zhuǎn)換裝置，CO，NOx等有害氣體沒有被轉(zhuǎn)化而直接排出，致使檢測(cè)的CO，NOx等有害氣體普遍較高。從圖中可以看出，捷達(dá)（有催化器）在HC，NOx的排放明顯低于其它兩種車型，而在CO的排放中卻高于夏利車，在相同條件下，捷達(dá)無(wú)論在實(shí)用上還是環(huán)保方面表現(xiàn)都很優(yōu)異。

從而在圖中得出：新技術(shù)在汽車上的應(yīng)用可以有效地控制尾氣排放。安裝廢氣催化轉(zhuǎn)化器的捷達(dá)在CO，HC，NOx的排放還是低于其它兩種車型，可以說(shuō)明捷達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)比較成熟，在有害物的排放控制好于其它兩種車型，是一款比較實(shí)用的車型。

3.3 使用年限對(duì)汽車排放污染物的影響分析

汽車的使用時(shí)間與污染物的排放有很大的關(guān)系，為了充分體現(xiàn)使用年限對(duì)排放的影響，根據(jù)汽車的出廠時(shí)間，在相同的檢測(cè)條件下分別整理了夏利、桑塔納、捷達(dá)常見汽車以及高檔汽車奧迪的排放檢測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)測(cè)量數(shù)據(jù)所得的排放曲線如圖3～圖5所示。

圖3 不同使用年限的HC含量對(duì)比圖

圖4 不同使用年限的CO含量對(duì)比圖

圖5 不同使用年限的NOx含量對(duì)比圖

1）通過(guò)曲線圖可以看出，在所選的3種比較常見的車型中，夏利（化油器）與其它兩種電噴車型通過(guò)對(duì)CO，HC，NOx排放的對(duì)比，在3種車型使用了4～5a之間其排放物曲線圖出現(xiàn)了拐點(diǎn)，從圖中可以說(shuō)明，常見車型在使用4a后各項(xiàng)指標(biāo)出現(xiàn)了遞增的趨勢(shì)，這期間是個(gè)用車的黃金期，為了更好地延長(zhǎng)車輛的使用壽命，應(yīng)該加強(qiáng)汽車定期保養(yǎng)，使其各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到最佳狀態(tài)，減少環(huán)境的污染。捷達(dá)車安裝的尾氣轉(zhuǎn)化裝置，從其排放污染物隨使用年限的增加其呈現(xiàn)遞增的趨勢(shì)，而桑塔納在前4a的使用中是遞減的趨勢(shì)，隨著使用年限的增加，桑塔納的尾氣排放有害物高于捷達(dá)的尾氣排放。夏利的排量屬于經(jīng)濟(jì)類型，在小排量的汽車能低于高排量的排放。

2）隨著使用年限的增加，發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損老化等原因?qū)ξ矚馀欧诺挠泻ξ镉幸欢ǖ挠绊?。從圖中可以看出，捷達(dá)的排放指標(biāo)要低于桑塔納，但是各種排放污染物排放有所增加。小排量的夏利由于是化油器的作用，在通過(guò)與其它兩種類型電噴車相比，夏利前4a的使用中，其排放指標(biāo)高于技術(shù)較先進(jìn)的捷達(dá)車，說(shuō)明化油器技術(shù)的汽車在前4a的使用中排放污染值高，應(yīng)該淘汰，使用新的技術(shù)讓排放值達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。

3）有催化器的汽車，當(dāng)汽車廢氣通過(guò)凈化器通道時(shí)，促使有害物進(jìn)行一定的化學(xué)反應(yīng)，其中CO在高溫下氧化成無(wú)色、無(wú)毒的CO2氣體，HC化合物在高溫下氧化成水和CO2，NOx還原成N2和O2，使這3種有害物氣體變成無(wú)害氣體，其凈化率很高，可以凈化90%以上的有害物質(zhì)。以上兩種車型中都安裝了催化器，對(duì)環(huán)境有一定的保護(hù)作用，在以后的汽車生產(chǎn)中應(yīng)該要求增加這種裝置。通過(guò)對(duì)CO的對(duì)比，在使用了8a以后，桑塔納的CO含量逐漸高于捷達(dá)的排放，能充分說(shuō)明當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)隨使用年數(shù)的增加而磨損程度的不同，其排放的有害物含量明顯增加。在各種原因條件下，從其排放物的含量能說(shuō)明桑塔納的發(fā)動(dòng)機(jī)老化程度要早于捷達(dá)車的發(fā)動(dòng)機(jī)。

以下通過(guò)對(duì)高檔汽車奧迪的數(shù)據(jù)分析，在A4L（2.4）上所應(yīng)用的渦輪增壓器，其排放明顯低于無(wú)渦輪增壓的奧迪汽車。

不同使用年限下的排放曲線如圖6所示。

圖6 有無(wú)渦輪增壓的奧迪A4汽車在不同使用年限下的排放曲線圖

1）從圖中可以明顯看到，在汽車使用的前6a，有渦輪增壓器的奧迪A4汽車CO的排放量要低于無(wú)渦輪增壓器的奧迪A4汽車。在曲線的最低谷，即排放的最小值，無(wú)渦輪增壓的奧迪汽車排放的CO排放量比有渦輪增壓的汽車高出了約8倍。因?yàn)镃O是燃料不完全燃燒的產(chǎn)物，主要在局部供氧不足或較低溫度下生成。采用渦輪增壓器后，進(jìn)氧量增加，燃料燃燒更完全，汽缸壓力增大，溫度升高，即使有CO產(chǎn)生也會(huì)被氧化成CO2，進(jìn)而降低了CO的排放。

2）圖6（b）表明，汽車在使用了8a后，兩條曲線基本重合，這說(shuō)明它們的CO排放量幾乎相同。此時(shí)渦輪增壓器的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)沒有那么明顯。這時(shí)配有渦輪增壓器的車主應(yīng)該注意檢查增壓器是否正常工作，并注意檢查發(fā)動(dòng)機(jī)是否漏氣等。

3）有渦輪增壓器的奧迪A4車的排放曲線總是在沒有渦輪增壓的奧迪A4車的曲線下方，但是兩條曲線的距離很靠近?？梢姡b有渦輪增壓器的奧迪A4汽車的NOx的排放量普遍少于沒安裝渦輪增壓器的奧迪A4汽車，但是它們的排放差距不是很大。這主要跟NOx的生成條件有關(guān)。NOx主要在高溫富氧條件下，由燃料中的氮元素被氧化而生成。從圖中還可以看到，它們?cè)谑褂昧?a后，NOx的排放量幾乎相同，這也論證了使用8a后，車主要對(duì)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪增壓器全面檢測(cè)的說(shuō)法。

4 減少汽車尾氣排放的措施

為了控制機(jī)動(dòng)車尾氣污染，隨著法規(guī)的不斷趨嚴(yán)，尾氣處理裝置已逐步成為車輛必備裝置之一。在車輛配置上，加裝和配置了各種尾氣凈化裝置，主要包括：在發(fā)動(dòng)機(jī)上加裝恒溫進(jìn)氣系統(tǒng)、二次空氣噴射系統(tǒng)、廢氣再循環(huán)系統(tǒng)、三元催化轉(zhuǎn)換器、柴油機(jī)微粒過(guò)濾器等。

4.1 完善機(jī)動(dòng)車的尾氣檢測(cè)體系

機(jī)動(dòng)車尾氣排放檢查和機(jī)動(dòng)車的定期維護(hù)保養(yǎng)對(duì)于減少汽車污染非常重要。通過(guò)建立嚴(yán)格合理的機(jī)動(dòng)車的尾氣檢測(cè)管理體系，發(fā)揮其應(yīng)有的功效，監(jiān)督機(jī)動(dòng)車的實(shí)際尾氣排放情況。

4.2 強(qiáng)制舊車時(shí)限報(bào)廢

通過(guò)分析可知，汽車隨著使用年限的增加，有害物的排放量會(huì)不斷增大，特別是在一些比較偏遠(yuǎn)的小城市，由于監(jiān)管不力，很多已經(jīng)到了報(bào)廢年限的汽車仍在使用，這不僅存在交通隱患，而且也嚴(yán)重影響了環(huán)境。

4.3 加強(qiáng)對(duì)微型車、面包車的檢測(cè)

由于微型車、面包車的成本等原因，它們并沒有安裝尾氣處理器、渦輪增壓器等裝置，因此它們的排放污染較高。如果能加強(qiáng)對(duì)這些汽車的檢測(cè)，強(qiáng)制加裝尾氣處理裝置等，這將會(huì)大大減少有害污染物的排放。

4.4 提高燃油質(zhì)量

燃油質(zhì)量是影響汽車尾氣污染的關(guān)鍵因素，應(yīng)盡快建立清潔油品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和有效監(jiān)管體系。要鼓勵(lì)兼并或關(guān)閉小的煉油企業(yè)，防止不合格的燃油流向市場(chǎng)。因此，應(yīng)當(dāng)全面提高燃油質(zhì)量，研制清潔油品、加強(qiáng)監(jiān)管體系，有效控制機(jī)動(dòng)車尾氣污染。

4.5 教育并改善駕駛員的駕駛習(xí)慣

駕駛員在使用汽車的過(guò)程中，啟動(dòng)、車速、油門等的控制都會(huì)對(duì)排放產(chǎn)生影響。理論分析和試驗(yàn)結(jié)果表明，車輛加速或減速時(shí)，尾氣中HC，CO的含量顯著增加，加速時(shí)由于發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的升高還可能引起NOx化合物排放的增加，只有在等速行駛時(shí)汽車的排污量最低。因此，在道路條件和環(huán)境允許的情況下，應(yīng)保持等速行駛，不要頻繁變換車速。油門踏板直接控制進(jìn)入氣缸的混合氣濃度，對(duì)尾氣排放影響很大。在急松油門踏板時(shí)，由于節(jié)氣門突然關(guān)閉（無(wú)節(jié)氣門緩沖裝置的化油器），造成進(jìn)氣歧管真空度急劇增大，這時(shí)附著在進(jìn)氣歧管壁上的油膜和怠速油道中燃油會(huì)迅速蒸發(fā)并進(jìn)入氣缸，短時(shí)間內(nèi)使混合氣變濃，爾后混合氣又迅速變稀，造成發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒條件惡化，工作不穩(wěn)定，排污量增加。因此，駕駛員開車時(shí)應(yīng)平穩(wěn)操作油門，不宜急踩或急松油門踏板。

5 結(jié) 語(yǔ)

催化轉(zhuǎn)換器、渦輪增壓器是降低汽車有害物排放的有效裝置，不同汽車使用年限也是有害物排放的主要因素，從汽車檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果顯示，尾氣排放在使用年限的初期及中后期排放嚴(yán)重，這段時(shí)期應(yīng)該更加嚴(yán)格和充分地保養(yǎng)汽車，以保證汽車行駛中減少污染物的排放。

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