汽車排放超標(biāo)的原因及影響因素分析

崔思亮

摘 要：本文針對(duì)點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的排放污染物，進(jìn)行了產(chǎn)生機(jī)理和影響因素分析，并在此基礎(chǔ)上分析了檢測(cè)方法對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。

關(guān)鍵詞：汽車排放；生成機(jī)理；影響因素

1 點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物生成的影響因素

1.1 混合汽濃度的影響

CO的排放量基本上完全取決于混合汽濃度?；旌掀较?，CO的排放量越?。环粗畡t反。HC與CO不同，在一定范圍內(nèi)，混合汽越稀，HC的排放量越少，但混合汽過稀時(shí)（空燃比A/F超過18時(shí)），HC的排放量會(huì)大幅上升，因?yàn)榇藭r(shí)火焰?zhèn)鞑ケ容^困難，甚至?xí)l(fā)生斷火現(xiàn)象?；旌掀^濃時(shí)，HC排放也會(huì)升高，這是由于燃料的不充分燃燒導(dǎo)致的。混合汽濃度對(duì)NOX的排放也會(huì)產(chǎn)生巨大影響，當(dāng)混合汽濃度在理論值附近且稍微偏小一些時(shí)，氧氣相對(duì)充足造成NOX排放也最高?；旌掀麧舛绕x該區(qū)域，由于燃燒溫度下降，NOX排放也隨之降低。

1.2 點(diǎn)火時(shí)間的影響

推遲點(diǎn)火時(shí)間，HC的排放量將減少，這是因?yàn)辄c(diǎn)火時(shí)間被推遲后，在燃燒室內(nèi)的燃燒時(shí)間將縮短，未燃燃料進(jìn)入排氣管后繼續(xù)燃燒，使排氣溫度上升，促進(jìn)了HC在排氣管中的后氧化。雖然推遲點(diǎn)火時(shí)間可以使HC的排放量有所下降，但這種下降會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)功率降低，燃油消耗量也隨之增加。一般情況下，點(diǎn)火時(shí)刻對(duì)CO排放影響不大，但是點(diǎn)火過遲，CO排放也會(huì)有所升高，這是由于燃料燃燒時(shí)間過短，氧化反應(yīng)不夠充分所致。點(diǎn)火時(shí)間提前，燃燒溫度會(huì)上升，因此，加大點(diǎn)火提前角會(huì)使NOX的排放量增加。

1.3 節(jié)氣門開度的影響

怠速時(shí)，節(jié)氣門幾乎完全關(guān)閉，進(jìn)氣量很小，燃燒室中殘余廢氣所占的比例較大，為了維持發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，ECU系統(tǒng)所提供的新鮮混合汽濃度一般偏大，因此，CO排放量較高。同時(shí)，由于火焰的穩(wěn)定性較差，HC排放濃度也較高；但由于怠速時(shí)的燃燒溫度較低，因而NOX排放的濃度也較低。

節(jié)氣門開度由怠速位置逐步增大時(shí)，燃燒室中殘余廢氣所占的比例逐步變小，ECU系統(tǒng)所提供的混合汽逐步變稀，CO、HC排放的濃度隨著燃燒情況的逐步改善而逐步下降，NOX排放的濃度則隨燃燒溫度的逐步上升而逐步增大，三種有害氣體的排放總量則都隨排氣量的逐步增大而增多。當(dāng)節(jié)氣門開度超過80%左右時(shí)，ECU系統(tǒng)所提供的混合汽濃度會(huì)增大，燃燒溫度也會(huì)進(jìn)一步升高，因此，CO、HC、NOX的排放濃度及總量都會(huì)進(jìn)一步升高。

1.4 發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的影響

在相同轉(zhuǎn)速下，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的大小不同，所對(duì)應(yīng)的節(jié)氣門開度、進(jìn)氣總量及混合汽的濃度都會(huì)有所不同?？蛰d或輕載時(shí)，較小的節(jié)氣門開度和進(jìn)氣總量就可以維持這樣的轉(zhuǎn)速，CO、HC、NOX排放的總量也就相對(duì)較小；重載或滿載時(shí)，維持這樣的轉(zhuǎn)速則需要較大的節(jié)氣門開度和進(jìn)氣總量，CO、HC、NOX排放的總量也就相對(duì)較大。

1.5 加減速的影響

急加速時(shí)，ECU系統(tǒng)所提供的混合汽濃度會(huì)短時(shí)增大，CO、HC、NOX排放的總量也會(huì)隨之短時(shí)增多；急減速時(shí)，ECU系統(tǒng)一般會(huì)短時(shí)切斷燃料供給，CO、HC、NOX排放會(huì)短時(shí)下降。緩慢加減速則不會(huì)產(chǎn)生上述效果，CO、HC、NOX排放的變化規(guī)律則符合“節(jié)氣門開度的影響”和“發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的影響”。

1.6 水溫的影響

水溫的高低會(huì)對(duì)混合汽濃度產(chǎn)生直接的影響，因而會(huì)對(duì)CO、HC排放產(chǎn)生間接影響。水溫過低時(shí)，ECU系統(tǒng)所提供的混合汽濃度增大，CO、HC排放都會(huì)增多；水溫過高時(shí)，燃燒溫度的上升則會(huì)導(dǎo)致NOX排放的升高；水溫在正常范圍以內(nèi)時(shí)，CO、HC、NOX排放的變化規(guī)律則符合上述“混合汽濃度的影響”、“點(diǎn)火時(shí)間的影響”、“節(jié)氣門開度的影響”、“加減速的影響”和“發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的影響”等。

1.7 殘余廢氣的影響

殘余廢氣過多，CO、HC排放都會(huì)增大，但NOX排放會(huì)相應(yīng)減少；殘余廢氣較少，CO、HC排放都會(huì)較少，但NOX排放會(huì)相應(yīng)增大。

1.8 壓縮壓力的影響

壓縮壓力增大，CO、HC排放都會(huì)減少，但NOX排放會(huì)相應(yīng)增大；壓縮壓力不足，CO、HC排放都會(huì)增大，但NOX排放會(huì)相應(yīng)減少。

2 檢測(cè)方法對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響

怠速法、雙怠速法是在怠速及高怠速條件下檢測(cè)CO、HC的排放濃度（此時(shí)的NOX排放較少，對(duì)其檢測(cè)沒有意義，因此不需要檢測(cè)NOX排放的濃度），而濃度值并不能代表其排放的總量，即使此時(shí)它們的排放濃度較大，但由于排氣總量較小，加上汽車在運(yùn)行狀態(tài)下，怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間未必很長(zhǎng)，CO、HC排放的總量未必較大，所以，怠速法、雙怠速法的檢測(cè)結(jié)果并不能反映汽車在運(yùn)行狀態(tài)下真實(shí)的排放情況。

通過以上分析可以看出，用怠速法、雙怠速法檢測(cè)合格的車輛，用簡(jiǎn)易工況法檢測(cè)，其結(jié)果未必合格；反之，用簡(jiǎn)易工況法檢測(cè)合格的車輛，用怠速法、雙怠速法檢測(cè)，其結(jié)果也未必合格。因此，對(duì)于用簡(jiǎn)易工況法檢測(cè)不合格的車輛進(jìn)行修復(fù)后，不能通過怠速法、雙怠速法檢測(cè)來(lái)驗(yàn)證其修復(fù)的效果。由于采用簡(jiǎn)易工況法進(jìn)行檢測(cè)所需的檢測(cè)設(shè)備比較昂貴，占用的場(chǎng)地面積也較大，一般的汽車修理廠不具備這樣的條件，因此，以前采用怠速法、雙怠速法進(jìn)行檢測(cè)，只是一種權(quán)宜之計(jì)，并不符合科學(xué)的汽車排放控制思想。隨著國(guó)家排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，簡(jiǎn)易工況法的采用也是大勢(shì)所趨，而且符合世界發(fā)達(dá)國(guó)家的通用做法。