霧霾籠罩著全國各大城市。我國存在霧霾產(chǎn)生的特定氣象條件，同時(shí)我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展造成污染物排放的不斷增加，汽車尾氣、工業(yè)排放、建筑揚(yáng)塵、垃圾焚燒、農(nóng)作物焚燒、火山噴發(fā)等等污染源頭之間的混合作用形成了霧霾天氣。在城市空氣污染中，機(jī)動(dòng)車尾氣對(duì)霧霾的形成有著關(guān)鍵作用。

一、現(xiàn)狀分析

汽車尾氣對(duì)PM2.5影響重大，截至2017年6月底，全國機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)3.04億輛，其中汽車2.05億輛，機(jī)動(dòng)車的保有量仍在持續(xù)的增長，我國汽車的保有量僅次于美國位列全球第二。

國家通過制定政策、鼓勵(lì)支持新能源車輛和建設(shè)交通快速通道來抑制機(jī)動(dòng)車保有量快速增長：（1）調(diào)控機(jī)動(dòng)車的購買與出行要求；例如上海、北京、廣州、天津、貴陽、杭州六大城市施行了汽車限購，許多城市的部分路段對(duì)機(jī)動(dòng)車采取單雙號(hào)通行的規(guī)定。（2）以提供補(bǔ)助的形式鼓勵(lì)市民購買新能源車輛；（3）全國有35個(gè)城市建造了BRT快速通道，以此來改善城市交通擁堵與公共交通的便利性，吸引更多居民使用公共交通來替代私車出行。

一些盈利性機(jī)構(gòu)抓住市場(chǎng)需求運(yùn)用App與交通工具結(jié)合，為出行提供更多便利，同時(shí)也有效的減少了私家車的購買與單獨(dú)出行?！绊橈L(fēng)車”每天可有效減少10%-25%的車輛出行。以北京500萬輛車最低標(biāo)準(zhǔn)10%進(jìn)行計(jì)算，除去北京市平均每天尾號(hào)限行的100萬車輛，每天可減少40萬輛，可減少一氧化碳排放120萬千克、碳?xì)浠衔?萬千克、氮氧化合物2萬千克。智能共享單車的讓小汽車短途出行減少了55%。

通過政府與社會(huì)機(jī)構(gòu)的舉措與商業(yè)產(chǎn)品，有效的減少了機(jī)動(dòng)車的增長率與出行率，但仍有約3億機(jī)動(dòng)車上路行駛，并且會(huì)越來越多，汽車尾氣污染問題依舊存在并沒有得到治理，目前各市政部門及社會(huì)上購買及使用凈化設(shè)備如灑水車、霧炮車、凈化塔等，治理每天的污染問題。

二、尾氣凈化裝置分析與研究

（一）現(xiàn)有產(chǎn)品分析

空氣污染嚴(yán)重，環(huán)保部門與科研機(jī)構(gòu)持續(xù)的對(duì)治理空氣污染的措施與設(shè)施進(jìn)行研究。近幾年國內(nèi)使用了一些新的裝置治理空氣污染，從2014年西安園林局引進(jìn)的霧炮車，利用水霧能夠吸附空氣中的細(xì)小粉塵和懸浮微粒的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)降塵。荷蘭設(shè)計(jì)師丹·羅斯加德與他的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了世界上首座戶外凈化器——“霧霾凈化塔”，將其放置于北京798工廠空曠的場(chǎng)地，其內(nèi)部有一臺(tái)功能強(qiáng)大的真空吸塵器，利用電離技術(shù)吸入霧霾，濾掉其中的有害顆粒，然后排出凈化后的空氣。

表1 凈化裝置對(duì)比分析

表1為市面上所使用的與研發(fā)中的凈化裝置對(duì)比，目前凈化裝置大部分是大型凈化設(shè)備，該類產(chǎn)品所呈現(xiàn)的特點(diǎn)為：（1）設(shè)施運(yùn)作成本高，購置機(jī)器以及材料費(fèi)用高，后期需依靠人工運(yùn)營以及維護(hù)。（2）沿道路安裝或行駛的凈化設(shè)備覆蓋率大于固定于一點(diǎn)安裝使用的凈化設(shè)備。（3）固定安裝的凈化設(shè)備凈化效果好。（4）搭載式大型設(shè)備可以同時(shí)滿足固定時(shí)集中治理局部污染、移動(dòng)時(shí)凈化輻射到的范圍更廣。

（二）汽車尾氣凈化裝置的優(yōu)化方式研究

汽車尾氣凈化裝置的主要功能是凈化汽車的尾氣，在滿足這一基本功能的前提下需要做到通過優(yōu)化使用方式或操作方式來實(shí)現(xiàn)凈化效率的提高。提高凈化效果有兩種方式，一方面是污染具備針對(duì)性，另一方面是擴(kuò)大凈化的面積。因此汽車尾氣凈化裝置優(yōu)化方向可以具備以下特點(diǎn)：（1）.可達(dá)性。從個(gè)體角度來分析，可達(dá)性指?jìng)€(gè)體所能取得反應(yīng)了個(gè)體出行所能獲取的機(jī)會(huì)、效用等。依據(jù)可達(dá)性的理念，分析凈化污染氣體高效率的關(guān)鍵是將污染源，而不是被污染所覆蓋的區(qū)域作為凈化的目標(biāo)端點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)更具備針對(duì)性的凈化的污染目標(biāo)。（2）移動(dòng)性。使凈化面積更廣可以使用增強(qiáng)凈化強(qiáng)度的方式，也可以讓凈化裝置移動(dòng)。對(duì)于小型化設(shè)備，其特點(diǎn)是占用空間小和供電條件有限。增強(qiáng)凈化強(qiáng)度則需要用到空間占用率更大的等離子發(fā)生器，增強(qiáng)凈化強(qiáng)度的方式不適用于小型化的凈化設(shè)備。因此使凈化設(shè)備在污染區(qū)域內(nèi)移動(dòng)，通過擴(kuò)大凈化的范圍來提升凈化的效率。汽車尾氣凈化裝置具備可移動(dòng)性是達(dá)到該產(chǎn)品的實(shí)用性的要求之一。（3）可維護(hù)性。凈化器內(nèi)部需要定期清理吸附回收的廢棄物，還有依附在凈化器上的雜質(zhì)，以確保其正常運(yùn)作?？删S護(hù)性確保了設(shè)備在使用時(shí)的有效性，為了保障產(chǎn)品方便及時(shí)清理維護(hù)污垢確保正常運(yùn)作與凈化效率，以及故障排查檢修中，其余設(shè)備能持續(xù)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，該過程要求產(chǎn)品具備易更換易拆卸的特性，避免產(chǎn)品因維護(hù)而中斷工作。

結(jié)合現(xiàn)有產(chǎn)品分析對(duì)比與優(yōu)化方向研究的結(jié)果，汽車尾氣凈化裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)該是小型化的、可跟隨的、可移動(dòng)的；機(jī)動(dòng)車攜帶裝置且固定于機(jī)動(dòng)車尾氣排放口附近最優(yōu)，小型化的產(chǎn)品可以針對(duì)汽車尾氣排放近距離處理污染氣體，且每個(gè)裝置跟隨每輛汽車移動(dòng)既能一直解決該車的污染同時(shí)也可以覆蓋凈化周圍的空氣。

三、汽車尾氣凈化裝置設(shè)計(jì)優(yōu)化需求

（一）技術(shù)需求

汽車尾氣凈化裝置的凈化技術(shù)需根據(jù)尾氣污染物的種類和現(xiàn)有技術(shù)支持選擇最適合的技術(shù)方法。機(jī)動(dòng)車的排放物種類主要有一氧化碳、碳?xì)浠衔?、氮氧化物、臭氧、?xì)顆粒物和超細(xì)顆粒物等，物質(zhì)成分達(dá)140多種。

表2 凈化技術(shù)對(duì)比

總結(jié)分析凈化方式的特征，物理凈化方式的特征為：（1）需要電力持續(xù)供給，（2）能凈化微粒，（3）凈化后的產(chǎn)物需要清理與回收；化學(xué)凈化方式的特征為：（1）需要催化劑。（2）需要反應(yīng)條件。（3）凈化后產(chǎn)物無需回收。綜上分析研究汽車尾氣凈化裝置采用物理凈化方式，選擇等離子凈化技術(shù)最優(yōu)。實(shí)現(xiàn)等離子凈化需要的構(gòu)成部件為：氣源、等離子發(fā)生器、高壓電源；等離子發(fā)生器要求具有較好的密封性，氣源進(jìn)口與出口具有單一性。

（二）環(huán)境適應(yīng)性

汽車尾氣凈化裝置的使用環(huán)境在室外道路上，這種環(huán)境常常伴隨著灰塵、雨水和泥濘；我國大多數(shù)城市道路存在擁堵的情況，復(fù)雜多變的路面交通，機(jī)動(dòng)車司機(jī)常在行駛中急加速與急剎車。為了保證在這樣的環(huán)境下設(shè)備能正常工作，裝置需要滿足以下條件：（1）安裝牢固；（2）材料堅(jiān)固，防擠壓；（3）外殼易清潔、可用水沖洗；（4）結(jié)構(gòu)具備防水和可拆卸的特性；（5）內(nèi)部結(jié)構(gòu)易拆卸清潔。

（三）功能需求

汽車尾氣凈化裝置的主要功能是凈化其固定的車輛的尾氣污染，附屬功能是凈化空氣中由汽車尾氣釋放的污染物。它需要具備針對(duì)性，固定于每輛汽車尾氣排放口周圍，固定的高度需要考慮不影響機(jī)動(dòng)車的正常行駛、方便安裝和尾氣污染物懸浮高度；汽車用油大多數(shù)摻有防爆劑四乙基鉛或甲基鉛，燃燒后生成的鉛及其化合物均為有毒物質(zhì)，通常聚集在一米左右高度的空氣中；汽車不充分燃燒的其他污染物常聚集于1.5米以下的空氣中；因此裝置的安裝高度于1-1.5米區(qū)間內(nèi)是最為合適的。

（四）造型需求

汽車尾氣凈化裝置需要適應(yīng)于不同類型的汽車和汽車形態(tài)，常見汽車形態(tài)分為轎車、客車、貨車、越野車、專業(yè)車、自卸車和牽引車等；轎車主流市場(chǎng)分為運(yùn)動(dòng)型、商務(wù)型。要符合不同形態(tài)與造型，產(chǎn)品造型可以從兩個(gè)方向設(shè)計(jì)：（1）簡潔、百搭，可以滿足不同汽車形態(tài)；（2）模塊化外殼，有不同形態(tài)造型可替換選擇，適合不同類型車與人群使用。

四、結(jié)論

機(jī)動(dòng)車尾氣污染備受關(guān)注，在調(diào)控治理下放緩了機(jī)動(dòng)車增速迅猛增長，但欠缺對(duì)現(xiàn)存機(jī)動(dòng)車會(huì)造成的尾氣污染問題的解決方案。將汽車尾氣凈化裝置小型化，在完善凈化技術(shù)的同時(shí)，使其附有跟隨性、移動(dòng)性的特點(diǎn)更針對(duì)性的凈化汽車尾氣污染物，滿足社會(huì)對(duì)治理空氣污染的需求。

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