汽車排放污染及控制措施探析

摘 要：隨著我國經濟的迅猛發展，汽車產品已經成為每個家庭都能消費的起的大眾商品，汽車給我們帶來方便的同時，汽車的尾氣污染也已經影響了我們的生活環境。隨著環保意識的提高，對汽車尾氣排放控制已經收到世界的廣泛關注，文章結合實踐，分析了汽車排放污染物成分的危害并提出了相關的控制措施。

關鍵詞：汽車；排放；污染；控制

中圖分類號：X7342 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）9-0047-02

每到秋冬季節，我國中東部地區不時的會被霧霾天氣籠罩，尤其是這幾年，我國被霧霾天氣籠罩的地區不僅范圍廣而且持續時間長，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，尤其是近幾年我國的汽車保有量逐年上升，汽車尾氣排放已經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，降低汽車尾氣對環境的污染，已經成為能源與環境研究中的一個重大課題，也是汽車工業發展道路上必須解決的一個問題。

為了降低汽車尾氣排放對環境造成的危害，世界各國都采用制定汽車排放標準來限制汽車尾氣排放。目前國際上的汽車排放法規主要分為美國排放法規、歐洲排放法規和日本排放法規三大體系，其中歐洲標準相對美國和日本的標準來說測試要求沒那么高，所以被大多數發展中國家采用，我國就是其中之一。但是僅依靠制定嚴格的排放標準不是解決問題唯一方法，還得采取更多的措施。

1 可以改善車用油品的品質

車用油的品質對于環境的影響相當大，如果燃油中的錳、鐵、硫等雜質的含量過高，可以使三元催化轉換器“中毒”，使氧傳感器失效，影響對汽車排放污染物的催化轉換效果。目前，我國的石油煉化主要有中石油和中石化，雖然兩大油企經過幾十年的建設發展，技術先進，其煉油水平在國內處于領先地位，但在世界范圍內還比較落后，尤其是近幾年，我國雖然已經出臺了汽車排放的環保標準的措施，但由于成品油質量不達標，導致環保措施不能及時施行。汽車生產企業按照國家實施的國四標準制造的汽車，只是按照國四的標準加裝了一些技術裝備，這樣不但不能使汽車排放達標，反而使用低質的燃油會增加油耗。因此，石油企業要聯合國家和地方政府，加大資金投入，引進和研發新技術、新工藝，加快石油產品的質量升級步伐，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）、碳氫化合物、二氧化硫及碳顆粒粉塵等，這些都對大氣有危害。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生的一種無色無味的有害氣體，它極易與人體的血紅蛋白結合，造成人體缺氧而休克，即一氧化碳中毒。氮氧化合物是發動機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合能力比一氧化碳還要強，碳氫化合物是指廢氣中未燃燒的燃油，二氧化硫是燃油中的硫燃燒后的產物，是形成酸雨的主要成分，碳顆粒粉塵主要是柴油發動機燃料燃燒不完全形成的。現代汽車上增加的排放控制裝置主要有三元催化裝置、廢氣再循環裝置、燃油蒸發控制裝置和曲軸箱強制通風裝置等。

2.1 三元催化轉換器（TWC）

三元催化轉換器是現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、碳氫化合物和NOx經過三元催化轉換器時，在其內部催化劑的作用下，這些氣體參加氧化還原反應，CO氧化成無色無毒的二氧化碳，碳氫化合物氧化成二氧化碳和水蒸氣，NOx還原成氮氣和氧氣。三種有害的氣體轉變成了無害的氣體。但是三元催化轉換器中的催化劑只有在理論空燃比（14.7）附近時活性最強，三元催化轉換器的轉化效率最高，經測試在理論空燃比時，三元催化轉換器可以將90%以上的一氧化碳和碳氫化合物以及70%以上的氮氧化合物同時轉換掉。因此必須對空燃比進行精確控制，現在發動機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 廢氣再循環控制系統（EGR）

廢氣再循環控制系統是用來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。

由于在進氣系統引入了一部分廢氣，因此必然會影響發動機的正常工作和性能，所以必須控制進入發動機的廢氣的量。為了確保發動機工作的穩定性，部分工況下是不能進行廢氣再循環的，主要包括啟動工況、暖機工況、怠速工況，發動機轉速低于900 r或者高于3 000 r等，除此，其他工況均可廢氣再循環。

2.3 燃油蒸發排放控制（EVAP）

為了防止燃油箱中的燃油蒸汽排放到大氣中，對大氣造成污染，現代發動機多采用由ECU控制的活性炭罐蒸發排放控制系統，它是用來收集汽油箱或者化油器式發動機浮子室里蒸發的燃油蒸汽，在發動機工作時引入氣缸燒掉。

2.4 曲軸箱強制通風系統（PCV）

發動機工作時，一少部分可燃混合氣和廢氣會經活塞環竄入到曲軸箱內，俗稱竄氣。這部分氣體如果不能及時排出，會稀釋曲軸箱內的機油，造成機油變質，影響機油的使用性能；水蒸氣混入到機油中形成泡沫，阻礙油路，影響機油泵的工作；廢氣中的酸性物質混入機油，導致發動機機件腐蝕和磨損加劇；使曲軸箱內壓力和溫度升高，造成密封處漏氣。以前的發動機通風裝置是在曲軸箱上設置一根通風管，管內裝有一個濾網，當曲軸箱內壓力大于外界氣壓時，曲軸箱內的氣體便被排入大氣中，但是這部分氣體會污染大氣，因此現代發動機多采用強制通風裝置，它通過一個控制閥，控制閥一端接進氣管道，另一端接曲軸箱，當發動機運轉后，進氣管內會產生一定的真空，靠著這個真空可以將曲軸箱內的油氣吸入氣缸中和新鮮氣體一起燒掉。

3 研制新型發動機

發動機是汽車的動力源泉，同時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，應當研發新型的節能發動機。目前市場上廣泛采用的可變配氣正時發動機就是一種節能發動機。

可變配氣正時控制系統是通過其配備的控制及執行系統，對發動機的凸輪相位和氣門升程進行控制，以滿足發動機不同工況下的動力需求。現代四行程發動機完成一次工作循環需要經歷進氣、壓縮、做功和排氣四個過程，當發動機轉速提高時，沒有配備可變配氣正時控制系統的發動機進氣時間縮短，進氣量減少，但是要想使發動機獲得足夠多的動力，只能依靠多噴油來實現，結果造成大量燃油燃燒不完全，產生了大量的有害氣體。而配備有可變配氣正時控制系統的發動機在轉速提高時，增大氣門打開的角度，延長進氣時間，使更多的空氣進入氣缸參與燃燒而不需要多噴油就可以使發動機的動力得到提升。經實驗證明，配有可變配氣正時控制系統的發動機比沒有配備可變配氣正時控制系統的發動機動力提升5%，節油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車用燃料作為動力來源（或使用常規車用燃料、采用新型車載動力裝置），綜合車輛的動力控制和驅動方面的先進技術，形成的技術原理先進、具有新技術、新結構的汽車。主要包括混合動力車、純電動汽車、太陽能汽車和燃料電池汽車等。

3.1 混合動力汽車

混合動力汽車（Hybrid Electric Vehicle，HEV）是指車輛的驅動系統由兩個及兩個以上能同時運轉的單個驅動系統聯合組成的車型，車輛的行駛動力依據實際的車輛行駛狀態由單個驅動系統單獨或者共同來提供，目前普遍采用的燃油加電池驅動系統。根據所用的燃料不同，又可以分為汽油混合動力和柴油混合動力汽車，目前鄭州市部分公交車采用的是混合動力汽車，當車速低于20 km/h，車上配備的電池放電，驅動車輪運轉，當車速高于20 km/h，發動機開始工作，為車輛提供動力，同時為電池充電。

3.2 純電動汽車

純電動汽車（Blade Electric Vehicles，簡稱BEV）是指以車載電源為動力，用電機驅動車輪行駛的新型汽車，主要是由可充電電池來為發動機提供動力源。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。純電動汽車是完全無污染的綠色環保汽車，雖然它有100多年的發展歷史，但是由于電池價格昂貴、壽命短、外形尺寸及質量較大、充電時間長等因素抑制了它的發展。國產典型的純電動汽車當屬比亞迪E6。

4 制定和完善相關的政策，減少汽車尾氣污染排放

國家相關部門應加快制定有關的政策措施，制定汽車燃油經濟性能指標，推出類似家用電器的汽車能效標識，鼓勵和引導消費者使用能耗低，污染低，節油環保的汽車，對于已經報廢的和污染嚴重的，環保不達標的汽車，相關部門應采取措施，加快其淘汰。國家應加快發展公共交通，鼓勵市民乘用公共交通或乘用零污染的自行車，對汽車實行限牌和限號，減少城市交通壓力。

汽車排放是由多方面引起的，僅依靠個人或者單個企業是無法完成的，需要政府有關部門的引導和督促汽車生產企業生產節能環保的綠色汽車，督促石油企業加快研發，提高燃油的品質，引進國外先進的技術，鼓勵大家使用綠色汽車，對于那些故意造成環境污染的企業和個人國家應從重從嚴處理。

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