汽車排放污染及控制措施探析

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，汽車產(chǎn)品已經(jīng)成為每個(gè)家庭都能消費(fèi)的起的大眾商品，汽車給我們帶來(lái)方便的同時(shí)，汽車的尾氣污染也已經(jīng)影響了我們的生活環(huán)境。隨著環(huán)保意識(shí)的提高，對(duì)汽車尾氣排放控制已經(jīng)收到世界的廣泛關(guān)注，文章結(jié)合實(shí)踐，分析了汽車排放污染物成分的危害并提出了相關(guān)的控制措施。

關(guān)鍵詞：汽車；排放；污染；控制

中圖分類號(hào)：X7342 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）9-0047-02

每到秋冬季節(jié)，我國(guó)中東部地區(qū)不時(shí)的會(huì)被霧霾天氣籠罩，尤其是這幾年，我國(guó)被霧霾天氣籠罩的地區(qū)不僅范圍廣而且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，形成這種霧霾天氣的原因既有氣象原因，也有污染排放原因。而污染排放原因中汽車尾氣排放是主要的污染物，尤其是近幾年我國(guó)的汽車保有量逐年上升，汽車尾氣排放已經(jīng)成為主要的空氣污染物之一。如何控制汽車的有害氣體排放，降低汽車尾氣對(duì)環(huán)境的污染，已經(jīng)成為能源與環(huán)境研究中的一個(gè)重大課題，也是汽車工業(yè)發(fā)展道路上必須解決的一個(gè)問(wèn)題。

為了降低汽車尾氣排放對(duì)環(huán)境造成的危害，世界各國(guó)都采用制定汽車排放標(biāo)準(zhǔn)來(lái)限制汽車尾氣排放。目前國(guó)際上的汽車排放法規(guī)主要分為美國(guó)排放法規(guī)、歐洲排放法規(guī)和日本排放法規(guī)三大體系，其中歐洲標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)美國(guó)和日本的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)測(cè)試要求沒那么高，所以被大多數(shù)發(fā)展中國(guó)家采用，我國(guó)就是其中之一。但是僅依靠制定嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)不是解決問(wèn)題唯一方法，還得采取更多的措施。

1 可以改善車用油品的品質(zhì)

車用油的品質(zhì)對(duì)于環(huán)境的影響相當(dāng)大，如果燃油中的錳、鐵、硫等雜質(zhì)的含量過(guò)高，可以使三元催化轉(zhuǎn)換器“中毒”，使氧傳感器失效，影響對(duì)汽車排放污染物的催化轉(zhuǎn)換效果。目前，我國(guó)的石油煉化主要有中石油和中石化，雖然兩大油企經(jīng)過(guò)幾十年的建設(shè)發(fā)展，技術(shù)先進(jìn)，其煉油水平在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位，但在世界范圍內(nèi)還比較落后，尤其是近幾年，我國(guó)雖然已經(jīng)出臺(tái)了汽車排放的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的措施，但由于成品油質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致環(huán)保措施不能及時(shí)施行。汽車生產(chǎn)企業(yè)按照國(guó)家實(shí)施的國(guó)四標(biāo)準(zhǔn)制造的汽車，只是按照國(guó)四的標(biāo)準(zhǔn)加裝了一些技術(shù)裝備，這樣不但不能使汽車排放達(dá)標(biāo)，反而使用低質(zhì)的燃油會(huì)增加油耗。因此，石油企業(yè)要聯(lián)合國(guó)家和地方政府，加大資金投入，引進(jìn)和研發(fā)新技術(shù)、新工藝，加快石油產(chǎn)品的質(zhì)量升級(jí)步伐，從根本上解決尾氣排放。

2 在汽車上增加排氣凈化裝置

汽車排放的尾氣中含有大量的一氧化碳（CO）、氮氧化合物（NOx）、碳?xì)浠衔?、二氧化硫及碳顆粒粉塵等，這些都對(duì)大氣有危害。其中一氧化碳是空氣不足或者空氣中的氧氣不足造成燃油燃燒不完全產(chǎn)生的一種無(wú)色無(wú)味的有害氣體，它極易與人體的血紅蛋白結(jié)合，造成人體缺氧而休克，即一氧化碳中毒。氮氧化合物是發(fā)動(dòng)機(jī)在高溫富氧條件下形成一種褐色的有刺鼻氣味的氣體，其主要成分是一氧化氮（NO），它與人體血紅蛋白的結(jié)合能力比一氧化碳還要強(qiáng)，碳?xì)浠衔锸侵笍U氣中未燃燒的燃油，二氧化硫是燃油中的硫燃燒后的產(chǎn)物，是形成酸雨的主要成分，碳顆粒粉塵主要是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)燃料燃燒不完全形成的?，F(xiàn)代汽車上增加的排放控制裝置主要有三元催化裝置、廢氣再循環(huán)裝置、燃油蒸發(fā)控制裝置和曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)裝置等。

2.1 三元催化轉(zhuǎn)換器（TWC）

三元催化轉(zhuǎn)換器是現(xiàn)代汽車上普遍使用的一種排氣凈化裝置，裝在排氣管上。廢氣中的CO、碳?xì)浠衔锖蚇Ox經(jīng)過(guò)三元催化轉(zhuǎn)換器時(shí)，在其內(nèi)部催化劑的作用下，這些氣體參加氧化還原反應(yīng)，CO氧化成無(wú)色無(wú)毒的二氧化碳，碳?xì)浠衔镅趸啥趸己退魵?，NOx還原成氮?dú)夂脱鯕?。三種有害的氣體轉(zhuǎn)變成了無(wú)害的氣體。但是三元催化轉(zhuǎn)換器中的催化劑只有在理論空燃比（14.7）附近時(shí)活性最強(qiáng)，三元催化轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)化效率最高，經(jīng)測(cè)試在理論空燃比時(shí)，三元催化轉(zhuǎn)換器可以將90%以上的一氧化碳和碳?xì)浠衔镆约?0%以上的氮氧化合物同時(shí)轉(zhuǎn)換掉。因此必須對(duì)空燃比進(jìn)行精確控制，現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)多采用氧傳感器反饋控制方式將空燃比控制在理論空燃比附近。

2.2 廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)（EGR）

廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)是用來(lái)減少氮氧化合物的排放的。它是將8%～13%的廢氣重新引入氣缸參與燃燒，這部分氣體不能燃燒，但可以吸收新鮮混合氣燃燒所釋放的熱量，從而降低氣缸內(nèi)部燃燒的最高溫度，也就抑制了氮氧化合物的生成。

由于在進(jìn)氣系統(tǒng)引入了一部分廢氣，因此必然會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作和性能，所以必須控制進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣的量。為了確保發(fā)動(dòng)機(jī)工作的穩(wěn)定性，部分工況下是不能進(jìn)行廢氣再循環(huán)的，主要包括啟動(dòng)工況、暖機(jī)工況、怠速工況，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于900 r或者高于3 000 r等，除此，其他工況均可廢氣再循環(huán)。

2.3 燃油蒸發(fā)排放控制（EVAP）

為了防止燃油箱中的燃油蒸汽排放到大氣中，對(duì)大氣造成污染，現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)多采用由ECU控制的活性炭罐蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)，它是用來(lái)收集汽油箱或者化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)浮子室里蒸發(fā)的燃油蒸汽，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)引入氣缸燒掉。

2.4 曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)（PCV）

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，一少部分可燃混合氣和廢氣會(huì)經(jīng)活塞環(huán)竄入到曲軸箱內(nèi)，俗稱竄氣。這部分氣體如果不能及時(shí)排出，會(huì)稀釋曲軸箱內(nèi)的機(jī)油，造成機(jī)油變質(zhì)，影響機(jī)油的使用性能；水蒸氣混入到機(jī)油中形成泡沫，阻礙油路，影響機(jī)油泵的工作；廢氣中的酸性物質(zhì)混入機(jī)油，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)件腐蝕和磨損加??；使曲軸箱內(nèi)壓力和溫度升高，造成密封處漏氣。以前的發(fā)動(dòng)機(jī)通風(fēng)裝置是在曲軸箱上設(shè)置一根通風(fēng)管，管內(nèi)裝有一個(gè)濾網(wǎng)，當(dāng)曲軸箱內(nèi)壓力大于外界氣壓時(shí)，曲軸箱內(nèi)的氣體便被排入大氣中，但是這部分氣體會(huì)污染大氣，因此現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)多采用強(qiáng)制通風(fēng)裝置，它通過(guò)一個(gè)控制閥，控制閥一端接進(jìn)氣管道，另一端接曲軸箱，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后，進(jìn)氣管內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一定的真空，靠著這個(gè)真空可以將曲軸箱內(nèi)的油氣吸入氣缸中和新鮮氣體一起燒掉。

3 研制新型發(fā)動(dòng)機(jī)

發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的動(dòng)力源泉，同時(shí)它也是汽車排放污染物的源泉，因此，想要控制汽車尾氣排放，應(yīng)當(dāng)研發(fā)新型的節(jié)能發(fā)動(dòng)機(jī)。目前市場(chǎng)上廣泛采用的可變配氣正時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)就是一種節(jié)能發(fā)動(dòng)機(jī)。

可變配氣正時(shí)控制系統(tǒng)是通過(guò)其配備的控制及執(zhí)行系統(tǒng)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪相位和氣門升程進(jìn)行控制，以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況下的動(dòng)力需求?，F(xiàn)代四行程發(fā)動(dòng)機(jī)完成一次工作循環(huán)需要經(jīng)歷進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣四個(gè)過(guò)程，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高時(shí)，沒有配備可變配氣正時(shí)控制系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣時(shí)間縮短，進(jìn)氣量減少，但是要想使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得足夠多的動(dòng)力，只能依靠多噴油來(lái)實(shí)現(xiàn)，結(jié)果造成大量燃油燃燒不完全，產(chǎn)生了大量的有害氣體。而配備有可變配氣正時(shí)控制系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速提高時(shí)，增大氣門打開的角度，延長(zhǎng)進(jìn)氣時(shí)間，使更多的空氣進(jìn)入氣缸參與燃燒而不需要多噴油就可以使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力得到提升。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，配有可變配氣正時(shí)控制系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)比沒有配備可變配氣正時(shí)控制系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力提升5%，節(jié)油20%以上。

除此，還可以采用新能源汽車。新能源汽車是指采用非常規(guī)車用燃料作為動(dòng)力來(lái)源（或使用常規(guī)車用燃料、采用新型車載動(dòng)力裝置），綜合車輛的動(dòng)力控制和驅(qū)動(dòng)方面的先進(jìn)技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進(jìn)、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。主要包括混合動(dòng)力車、純電動(dòng)汽車、太陽(yáng)能汽車和燃料電池汽車等。

3.1 混合動(dòng)力汽車

混合動(dòng)力汽車（Hybrid Electric Vehicle，HEV）是指車輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由兩個(gè)及兩個(gè)以上能同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的單個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)合組成的車型，車輛的行駛動(dòng)力依據(jù)實(shí)際的車輛行駛狀態(tài)由單個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)單獨(dú)或者共同來(lái)提供，目前普遍采用的燃油加電池驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。根據(jù)所用的燃料不同，又可以分為汽油混合動(dòng)力和柴油混合動(dòng)力汽車，目前鄭州市部分公交車采用的是混合動(dòng)力汽車，當(dāng)車速低于20 km/h，車上配備的電池放電，驅(qū)動(dòng)車輪運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)車速高于20 km/h，發(fā)動(dòng)機(jī)開始工作，為車輛提供動(dòng)力，同時(shí)為電池充電。

3.2 純電動(dòng)汽車

純電動(dòng)汽車（Blade Electric Vehicles，簡(jiǎn)稱BEV）是指以車載電源為動(dòng)力，用電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛的新型汽車，主要是由可充電電池來(lái)為發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力源。可充電電池主要有鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池和鋰離子電池。純電動(dòng)汽車是完全無(wú)污染的綠色環(huán)保汽車，雖然它有100多年的發(fā)展歷史，但是由于電池價(jià)格昂貴、壽命短、外形尺寸及質(zhì)量較大、充電時(shí)間長(zhǎng)等因素抑制了它的發(fā)展。國(guó)產(chǎn)典型的純電動(dòng)汽車當(dāng)屬比亞迪E6。

4 制定和完善相關(guān)的政策，減少汽車尾氣污染排放

國(guó)家相關(guān)部門應(yīng)加快制定有關(guān)的政策措施，制定汽車燃油經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)，推出類似家用電器的汽車能效標(biāo)識(shí)，鼓勵(lì)和引導(dǎo)消費(fèi)者使用能耗低，污染低，節(jié)油環(huán)保的汽車，對(duì)于已經(jīng)報(bào)廢的和污染嚴(yán)重的，環(huán)保不達(dá)標(biāo)的汽車，相關(guān)部門應(yīng)采取措施，加快其淘汰。國(guó)家應(yīng)加快發(fā)展公共交通，鼓勵(lì)市民乘用公共交通或乘用零污染的自行車，對(duì)汽車實(shí)行限牌和限號(hào)，減少城市交通壓力。

汽車排放是由多方面引起的，僅依靠個(gè)人或者單個(gè)企業(yè)是無(wú)法完成的，需要政府有關(guān)部門的引導(dǎo)和督促汽車生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)節(jié)能環(huán)保的綠色汽車，督促石油企業(yè)加快研發(fā)，提高燃油的品質(zhì)，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)，鼓勵(lì)大家使用綠色汽車，對(duì)于那些故意造成環(huán)境污染的企業(yè)和個(gè)人國(guó)家應(yīng)從重從嚴(yán)處理。

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