摘 要：隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，汽車尾氣排放對大氣環(huán)境的污染越來越嚴(yán)重，對人們賴以生存的環(huán)境造成了極大危害。因此，如何有效降低汽車排放污染已成為環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域亟待解決的問題?；诖?，本文重點對如何降低汽車排放污染進(jìn)行分析研究。

關(guān)鍵詞：尾氣 大氣污染 控制對策

Abstract：With the rapid development of automobile industry， automobile exhaust pollution of the air environment is becoming more and more serious， causing great harm to people's living environment. Therefore， how to effectively reduce automobile emission pollution has become an urgent problem to be solved in the field of environmental protection. Based on this， this paper focuses on how to reduce vehicle emissions of pollution analysis.

Key words：tail gas， air pollution， control measures

汽車尾氣是引起大氣污染主要原因之一，汽車排放污染物不僅會對人產(chǎn)生危害并影響人們的健康，而且給生態(tài)環(huán)境造成了極大破壞。隨著全球氣候變暖、人口增長、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、交通擁堵等問題逐步凸顯，人類社會面臨的大氣污染問題越來越嚴(yán)峻。如何有效控制日益嚴(yán)重的尾氣污染狀況已成為亟待解決的問題。

1 車輛排放法規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)體系

汽車排放標(biāo)準(zhǔn)在國內(nèi)外有著不同的標(biāo)準(zhǔn)，例如：美國是世界上最早實施排放法規(guī)的國家，排放標(biāo)準(zhǔn)也是最嚴(yán)格的，1970年亞洲開始對汽車排放進(jìn)行控制，1970年美國聯(lián)邦政府制定了一系列汽車排放法規(guī)，而歐洲則從1993年開始實施汽車排放標(biāo)準(zhǔn)，到了1996年，除了日本之外，歐洲大部分汽車工業(yè)發(fā)達(dá)的國家都采用了聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會的排放標(biāo)準(zhǔn)。目前，美國的排放體系以及歐洲聯(lián)盟的排放體系都得到了廣泛的應(yīng)用。制定汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)限值，達(dá)到相應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)動車才能進(jìn)行銷售登記。目前，我國參照歐洲聯(lián)盟排放標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合我國道路、駕駛狀況，相繼制定出符合我國國情的相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)。我國機(jī)動車排放控制標(biāo)準(zhǔn)中，2001年輕型汽車實施國1、2004、2018年全面實施國5排放標(biāo)準(zhǔn)、2020年7月1日實施國6排放標(biāo)準(zhǔn)。我國將力爭達(dá)到國際排放控制標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)我國汽車尾氣排放控制的相關(guān)法律法規(guī)，從而有效地提高我國汽車排放質(zhì)量，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

2 引起機(jī)動車排放污染的原因及其危害

從我國的人口來看，我國汽車保有量很大，但是人均占有量與發(fā)達(dá)國家相比仍然處于較低水平，但是排放污染程度卻比發(fā)達(dá)國家要嚴(yán)重得多。機(jī)動車排放控制技術(shù)原因：我國現(xiàn)代正在使用的大部分機(jī)動車，其排放控制技術(shù)還停留在發(fā)達(dá)國家20世紀(jì)80年代左右的程度，單車排放因素較大，車輛本身及其相關(guān)零部件技術(shù)水平并未達(dá)到理想水平，燃油質(zhì)量原因燃油質(zhì)量對汽車排放狀況有直接影響。我國車用汽油以催化裂化汽油為主，烯烴含量較高，燃燒后殘?zhí)剂扛?，排放物污染?yán)重，與理想烯烴含量33%有一定差距。汽車所需的能源有汽油、柴油等，主要由多種碳?xì)浠衔锝M成，燃燒時產(chǎn)生二氧化碳和水，但由于燃燒不充分，產(chǎn)生二氧化碳、二氧化氮、二氧化硫等有害氣體，對人體健康和環(huán)境質(zhì)量有直接影響。

3 降低汽車排放污染的綜合治理措施

3.1 降低尾氣排放的措施

3.1.1 選擇清潔發(fā)動機(jī)燃料

選用清潔燃料，將混合燃料的比例適當(dāng)提高，使之成為優(yōu)質(zhì)混合燃料。添加有效添加劑以提高其清潔性，使用新型燃燒室燃燒系統(tǒng)（如高壓縮比的直噴式汽油機(jī)或雙噴射式汽油機(jī)、改進(jìn)進(jìn)排氣裝置、改進(jìn)氣缸布置結(jié)構(gòu)及改進(jìn)氣門間隙等）來減少有害氣體的排放，提高燃油經(jīng)濟(jì)性和尾氣減排性能。選用先進(jìn)控制技術(shù)及合理設(shè)計后處理裝置來滿足排放法規(guī)要求。使用先進(jìn)電子控制系統(tǒng)對發(fā)動機(jī)的工作性能進(jìn)行檢測（如選擇合適ECU來控制燃油噴射和噴油器時機(jī)等），以及合理調(diào)整供油提前角（在保證尾氣處理裝置正常工作情況下減少空燃比，一般在0.75～0.85范圍內(nèi)比較合適）。

3.1.2 采用新型汽油直噴式汽油機(jī)

新型汽油直噴式汽油機(jī)是一種由電腦控制的噴射式汽油機(jī)，它采用了先進(jìn)的噴油系統(tǒng)，并具有高壓縮比（一般在12.5：1～16.0：1之間），采用了新型的進(jìn)氣道和進(jìn)氣壓力控制裝置。由于采用先進(jìn)的電控噴油系統(tǒng)，可對噴油量進(jìn)行精確控制，提高進(jìn)氣效率，改善發(fā)動機(jī)工作環(huán)境，降低油耗水平，減少有害氣體排放等。

3.1.3 應(yīng)用先進(jìn)的發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)

使用先進(jìn)的電子控制系統(tǒng)，包括采用低轉(zhuǎn)速和高負(fù)荷下的自動控制發(fā)動機(jī)工作，通過合理控制噴油時機(jī)以及合理調(diào)整供油提前角等措施，提高發(fā)動機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性。在保證尾氣處理裝置正常工作的前提下減少空燃比可以降低其污染排放。采用低排放汽車控制系統(tǒng)技術(shù)來達(dá)到排放法規(guī)要求。合理選擇最佳燃油噴射時機(jī)（空燃比在0.75～1.0范圍內(nèi)比較合適），采用合理設(shè)計的排氣再循環(huán)系統(tǒng)來減少發(fā)動機(jī)內(nèi)部污染物和降低尾氣中一氧化碳含量。合理調(diào)整進(jìn)、排氣門開啟和關(guān)閉時間可以降低排放CO3含量。

3.2 優(yōu)化燃燒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和燃料混合方式

目前，在我國采用的主要是汽油直噴式發(fā)動機(jī)。由于柴油機(jī)本身結(jié)構(gòu)的限制和柴油機(jī)使用過程中存在一定的技術(shù)難度，因此，在我國推廣柴油機(jī)是一項艱巨任務(wù)。目前國內(nèi)的主要應(yīng)用方式是將缸內(nèi)直噴和增壓等幾種發(fā)動機(jī)技術(shù)綜合運(yùn)用在一臺發(fā)動機(jī)上。這種方式主要適用于大功率和高轉(zhuǎn)速發(fā)動機(jī)，其優(yōu)點是提高燃油效率、降低尾氣中污染物含量，減少廢氣污染物排放。由于在缸內(nèi)直噴時，汽油蒸氣被噴射到燃燒室內(nèi)的每個角落里，在高溫下使其中的二氧化碳、一氧化碳和碳?xì)浠衔锏玫匠浞秩紵⑸伤退魵?。但要實現(xiàn)缸內(nèi)直噴式發(fā)動機(jī)的燃燒技術(shù)與傳統(tǒng)汽油機(jī)相比還有許多困難。一是由于燃油噴射壓力不夠高，二是為了使燃料更好地進(jìn)入燃燒室內(nèi)進(jìn)行充分燃燒而無需提高噴射壓力。由于采用缸內(nèi)直噴式發(fā)動機(jī)時，其噴油定時一般要求較高；為了能更好地控制噴油量，其噴油器必須具有較大的抽油量。此外還要考慮到節(jié)氣門開關(guān)時間過長也會影響到燃燒效率。因此，目前我國還不能實現(xiàn)高壓縮比和大噴油孔結(jié)構(gòu)、高噴射壓力以及采用先進(jìn)電子控制技術(shù)。為適應(yīng)柴油機(jī)排放法規(guī)要求及燃油經(jīng)濟(jì)性要求低的特點，提高缸內(nèi)壓力、改善燃燒過程也非常重要。由于柴油機(jī)對廢氣成分較為敏感，如果廢氣中含碳量過高會引起排放超標(biāo)、發(fā)動機(jī)動力下降或損壞等現(xiàn)象，因此對發(fā)動機(jī)排氣后處理裝置提出了較嚴(yán)格要求。隨著電子技術(shù)和精密機(jī)械加工能力的不斷提高和完善，柴油機(jī)尾氣處理裝置已出現(xiàn)了許多新的設(shè)計理念和結(jié)構(gòu)技術(shù)。如采用先進(jìn)的廢氣后處理技術(shù)、采用先進(jìn)電子控制系統(tǒng)來提高尾氣處理裝置可靠性，采用新型高效催化劑來降低柴油機(jī)尾氣中CO、HC和NOx濃度等；采用低摩擦節(jié)氣門技術(shù)來改善燃燒與排出性能等等。通過采取優(yōu)化燃燒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、選擇清潔燃料、合理調(diào)整供油提前角等措施來改善廢氣排放性能。由于燃油對廢氣的氧化會產(chǎn)生臭氧污染和形成二次污染物及碳?xì)浠衔铮虼诉x擇清潔汽油也是很重要的一環(huán)。根據(jù)不同車型可采用不同方法解決這種問題：如柴油發(fā)動機(jī)可以不采取混合方式，而燃油噴射系統(tǒng)可以選擇兩種不同的噴射類型：缸內(nèi)直噴（SDI）、渦輪增壓（TDI）或其他混合模式（如渦輪增壓/機(jī)械增壓與缸內(nèi)直噴/渦輪增壓）。為了達(dá)到良好的排放性能要求，采用雙燃料模式是很必要的。

3.3 提高燃燒技術(shù)

提高燃燒技術(shù)的關(guān)鍵在于改進(jìn)發(fā)動機(jī)的燃燒過程。對汽油燃燒室，應(yīng)加強(qiáng)霧化后燃燒。對柴油燃燒室，應(yīng)加大噴油壓力，提高混合氣形成效率，通過改進(jìn)進(jìn)氣門結(jié)構(gòu)，控制進(jìn)氣門開度，降低燃油通過率，減少氣體的熱損失，采用低黏度油等措施以改善燃燒過程。優(yōu)化發(fā)動機(jī)設(shè)計、提高進(jìn)氣效率是改善燃燒過程、降低尾氣污染排放的有效途徑。采用變排量發(fā)動機(jī)時，應(yīng)改變發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)和噴油參數(shù)。加大進(jìn)氣量是降低排氣中NOx和HC排放量的有效方法。降低缸內(nèi)溫度是控制NOx和HC排放的有效手段，采用缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)時，必須控制好噴油量及噴油壓力等參數(shù)。在保證進(jìn)氣量的前提下，適當(dāng)加大噴油器的噴油壓力，在保證缸內(nèi)溫度滿足要求范圍情況下適當(dāng)減小噴油量以提高氧濃度，在不影響燃油經(jīng)濟(jì)性和尾氣排放的前提下適當(dāng)提高噴油量以降低燃料消耗，通過提高壓縮比提高燃燒室有效容積率來加大缸內(nèi)溫度等方式降低尾氣中NOx、HC生成量。通過優(yōu)化燃燒過程，從而有效降低顆粒物、NOx污染物排放，達(dá)到控制氮氧化物污染排放的效果。要保證充分燃燒及廢氣再循環(huán)（EGR）系統(tǒng)良好的工作狀態(tài)，提高燃油經(jīng)濟(jì)性，并減少NOx排放，增加發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，使廢氣經(jīng)排氣管排出，從而使顆粒物、排氣中NO與HC生成量降低，采用EGR+HC凈化系統(tǒng)來對進(jìn)氣中的HC進(jìn)行凈化處理。對燃油噴射系統(tǒng)及噴油器進(jìn)行優(yōu)化，在保證發(fā)動機(jī)正常工作狀態(tài)下盡可能減少噴油壓力并盡量提高噴油霧化質(zhì)量來增加NOx的生成量和降低NOx排放；根據(jù)缸內(nèi)燃燒實際情況進(jìn)行EGR系統(tǒng)調(diào)整以使尾氣中HC與NO、CO、PM能得到較好的控制。采用廢氣再循環(huán)（EGR）系統(tǒng)來對發(fā)動機(jī)燃燒過程進(jìn)行改進(jìn)能有效地降低排氣中HC和NO含量以改善排放。對三元催化反應(yīng)器（TWC）結(jié)構(gòu)及工作原理分析結(jié)果表明：改進(jìn)后三元催化反應(yīng)器能使NOx生成量減少50%和排氣中CO、PM排放減少30%和排氣中PM排放減少10%左右；改善后三元催化反應(yīng)器能使缸內(nèi)燃燒溫度控制在1100℃以上從而使燃油經(jīng)濟(jì)性提高約20%、排氣中NO含量降低約15%。對三元催化劑載體進(jìn)行改進(jìn)能明顯地降低汽油機(jī)的NOX生成量、NOx生成量及HC生成量。改進(jìn)后三元催化反應(yīng)器不僅能明顯減小顆粒物生成量及CO產(chǎn)生量，還可以有效地增加NOx和PM的生成量及減少SOx和NOx的生成。使用低鉛汽油是有效地控制柴油中有害物質(zhì)如鉛含量的方法。通過提高燃料中重金屬元素含量來降低柴油中重金屬雜質(zhì)含量以減少有害氣體污染是目前世界各國關(guān)注的熱點問題。在使用低鉛汽油時，必須考慮高鉛汽油對大氣污染、對人類健康以及燃料質(zhì)量控制帶來的不利影響。使用低鉛汽油必須在設(shè)計時充分考慮這一因素。

3.4 降低燃料消耗，減少污染物排放

3.4.1 燃料的選擇和優(yōu)化

從汽車燃料燃燒的角度來看，選用清潔燃料和低硫低氮燃料，對降低汽車排放污染有著重要意義。選擇低硫低氮的燃油，是減少汽車排放污染物所必需的。隨著環(huán)保法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，以及人們對車輛動力性和經(jīng)濟(jì)性要求越來越高，在選用清潔燃油時應(yīng)注意：選用高含硫汽油（如92#汽油），適當(dāng)提高汽油機(jī)的壓縮比，適當(dāng)提高燃油噴射壓力及燃油噴射角度和燃料混合比，合理控制混合氣中氧和氮濃度以及碳濃度。盡量采用含氧量較高的汽油，在充分燃燒情況下使汽車達(dá)到清潔排放標(biāo)準(zhǔn)。對尾氣NOx和HC的控制：要盡量降低NOx排放量，必須進(jìn)行燃燒后處理。對尾氣NOx，一般采用選擇性催化還原法來減少其排放，對碳?xì)浠衔?，則可通過添加催化劑的方法來進(jìn)行凈化。因此，在選用清潔燃料時應(yīng)注意以下幾點：

3.4.2 燃燒裝置的改進(jìn)

燃燒室中的混合氣由燃油供給，在汽油機(jī)中，燃燒室的形狀為橢圓形，由于受燃燒室形狀及結(jié)構(gòu)尺寸的限制，燃用的汽油與空氣或柴油與空氣混合時，很難形成良好的霧化。提高燃油溫度及壓力使燃料在燃燒室內(nèi)均勻分散。采用雙火花塞點火系統(tǒng)。在汽油機(jī)排氣系統(tǒng)中添加一種對氣體分子具有選擇性吸附作用的物質(zhì)。降低發(fā)動機(jī)進(jìn)氣溫度、增加進(jìn)氣量。改進(jìn)噴油霧化條件，減小對燃燒質(zhì)量的影響。在柴油機(jī)上應(yīng)用了壓燃點火系統(tǒng)，改變了柴油和空氣混合氣體成分的分布狀態(tài)與結(jié)構(gòu)，提高了混合氣濃度，改善了燃燒過程中熱力學(xué)條件和燃燒過程對熱分解過程影響及空氣利用率等。從而減少NOx及HC等污染氣體排放。在柴油機(jī)上應(yīng)用了壓燃點火系統(tǒng)后，降低氣缸內(nèi)壓力及改變可燃混合氣密度分布狀態(tài)和空氣含量分布狀態(tài)、減少可燃混合氣成分濃度的變化范圍、提高壓縮比同時改善進(jìn)氣質(zhì)量等；同時也可降低活塞溫度、改善進(jìn)氣壓力及提高燃料利用效率，增加燃油供給量而降低燃料消耗等等。在發(fā)動機(jī)上安裝了新的電子控制裝置以及其他一些技術(shù)措施。例如：電子控制裝置可以改變發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)徑大小來改變?nèi)加蛧娚湮恢靡哉{(diào)整噴油器開啟時刻，利用空氣流量計測量燃油體積流量使噴油提前或推遲，通過電腦調(diào)節(jié)供油時間和供油強(qiáng)度等來改變?nèi)紵^程中的噴油量，電子點火可以減少火花塞點火次數(shù)、提高壓縮比，增加混合氣濃度從而減少NOx污染物排放，利用進(jìn)氣歧管控制噴射流量可以改善氣缸內(nèi)溫度和氣體體積分布狀態(tài)、減少燃燒過程對熱分解過程影響等等。

3.4.3 汽車尾氣凈化技術(shù)

汽車尾氣再循環(huán)利用技術(shù)：汽車用尾氣再循環(huán)處理裝置，其基本原理是：將經(jīng)過再循環(huán)后的汽車尾氣經(jīng)過濾、洗滌、冷卻等處理程序后，進(jìn)入排氣管。廢氣再循環(huán)技術(shù)：廢氣直接送到催化轉(zhuǎn)化器，把氧氣和氮氧化物還原成氮氣和水，或送入廢氣處理室中的催化劑把NOx還原成CO2、N2等無害物質(zhì)。發(fā)動機(jī)排氣直接凈化技術(shù)：將經(jīng)過過濾、洗滌和冷卻三道工序后的混合氣體送到催化劑床前，再用催化劑床進(jìn)行催化燃燒。排氣中添加劑技術(shù)：在發(fā)動機(jī)排氣后噴入一種含特殊添加劑的氣體，然后通過噴射裝置使這種物質(zhì)霧化并與尾氣混合產(chǎn)生反應(yīng)，形成一種新的物質(zhì)。通過上述這些措施降低NOx的排放可達(dá)70%左右。另外汽車尾氣凈化技術(shù)還有許多種方法可以降低汽車尾氣中顆粒物、碳?xì)浠衔?、一氧化碳和氮氧化物等的排放，但目前還沒有一種方法能完全實現(xiàn)上述排放目標(biāo)。燃油催化氧化還原法：燃油催化氧化還原反應(yīng)是在常溫下進(jìn)行的，因此沒有任何催化劑參與。氧—氮復(fù)合氣體凈化技術(shù)：氧—氮混合氣體凈化技術(shù)，可以將尾氣中有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為對人體無害的CO2、N2。離子吸附法：這種方法利用了某些物質(zhì)對空氣中粉塵的吸附作用而進(jìn)行凈化。機(jī)械活性炭吸附技術(shù)：利用多孔活性炭對汽車尾氣進(jìn)行吸收作用，達(dá)到凈化效果。

4 結(jié)語

隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對各類汽車的需求量不斷增加，社會形勢對汽車工業(yè)的發(fā)展起到了積極的推動作用。但另一方面，它所排放的大量有害氣體對人體健康和環(huán)境質(zhì)量造成嚴(yán)重危害，并日益突出。隨著人們對環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)，越來越重視這一問題，必須采取有效的控制措施。汽車排放污染物的控制涉及到很多方面，包括汽車的設(shè)計、技術(shù)的控制、車輛的管理、國家的法律法規(guī)等等，都是一個系統(tǒng)的工程，需要各方面的人員共同努力，才能達(dá)到預(yù)期的效果，提高環(huán)境質(zhì)量，減少污染的產(chǎn)生，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

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作者簡介

周振云：（1988.10—），男，河北廊坊人，漢族，本科學(xué)歷，中級工程師。研究方向：汽車、發(fā)動機(jī)、農(nóng)機(jī)。