我国汽车尾气排放的现状与对策Word文档下载推荐.docx

1、汽油主要由碳和氢组成，汽油正常燃烧时生成二氧化碳、水蒸气和过量的氧等物质。但由于燃料中含有其他杂质和添加剂，且燃料常常不能完全燃烧，常排出一些有害物质。汽车尾气成分非常复杂，有100种以上，其主要污染物包括一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）和氮氧化合物（NOX）。2.1.1 一氧化碳（CO）CO主要是燃料燃烧不完全的产物，CO的生成主要受混合气浓度的影响。在过量空气系数l的浓混合气工况时，由于缺氧使燃料中的碳不能完全氧化成CO2，CO作为其中间产物产生。在空气系数l的稀混合气工况时，理论上不应有CO产生，但实际燃烧过程中，由于混合不均匀造成局部区域产生CO；或者已成为产物的CO2和H2O在高

2、温时吸热，产生热离解反应生成CO。CO是一种无色、无味但有剧烈毒性的气体。它不易与其他物质发生反应而成为大气中比较稳定的组成部分,能停留23年之久。当人们吸入过多的CO后,CO可与血液中的血红蛋白有较强的亲和力，会妨碍血红蛋白的输送氧气的能力。当空气中的一氧化碳浓度超过一定数量时，人就会出现头痛、呕吐等中毒症状，浓度再大时，甚至可导致人死亡。CO是汽车发动机排出有害成分中浓度最大的气体；它引起的公害称为汽车尾气排放的第一大公害。空气中CO的体积含量及其危害见表2-1。CO体积含量（10-6）血液中CO-Hb（%）对人体的危害程度0500.8无症状5100.81.610201.63.2尚可203

3、03.24.8注意30404.86.4危险40506.48.0较危险50608.09.6很危险609.6极危险表2-1大气中CO和含量及其危害2.1.2 碳氢化合物（HC）HC与CO一样，也是一种不完全燃烧的产物，与过量空气系数有密切关系。但即使在空气系数 l的条件下，也会产生很高的HC排放，这是因为HC化合物还有淬熄和吸附等生成原因。HC是一种混合物，成分非常复杂。当HC浓度较高时，会使人出现头晕、恶心等中毒症状。特别是HC化合物中的烯在大气上空,和NO2混合在一起，经强烈的日光照射后，起光化学反应产生的高浓度臭氧、醛等烟雾状物质,对人的眼睛、呼吸器官（喉、眼、鼻等黏膜）及皮肤有强烈的刺激性

4、，甚至可能致癌。而且，它还使生态环境遭到破坏,严重影响了农作物的生长,使农业减产,因此HC它成为汽车尾气排放的第二公害。2.1.3 氮氧合化物（NOx）NOX是NO和N02的总称，它是发动机在大负荷工作时，高温高压燃气中少量氮被氧化成NO、NO2等氮氧化物。NO占绝大部分，约占NOX总排放量的95。在经排气管排入大气后，缓慢地与O2反应，最终生成N02。NO的产生途径包括高温NO、激发NO和燃料NO。燃料NO的生成量极小，激发NO的生成量也较少，高温NO是主要来源。根据高温NO反应机理，产生NO的三要素是温度、氧浓度和反应时间，即在足够的氧浓度的条件下，温度越高和反应时间越长，则NO的生成量越

5、大。在氮氧化合物中NO与血液中的血红蛋白的结合能力比CO还强,容易使人们中毒而死亡。NO2是一种褐色有强烈毒性的气体，刺激人的眼睛和呼吸道引起喘息、支气管炎及肺气肿等，同时NOX也是光化学烟雾的组成成分,成为汽车尾气排放的第三公害。2.1.4 二氧化硫（SO2）SO2是无色气体，有强烈的气味，对咽喉、眼睛、和上呼吸道有强烈的刺激作用，对人的健康有害。特别是硫的氧化物及其它酸性气体溶于雨中，会形成酸雨，使湖泊水酸化、土壤酸化，大片森林和植物枯死。燃料中含硫的氧化物，在燃烧后几乎全部转化为SO2，其中一部分氧化成SO3，并与水反应形成硫酸，再转化为硫酸盐。2.1.5 二氧化碳（CO2）CO2是无色

6、无味的气体，呈弱酸性。低含量的CO2对人体无害，但随着其含量的增加，对人的肌体有影响。当CO2含量很高且有O2时，以麻痹作用为主；在缺O2状态下，作为刺激性气体对皮肤和粘膜起作用。CO2是烃类燃烧的必然产物。CO2对人体的影响见表2-2。表2-2 CO2对人体的影响CO2体积含量对人体的影响2.5维持1h（小时）无影响3呼气深度增加4头部重压感、头痛、血压升高、脉搏迟缓、呕吐等6呼吸剧烈增加810迅速出现意识不清、发汗时出现呼吸停止，导致死亡20数秒钟内中枢神经机能丧失30立即死亡2.1.6 固体悬浮颗粒固体悬浮颗粒的成分很复杂，并具有较强的吸附能力，可以吸附各种金属粉尘、强致癌物和病源微生物

7、等。固体悬浮颗粒随呼吸进入人体肺部，以碰撞、扩散、沉积等形式滞留在呼吸道的不同部位，引起呼吸系统疾病。当悬浮颗粒积累到临界浓度的时候，便会激发形成恶性肿瘤。此外，悬浮颗粒物还能直接接触皮肤和眼睛，堵塞皮肤的毛囊和汗腺，引起皮肤炎和眼结膜炎，严重的可造成角膜损伤，因此也成为汽车尾气排放中不可忽视的公害。除上述汽车尾气排放污染物外，汽车尾气污染还有游离碳（黑烟）、四乙基铅、臭味等物质，它们对人体呼吸系统、循环系统、神经系统都非常有害。2.2 汽车排放污染的危害综上所述:汽车尾气排出的污染,给人类健康造成了严重的威胁。 因此，汽车尾气污染可总结为以下三点：（1）城市温度急剧增高 二氧化碳气体被称为温

8、室气体，一旦进入空气中，一方面可产生温室效应，促进气温升高；另一方面破坏地球的保护层-臭氧层，让阳光直接照射地球表面，加速气温升高。（2）危害人体健康 氮氧化物、铅化物进入肺部和血液，极大地损害了呼吸系统，造成各种疾病，对人们的身体健康构成危害。（3）地球气候不正常 出现酸雨、黑雨等现象，影响各地区的气候。第三章 我国汽车尾气危害的主要原因3.1 汽车排放性能差,汽车保养及淘汰制度不严格据了解，我国新车单车排放污染物为先进国家的5倍，再加上没有完善和严格的汽车维修制度和旧车淘汰制度,失修和老、旧车运营十分普遍,这就使得汽车尾气的污染尤为严重。我国的汽车维修技能参差不齐，大部分汽车出现故障时往往

9、不会选择正规的维修单位进行维修，而是选择一些花费比较少的维修店进行维修，虽然在修理后汽车能够达到正常行驶的目的，但汽车的性能明显降低，汽车尾气的排放显著增加，这就使得对环境造成危害越来越严重。3.2 汽车保有量增加过快,而且集中在城市“十一五”期间，我国机动车保有量由1.18亿辆增加到1.9亿辆，平均每年增长10%。汽车保有量的快速增加无疑会加重汽车污染物的排放量，给环境污染的治理造成更大的压力。而且城市车辆的集中，也必要导致汽车在行驶时排放量的增加。3.3 我国汽车燃油能耗标准落后目前，在节能减排日益成为全社会共识的背景下，我国的油耗标准制度建设与欧美等发达国家差距明显，我国应当进一步了解国

10、际风向标，加快与国际接轨的步伐。2005年底，国家六部委联合发出关于鼓励发展节能环保小排量汽车的意见，对小排量汽车发展有所促进；2007年，国家标准委又发布轻型商用车辆燃料消耗量限值强制性国家标准，这是我国第一个控制轻型商用车辆燃料消耗量的强制性标准。按乘用车燃料消耗量限值国家标准，对于新开发车型，要求从2005年7月1日实施第一阶段限值，2008年1月1日执行第二阶段限值；对于在产车型，要求从2006年7月1日执行第一阶段限值，2009年1月1日起执行第二阶段限值。第二阶段的限值时间、是在第一阶段限值基础上加严约10%，但依然落后于2002年世界各国轿车的平均油耗水平。值得注意的是，我国第三

11、阶段油耗标准已经考虑到与国际对接的因素。第三阶段油耗值实施过程将允许车企采取逐年改善的方式，最终达到要求，以此减轻汽车企业的负担。比如从2012年开始为导入期，2012年到2014年企业燃料量将分别给予高于车型油耗目标值9%、6%、3%的灵活性，2015年及以后完全实施。节能减排是全社会的责任，不能因为要发展自主品牌就可以放松。总体上来讲，我国的油耗标准要求较松，这就需要我国的油耗标准进一步与国际接轨。3.4公民对汽车尾气排放危害的意识淡薄尽管国家规定汽车都要安装尾气净化装置，但逃避安装的车辆仍在多数，一方面可能是费用问题，虽然我国汽车保有量逐年增加，汽车配件市场越来越完善，但因为我国技术方面

12、的局限性，我国的汽车配件价格仍居高不下，这些配件不乏有关汽车尾气排的相关配件，但车主往往出于自身利益的考虑，在选配一些净化汽车尾气的配件时往往不愿购买，这就使得汽车尾气排放造成的危害难以控制。另一方面还跟车主环保意识淡薄有关，在汽车的使用过程中，有些车主的汽车在排放方面明显不合格，但在汽车年检时往往通过改变汽车怠速的方法来应付检查，另外对于一些报废的车辆，一些人员通过改装进行二次销售，这些车辆不但在技术上明显不合格，而且尾气排放对环境造成的危害非常严重，对人们的身体健康也造成了严重影响。第四章 影响汽车尾气排放因素分析4.1 燃油对排放的影响汽油是汽车发动机的主要燃料，在汽油机的工作过程中，要

13、求其燃料供给系统在一个极短时间里，将汽油和空气充分混合并配制成合适比例的可燃混合气。保证汽油机能在各种条件下可靠起动、平稳运转、正常燃烧，充分发挥汽油机的使用性能。4.1.1 辛烷值的影响辛烷值是表示点燃式发动机燃料爆抗性的一个约定数值。在规定条件下的标准发动机试验中，通过与标准燃料进行比较来测试，采用和被测燃料具有相同抗暴性的标准燃料中异辛烷的体积百分数表示。汽油的辛烷值不仅对汽油机的排放有一定的影响，而且还直接关系到是否发生爆燃。辛烷值是表示汽油抗爆的指标。在汽油机燃烧中，随着压缩比及气缸内气体温度的不断升高，可能出现一种不正常的自燃现象，称谓爆燃。汽油的辛烷值越高，则抗爆燃的能力越强，辛

14、烷值低则易产生爆燃，并增加NOX排放量，特别在较稀混合气的情况下更加显著。事实上，由于爆燃对发动机有破坏作用，所以引起NOX剧增的强爆燃情况是在实际使用中不允许发生的,从另外一方面来看，较低的辛烷值限制了发动机的压缩比，导致燃油消耗率上升，总污染物排放量也随之上升，对环境危害也有所增加。众所周知，在许多情况下烯烃是汽油提高辛烷值的理想成分，但是由于烯烃的热稳定较差，导致它容易产生胶质，并沉积在进气系统中，影响燃烧效果，增加排放。活泼烯烃是光化学烟雾的前体物，蒸发排放到大气中将会产生光化学反应，从而引起光化学污染。我国许多城市在夏秋季都发生过空气臭氧浓度超标的光化学烟雾型空气污染，与使用高烯烃汽

15、油有着密切的关系，因此也应引起重视。4.1.2 硫含量的影响硫（S）天然存在于原油中，如果在炼油过程未进行脱硫处理，汽油就会受其污染。硫可降低三元催化器的效率，对氧传感器也有不利影响，进而使汽车使用的汽油机排放增加，不论其发动机技术水平和状态如何，汽油中硫的质量分数从10-4降到10-5数量时，尾气中的HC、CO、NOX等均有显著下降，高硫汽油会引起车载诊断系统的混乱和误报。4.1.3 添加剂的影响车用汽油中的可能加入多种类型的添加剂：防止汽油爆燃的抗爆剂，如四乙基铅、MMT等；抑制烯烃聚合的抗氧剂，如氨基酚、烷基酚等。无铅汽油还添加一些高辛烷值的含氧有机化合物，如MTBE和乙醇等。汽油自身还

16、有的氧有助于氧化汽油的不完全燃烧物CO和HC，并降低它们的排放，当用无反馈控制的供油系统时，从纯烃燃料改用含氧燃料表示着混合气变稀，也会是CO和HC的排放下降。4.2 空燃比对尾气的影响HC是可燃混合气不完全燃烧或裂解的碳氢化合物及少量的氧化反应的中间产物。CO主要来自在空气不足的情况下可燃混合气的不完全燃烧，是汽油机尾气中有害成分浓度最大的物质。CO2是可燃混合气燃烧的产物，它能够反映出燃烧的效率。 随着空燃比的增加，CO的排放浓度逐渐下降，HC的排放浓度两头高、中间低，CO2的排放浓度中间高、两头低。当空燃比小于14.7:1时，混合气变浓，由于空气量不足引起不完全燃烧，CO、HC的排放量增

17、大。空燃比越接近理论空燃比14.7:1，燃烧越完全，HC、CO的值越低，O2越接近于零，而CO2的值越高。而当混合气空燃比超过16.2:1时，混合气变稀，由于燃料成分过少，用通常的燃烧方式已不能正常着火，产生失火，使未燃HC大量排出。在理论空燃比附近，CO曲线有一个拐点，当A/F减少时，可燃混合气过浓，燃油无法充分燃烧，CO生成物便急剧增加；当A/F增大时，氧含量充足，燃油可以充分燃烧，使CO生成量减少，而且比较稳定。图4-1 空燃比对排放污染物的影响4.3 点火正时对尾气的影响点火提前角对CO的排放没有太大影响，但对HC和NOX的影响较大，过分推迟点火会使CO没有时间完全氧化而引起CO排放量

18、增加，但适度推迟点火可减小CO排放。实际上当点火时间推迟时，为了维持输出功率不变需要开大节气门，这时CO排放明显增加。随着点火提前角的推迟，HC的含量降低，主要是因为增高了排气温度，促进了 CO和 HC的氧化，也由于减小了燃烧室内的激冷面积。火提前角对CO的生成量影响不大，但对HC和NOX的影响较大。随着点火提前角的增大，HC和NOX生成物都会急剧增加，其原因与燃烧时的速度、压力、温度等有关，当点火提前角增大到一定值后，由于燃烧时间过短，HC和NOX生成量便有所下降。当然，正确的调整点火正时是非常必要的，过迟的点火提前角会使发动机动力下降，油耗增大，工作不稳。4.4 发动机转速对尾气的影响发动

19、机在怠速、减速和低速小负荷时的混合气较浓，发动机工作循环的气体压力与温度不高，混合气的燃烧速度减慢，引起不完全燃烧，从而产生CO。转速的变化对CO的排放没有太大的影响，这是由于在排气系统中的CO被氧化，在正常的排气温度下，并不受混合气的限制，而是取决于化学反应的速度。提高怠速转速，对降低怠速时的CO有一定的好处，这是由于随着怠速转速的提高，进气节流减少，进入的空气量增加。于是残留气体的稀释程度有所减小，使得燃烧改善。发动机转速升高时，HC的排放有明显的降低。原因在于转速升高增加了汽缸中的扰流混合与涡流扩散，又增加了排气中扰流与混合，前者增加了气缸内的燃烧，增加了激冷层的后氧化反应。但是高速时为

20、了克服较高的发动机阻力，需要加大排气容积的流量，使其排气系统停的时间缩短。因此HC排放量降低且小于按浓度改变预计的结果。同时适当的提高发动机怠速转速，对降低HC成分有好处。对于不同混合比的混合气，转速对NOX生成速度有着不同的影响。对于燃烧慢的较稀混合气，在转速提高时，由于着火落后期对于转速的影响较小，在点火时间一定的情况下，燃烧的大部分将在膨胀过程和温度较低时进行，使得NOX的生成速度降低。对于燃烧速度较慢的浓混合气提高其转速时，由于加强了气体在汽缸中的扰动，加大了火焰传播的速度，同时也减少了热损失，使得NOX的生成速度相对增大。4.5 发动机负荷对尾气的影响发动机负荷可以用与节气门开度相关

21、的进气管压力来表示，进气管压力越大（即进气管真空度越低），发动机负荷也就越大。对CO来说，空燃比不变，功率输出的大小对CO排放没有影响，CO的排放量随功率的输出及空气的消耗量的增加而增大，发动机在小负荷及大负荷工作时，所供给的混合气均较浓，在两种情况下CO排放均比较高。例如，最大功率时，节气门全开，供给较浓的混合气，因此CO的排放较高。当空燃比和转速保持不变，并按最大功率调节点火提前角时改变负荷对HC的排放影响不大。这是因为影响HC排放的因素有的使HC降低，有的使它增加，结果作用恰恰相互抵消。当进气管压力在30.5kPa81.0kPa范围内时，因供给的混合气较稀，所以HC排放降至很低，当进气管

22、压力超过81.0kPa时，接近全负荷时混合气加浓。此时HC排放量理应上升，但由于全负荷时，排气温度相应增大，这时排气后反应对HC排放的消除作用加强了，从而限制了HC的排放。小负荷时进气管压力低，由于缸壁激冷作用的增强，混合气又较浓，若进气管压力低于20kPa，时还可能发生火焰传播不完全，结果使HC排放明显升高。例如在汽车突然关闭节气门时，进气管内液体燃料的瞬时蒸发，造成高进气真空下的混合气的额外加浓，也会出现这种情况。发动机负荷小时（进气管压力低），可使NOX排放浓度下降。负荷减小进气压力降低，发动机温度低，残余废气增加，导致着火落后期变大及火焰传播速度减慢，这两个因素均使燃烧时间加长，若在此

23、时点火时间不变，则燃烧过程将更多的膨胀行程延伸，这样就会使循环最高温度降低而使排气中的NOX浓度下降。第五章 我国与国外汽车排放标准对比分析5.1 我国与国外汽车的排放标准对比为降低汽车尾气排放对城市环境造成的危害，世界各国均采用制定汽车排放标准来限制汽车尾气排放。目前国际上汽车排放法规主要分为三大体系，即美国排放法规、欧洲排放法规和日本排放法规，其他各国基本上按照或参考这三大体系来制定本国的排放法规，我国主要参照欧洲排放法规。从表5-1可以看出，我国汽车排放控制水平，轿车在2000年达到国1号法规，在2004年前后达到国2号水平法规，2010年左右开始陆续实行国标准，并在2012年，北京率先

24、拟执行新车国V标准。表5-1 我国与国外汽车的排放标准对比欧盟韩国印度中国新加坡1995欧1996欧1997199819992000欧国2001200220032004国2005欧国20062007200820092010国5.2我国近几年的尾气排放标准2004年7月1日，全国范围内开始实施“国”排放标准。2005年12月30日，北京实施“国”排放标准，之前已经上市并且通过“国”标准的车型可以延迟1年安装OBD。2006年1月1日，北京在全国范围内率先实施“国”排放标准。2006年7月31日，上海市环保局宣布，上海公交与出租车行业率先实施“国”排放标准。2006年9月1日，中央国务院正式批准广

25、州实行“国”标准。2006年12月1日，北京全面禁止在京销售未安装OBD的新车。2007年7月1日，全国范围内开始实施“国”排放标准。2008年1月1日，“国”燃油在北京上市。2008年1月1日，在全国范围内对重型汽车上牌执行“国”排放标准。2008年7月1日，在全国范围内对轻型汽车上牌执行“国”排放标准。2010年12月21日，环境保护部表示，国车用燃油的标准尚未出台，无法确保在全国范围内供应相应车用燃油，经有关部门商讨，对机动车国标准实施日期进行适当调整。北京拟2012年实行新车国V排放标准。5.3 美国汽车排放标准美国是世界上最早执行排放法规的国家，也是排放法规最严格的国家。美国的汽车排

26、放法规分为联邦排放法规即环境保护局（EPA）排放法规和加利福尼亚州空气资源局（CARB）排放法规两个标准。美国加州1960年开始立法控制汽车排气污染物，在1963年美国政府颁布大气净化法当年，加州便开始了控制曲轴箱燃油蒸发物排放；1966年加州颁布实施“7工况法”汽车排放法规，1968年联邦采用“7工况法”控制汽车的排放物；1970年加州开始控制轿车燃油蒸发物排放，美国联邦政府从1970年开始制定了一系列车辆排放控制法规，1972年采用LA-4C（FPT-72）测试循环，并增加对NOX的控制，1975年改用LA-4CH（FPT-75）测试循环；从1975年起到80年代，美国排放法规大幅度加严，特别强化对NOX的限值，同时也提高对HC和CO的控制。1990年美国国会对大气净化法做了重大修订，对汽车排放提出了更高的要求。1994年加利福尼亚州制定了低污染汽车排放法规，将轻型车分为了过渡低排放车（TLEV）、低排放车（LEV）、超低排放车（ULEV）和零排放车（ZEV），并且规定从1998年起销售到加州的轻型车必须有2%为无污染排放（零排放），2001年为5%，2003年达到10%。同时计划在2004年进一步强化汽车排放法规（SULEV）,限值为ULEV的1/4。表5-2是联邦轻型车排放标准。 表5-2 美国联邦轻型车排放控制标准实施年份测试循环COHCNO