汽車排放超標的原因及影響因素分析

崔思亮

摘 要：本文針對點燃式發動機的排放污染物，進行了產生機理和影響因素分析，并在此基礎上分析了檢測方法對檢測結果的影響。

關鍵詞：汽車排放；生成機理；影響因素

1 點燃式發動機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。混合汽越稀，CO的排放量越小；反之則反。HC與CO不同，在一定范圍內，混合汽越稀，HC的排放量越少，但混合汽過稀時（空燃比A/F超過18時），HC的排放量會大幅上升，因為此時火焰傳播比較困難，甚至會發生斷火現象。混合汽較濃時，HC排放也會升高，這是由于燃料的不充分燃燒導致的。混合汽濃度對NOX的排放也會產生巨大影響，當混合汽濃度在理論值附近且稍微偏小一些時，氧氣相對充足造成NOX排放也最高。混合汽濃度偏離該區域，由于燃燒溫度下降，NOX排放也隨之降低。

1.2 點火時間的影響

推遲點火時間，HC的排放量將減少，這是因為點火時間被推遲后，在燃燒室內的燃燒時間將縮短，未燃燃料進入排氣管后繼續燃燒，使排氣溫度上升，促進了HC在排氣管中的后氧化。雖然推遲點火時間可以使HC的排放量有所下降，但這種下降會使發動機功率降低，燃油消耗量也隨之增加。一般情況下，點火時刻對CO排放影響不大，但是點火過遲，CO排放也會有所升高，這是由于燃料燃燒時間過短，氧化反應不夠充分所致。點火時間提前，燃燒溫度會上升，因此，加大點火提前角會使NOX的排放量增加。

1.3 節氣門開度的影響

怠速時，節氣門幾乎完全關閉，進氣量很小，燃燒室中殘余廢氣所占的比例較大，為了維持發動機穩定運轉，ECU系統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，由于火焰的穩定性較差，HC排放濃度也較高；但由于怠速時的燃燒溫度較低，因而NOX排放的濃度也較低。

節氣門開度由怠速位置逐步增大時，燃燒室中殘余廢氣所占的比例逐步變小，ECU系統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。當節氣門開度超過80%左右時，ECU系統所提供的混合汽濃度會增大，燃燒溫度也會進一步升高，因此，CO、HC、NOX的排放濃度及總量都會進一步升高。

1.4 發動機負荷的影響

在相同轉速下，發動機負載的大小不同，所對應的節氣門開度、進氣總量及混合汽的濃度都會有所不同。空載或輕載時，較小的節氣門開度和進氣總量就可以維持這樣的轉速，CO、HC、NOX排放的總量也就相對較小；重載或滿載時，維持這樣的轉速則需要較大的節氣門開度和進氣總量，CO、HC、NOX排放的總量也就相對較大。

1.5 加減速的影響

急加速時，ECU系統所提供的混合汽濃度會短時增大，CO、HC、NOX排放的總量也會隨之短時增多；急減速時，ECU系統一般會短時切斷燃料供給，CO、HC、NOX排放會短時下降。緩慢加減速則不會產生上述效果，CO、HC、NOX排放的變化規律則符合“節氣門開度的影響”和“發動機負荷的影響”。

1.6 水溫的影響

水溫的高低會對混合汽濃度產生直接的影響，因而會對CO、HC排放產生間接影響。水溫過低時，ECU系統所提供的混合汽濃度增大，CO、HC排放都會增多；水溫過高時，燃燒溫度的上升則會導致NOX排放的升高；水溫在正常范圍以內時，CO、HC、NOX排放的變化規律則符合上述“混合汽濃度的影響”、“點火時間的影響”、“節氣門開度的影響”、“加減速的影響”和“發動機負荷的影響”等。

1.7 殘余廢氣的影響

殘余廢氣過多，CO、HC排放都會增大，但NOX排放會相應減少；殘余廢氣較少，CO、HC排放都會較少，但NOX排放會相應增大。

1.8 壓縮壓力的影響

壓縮壓力增大，CO、HC排放都會減少，但NOX排放會相應增大；壓縮壓力不足，CO、HC排放都會增大，但NOX排放會相應減少。

2 檢測方法對檢測結果的影響

怠速法、雙怠速法是在怠速及高怠速條件下檢測CO、HC的排放濃度（此時的NOX排放較少，對其檢測沒有意義，因此不需要檢測NOX排放的濃度），而濃度值并不能代表其排放的總量，即使此時它們的排放濃度較大，但由于排氣總量較小，加上汽車在運行狀態下，怠速運轉的時間未必很長，CO、HC排放的總量未必較大，所以，怠速法、雙怠速法的檢測結果并不能反映汽車在運行狀態下真實的排放情況。

通過以上分析可以看出，用怠速法、雙怠速法檢測合格的車輛，用簡易工況法檢測，其結果未必合格；反之，用簡易工況法檢測合格的車輛，用怠速法、雙怠速法檢測，其結果也未必合格。因此，對于用簡易工況法檢測不合格的車輛進行修復后，不能通過怠速法、雙怠速法檢測來驗證其修復的效果。由于采用簡易工況法進行檢測所需的檢測設備比較昂貴，占用的場地面積也較大，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、雙怠速法進行檢測，只是一種權宜之計，并不符合科學的汽車排放控制思想。隨著國家排放法規的日益嚴格，簡易工況法的采用也是大勢所趨，而且符合世界發達國家的通用做法。