汽車空氣污染及防治對策

摘要：對汽車排放的危害進行了分析，介紹了目前世界汽車采用的新技術、新工藝以及汽車排放控制新技術和采取的一些對策。

關鍵詞：汽車；空氣污染；控制對策

目前，我國大城市機動車污染已經達到比較嚴重的程度，汽車造成的污染有交通揚塵、尾氣排放，尾氣中細小的顆粒物能引起呼吸系統疾病，損壞肺部；當顆粒有毒時，可能導致癌癥，刺激皮膚和眼睛，造成皮炎、眼結膜炎。可見，汽車排放的有害廢氣，嚴重地危害著人類的健康。及時研究造成機動車排放污染的原因，并進行有效的控制已經迫在眉睫。

一、汽車排氣污染

1.汽車排放污染物的來源。汽油車排放物中，氮氣約占71％、二氧化碳14％、水和水蒸氣13％，一氧化碳、氮氧化合物，碳氫化合物、二氧化硫占1％～2％。其污染的來源有三個：一是從排氣管直接排出的廢氣，主要的有害物質是CO、HC、NOX；二是曲軸箱竄氣，即從活塞和氣缸壁之間的間隙中漏出，再經過曲軸箱通氣孔排出的可燃混合氣體，其主要有害物質是HC；三是燃油箱蓋、燃油箱通氣孔、油管等連接部位蒸發出的汽油蒸汽，其主要成分是HC。另外，汽車排放出大量的CO，產生溫室效應。

2.汽車排放污染物的主要成分及其危害。汽油車排氣中的污染物主要有一氧化碳(CO)、碳氫化合物(HC)、氮氧化合物(NOX)等。一氧化碳(CO)是汽油機不完全燃燒時產生的一種無色、無味的氣體，吸入人體后，和血液中的血紅蛋白結合成為一氧化碳血紅蛋白，阻止氧的輸送，使人體缺氧，引起頭痛、頭暈、嘔吐等中毒癥狀，嚴重時造成死亡；碳氫化合物(Hc)是發動機排氣中的未然盡的燃料分解的氣體，以及供油系中燃料的蒸發和滴漏。碳氫化合物(Hc)只有在高濃度的情況下才會對人體產生影響，它是光化學煙霧的重要組成成分。光化學煙霧是排氣中的HC和NOX排入大氣后在紫外線照射下進行光化學反應產生的黃色煙霧。光化學煙霧具有明顯的刺激性，能刺激眼結膜，引起流淚并導致紅眼病，另外還具有損害植物、降低大氣能見度、損壞橡膠制品等危害；氮氧化合物(NOX)是在高溫條件下產生的有臭味的廢氣，對肺組織產生劇烈的刺激作用。

汽車排出CO，是沒有毒的，但是它是產生“溫室效應”的主要物質。“溫室效應”使地球表面的溫度上升，對全球氣候變化會產生巨大的影響，因此CO，已經被列為重點排放控制的對象。

二、汽車上采用的新技術

1.缸內汽油直接噴射技術。缸內汽油直接噴射實現分層燃燒，不但可大幅降低CO、HC及NO_x排放，而且還能提高燃油經濟性。因此，三菱公司將其汽油直接噴射發動機定為全球環保發動機。

2.可變氣門正時技術。可變氣門正時系統，氣門的開閉時間隨發動機轉速與負荷而連續變化，可達到省油、怠速穩定、提高轉矩、增大動力輸出及減少排氣污染的目的。

3.電腦控制的點火技術。電腦控制的點火系統提高了發動機的動力性和燃油經濟性，并使排氣中的CO、HC含量大為降低。

三、汽車排放控制技術

為了徹底解決排放向低排放、超低排放發展的問題，目前現代汽車主要采取了以下控制技術：

1.燃油蒸發排放控制系統(EVAP)。在汽車排出的HC中來自汽油蒸發的約占20％以上。在外界溫度升高時，燃油箱的汽油會加速蒸發，從燃油箱蓋和油箱通氣孔排入大氣。為此，有些發動機采用吸附法將汽油蒸汽吸附。待到發動機工作時，再將吸附的汽油蒸汽在負壓條件下解附，送入發動機燃燒室燃燒，這樣防止了汽油直接排放到大氣污染環境。基本的工作過程是：從燃油箱來的汽油蒸氣先通過活性炭濾毒器(又稱活性炭罐)吸附收集起來，當發動機工作時，再從活性炭器中進入進氣歧管到燃燒室燃燒。

常用的有兩種形式：一種是不帶雙金屬真空轉換閥的EVAP系統，當發動機停車、怠速或低速時，從燃油箱來的HC在活性炭濾毒器被吸附，當發動機在中速和高速時，又從活性炭濾毒器帶到進氣歧管。另一種是帶雙金屬真空轉換閥的EVAP系統，它的工作與冷卻液溫度有關，水溫低于35℃，HC在活性炭濾毒器被吸附；水溫高于65℃，又從活性炭濾毒器帶到進氣歧管。

2.廢氣再循環系統(EGR)。發動機燃燒反應生成的NOX的量，完全是由于參加燃燒的空氣中的N₀和氧反應的結果。廢氣中NOX的含量與燃燒反應的溫度、時間和過量空氣系數有關，而且主要是由反應溫度決定。降低燃燒反應的溫度，廢氣中的NOX含量呈指數關系下降。

實驗證明：當溫度下降到1700℃以下時，發動機排出的NOX含量幾乎為零；而在高速運行條件下，由于反應時間短，NOX含量也少。

廢氣再循環系統(EGR)的基本原理是：將5％～20％的廢氣再引入進氣歧管，與新鮮混合氣一起進入燃燒室，使最高燃燒溫度下降，從而減少NOX的生成量。因此EGR閥相當于在進、排氣管之間安裝了一個閥門，根據發動機不同工況，關閉或者引進不同量的廢氣。顯然，廢氣的引進會影響發動機的動力性、經濟性、起動、怠速穩定性。

廢氣再循環和廢氣不再循環完全受發動機ECU的控制，只要出現下列信號，ECU就會發出切斷EGR的命令，廢氣不再循環：發動機冷卻液溫度低于55℃；減速過程(節氣門全關)；怠速或小負荷工況(進氣量很小)；發動機轉速超過4000rpm(高速大負荷)；發動機空擋運轉。

3.三元催化系統(TWC)。發動機排出廢氣含有的CO、HC、NOX有害物質，可以利用三元催化器的作用將上述三種物質進行化學反應，生成無害的物質排放出去，極大地減少了環境污染。三元催化器是一塊整體的孔氧化鋁骨架，上面浸漬有鉑、鈀、銠等貴重金屬作為催化劑，表面包覆不銹鋼作為保護套。

廢氣通過催化劑時，再催化劑表面進行一系列的氧化和還原反應。

CO+NOX+HC→CO₂+N₂+H₂O最終排到大氣都是無毒害的氣體。

在催化反應的過程中，必須嚴格保證在α=1的很窄的過量空氣系數范圍內。如果α>1，則CO氧化反應的氧氣由廢氣供給，從而不能還原NOX。因此只能在ECU控制的燃油噴射系統和在氧傳感器提供廢氣中氧含量的信息，才能保證α=1的范圍。特別注意的是，由于上述反應是放熱反應，所以在過量HC和CO存在時，會使三元催化劑過熱而損壞。因此裝有三元催化器的汽車，怠速的運動時間不得超過20分鐘，同時鉛也會使催化劑中毒而失效，故不能使用含鉛的汽油。

四、制理汽車尾氣排放的措施

1.制定嚴格的排放標準。對日益嚴重的大氣污染，為確保人們有一個良好的生活環境和滿足人們對生活環境的要求，各地政府應制定更為嚴格的排放標準。

2.開展無車日活動。據測算，如開展“無車日”活動一天，僅民用汽車可節約燃油3300萬升，可減少有害氣體排放約3000噸，數百人的生命和身體會幸免于交通事故傷害。

3.加大環保監測力度。加大檢測力度，提高檢測人員的綜合素質和職業道德，實現檢測與維修分家，進行道路抽檢，教育駕駛員及時做好汽車維護工作，另外加速不符合排放要求的汽車淘汰工作。

4.改進檢測方法。目前，部分城市實行“雙怠速法”和“工況法”，還有大部分城市仍然實行“怠速法”，應盡快強制實行“雙怠速法”和“工況法”或者“工況法”。

5.加強城市綠化，加大植樹造林力度，吸收大量CO₂，減小溫室效應。