汽車尾氣排放檢測及污染物控制手段

譚智 陸新育 陸伸瑞 韋芳蘭 譚耀歡 石才將

摘 要：隨著我國汽車工業的快速發展和汽車擁有量的快速增長，汽車尾氣對大氣造成了巨大的污染，其中污染物的主要成分是氮氧化物（NO.）、碳氫化合物（HC）和顆粒物（PM），本文分別對每種污染物的形成、產生的危害以及當前最有效的處理污染方法進行了介紹，并對尚不成熟的新型處理技術予以了評估。

關鍵詞：尾氣排放;檢測;污染物;控制手段

前言：隨著當今汽車科技的高速發展，其尾氣卻是大氣的主要污染源。是當今我們面臨的重大課題。在城市大氣污染中，汽車尾氣排放所占比例已超過 70%，因此，加強汽車排放治理刻不容緩。而且隨著汽車保有量的增加，污染物排放總量也日趨上升.汽車排放造成的大氣污染嚴重影響了人們的生活和身心健康。因此，在汽車工業發展和環境保護之間，需要尋求新的平衡。

1、汽車尾氣排放污染物簡述

首先，排放主要有油箱泄漏、燃料蒸發和排氣管排放三種方式，其成分比較復雜，含有上千種化學物質。其組成主要污染物是∶一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）、碳氫化合物（HC）、光化學煙霧等。據有關專家研究的資料表明，汽車尾氣成分非常復雜，有一百種以上，其主要污染物包括∶一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）、碳氫化合物（HC）、鉛（Pb）、苯并芘（BaP）等，這些污染物不僅污染環境，對人體也有巨大危害。

2、汽車尾氣排放檢測方法

定期檢驗汽車尾氣，有利于保證汽車達標排放和治汽車污染，是一項行之有效的手段。文中闡述的檢測方法為以下三類∶無負荷法、穩態工況法和瞬態工況法。無負荷法主要包括怠速、高怠速法和雙怠速法，這三種方法基于汽車無負載時其發動機怠速運轉狀態下，對尾氣的排放規律進行檢測。因為怠速法測試得出的結果穩定性好，因此在很多的車管所和車企檢測站等部門廣泛使用和普及。同樣地，這種方法也有缺點，它并沒有反映出汽車真實的工況，在發動機是在怠速狀態下運行，催化器的工作效率也較低，依據測得的氮氧，化物結果無法準確判斷出摧化器的轉換效率。為了解決上述問題，雙怠速法應運而生，國內許多檢測機構采用這種方法。雙怠速法也是在汽車空檔無負荷的情祝下，發動機加速至"額定轉速"的 70%保持 30s，然后保持高怠速 158后，高怠速檢測采樣 30s，然后維持怠速 15s 后怠速采樣303。汽車尾氣進行管理時，普遍采用雙怠速法，測試方法已經比較成熟，并且易于檢測操作。但雙怠速法也有一個明顯的缺點，當氮氧化物的濃度很高時，則無法測定。工祝法依托底盤測試機，對發動機工作時的負荷進行全真模擬，再檢測其排放的尾氣。國標《點燃式發動機汽車排氣污染物排放限值及測量方法》推薦了穩態工況法、簡易瞬態工況法和瞬態工況法三種方法。其中，穩態工況法主要是指加速模擬工況法，主要依據車輛排放性能和交通狀況等因素， 實時監測汽車在 25km/h 和 40km/h兩個工況下尾氣排放狀況。瞬態工況法也利用底盤測試機，預先設置車輛工況，并分別對車輛在瞬時運行、停止和啟動等狀態下進行測試。由于瞬態工況法是基于真實的工況，這種檢測方法的效果與新車認證檢測結果密切相關，而且瞬態工祝法的測定結果是排放總量，即 g/km，有利于評估大氣污染物中汽車尾氣所占的比例，其檢測方法科學，結果準確度高。但瞬態工況法檢測技術難度大與實用的設備復雜，國內尚未使用。為了推廣瞬態工況法，國標《點燃式發動機汽車排氣污染物排放限值及測量方法》推薦了簡易瞬態工況法，該方法大大簡化了檢測過程，擴大了使用范圍。國內大多數的檢測站采用簡易瞬態工況法，完成檢測僅需 195 秒左右，而瞬態工況法則需要 10 多分鐘，檢測效率明顯提升，而且檢測技術操作簡單，設備花費成本也較低，易于推廣使用

3、汽車尾氣污染的控制手段

由于汽車運行分散性和流動性突出，因而也給凈化處理技術帶來一定的限制。除了開發在機內凈化技術外，還要大力開發機外凈化處理技術。一是控制技術，主要是提高燃油的燃燒率，開發優化發動機;二是行政管理手段，從控制燃料使用標準入手。

3.1 汽車燃油的改用采用無鉛汽油，以代替有鉛汽油，可減少汽油尾氣毒性物質的排放量首先應抓汽車油的改用。以無鉛汽油代替四乙基鉛汽油。這種汽油使汽車尾氣排出的一氧化碳、氮氧化合物、碳氫化合物均會減少。

3.2 摻入添加劑， 改變燃料成分汽油中摻入15%以下的甲醇燃料，或者采用含10%水份的水-汽油燃料，都能在一定程度上減少或者消除 CO、NOx、HC 和鉛塵的污染效果。3.1.3 選用恰當的潤滑添加劑-機械摩擦改進劑在機油中添加一定量（比例為3%-5%）石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯粉末等固體添加劑，加入到引擎的機油箱中，可節約發動機燃油5%左右。

3.3尾氣后處理技術：尾氣后處理在實際中是難以全面顧及的，例如汽油機燃燒均勻混合氣時，即使不缺氧，二氧化碳也會在高溫下發生熱解生成一氧化碳。而由于多種因素造成的HC 排放很難在機內消除，至于NOx排放則和燃燒狀態正相關，燃燒進行地越順利產生的NOx排放就越多，這使得想要通過改變燃燒過程減少 NOx生成遇到了原則上的困難。對干柴油機，不均勻油氣混合氣的壓縮自燃方式很難從根本上顯著減少顆粒物 PM的生成，而降低 NOx排放量的措施往往與降低 PM排放以及減少燃油相矛盾，故實際上對內燃機排氣后處理往往是尋求一個折中的方案。目前最成功的排氣后處理裝置是針對汽油機的三效催化轉化器。它能在化學計量比下使車用汽油機的CO、HC和NOx排放量削減80%-90%，具體原理是使用貴金屬作為基本成分，一般是將鉑、鈀、銠按不同比例混合，形成具有高催化活性，低起燃溫度，抗燒結，抗硫毒化的催化載體，再加上由不銹鋼鋼板焊接制成的催化轉化器殼體后置于燃燒室排氣管出口，使燃燒廢氣經過催化轉化為二氧化碳、氮氣和水再排入大氣。對于柴油機則常使用顆粒物捕集器或顆粒物濾清器以降低柴油機的 PM排放。目前最成功的 DPT是以壁流式堇青石蜂窩陶瓷塊為濾芯的顆粒物濾清器，這種濾芯每相鄰的兩個孔道，一個在進口處被堵住，另一個在出口處被堵住，排氣從一個孔道流入后必須穿過隨資的多孔性壁面從相鄰孔道流出，從而使排氣中的 PM沉積在各流入孔道的壁面上。

總結：在如今的國情下，想要解決汽車尾氣帶來的污染物問題，僅靠提高尾氣檢測技術和發展尾氣處理系統還是遠遠不夠的。要解決好這些間題，一方面要提升發動機相關的技術，另一方面還需要國家來進行宏觀的調控，制定相關的行業標準，加大相關法律法規的執行力度。只有這樣才能從根本上解決汽車尾氣污染問題。

參考文獻 ：

[1]龔金科.汽車排放及控制技術【J】人民交通出版社.2012

[2]劉純旭.汽車尾氣治理技術簡介【J】科技信息∶ 2008