李 強， 余繼文， 趙玉清， 巴青城， 時 玲

（云南農(nóng)業(yè)大學 工程技術學院，云南 昆明 650201）

0 引 言

目前，世界上許多國家都將汽車工業(yè)作為本國國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，汽車工業(yè)有了飛速發(fā)展，這使得世界汽車飽有量急劇增加。而汽車是能源消耗和污染物排放的主要來源，根據(jù)城市大氣污染物來源的分類統(tǒng)計，在我國主要大城市中，有80%左右的污染物來源于汽車排放廢氣［1］。文中根據(jù)不同使用年限的汽車尾氣含量總結(jié)了其排放規(guī)律，可以更好地預防其尾氣危害。

1 汽車污染物的主要成分及形成原因

汽車尾氣排放污染物一般包括燃燒后排出的廢氣、曲軸箱竄氣、機油蒸發(fā)、燃料箱和化油器的燃油蒸發(fā)排放。其成分主要有CO，HC，NOx，SOx，顆粒（碳煙、鉛化物、油物）和甲醛等。當發(fā)動機的過量空氣系數(shù)小于1時（濃混合氣），混合氣中氧氣不足，燃料不完全燃燒就產(chǎn)生CO。混合氣濃度越大，排氣中的CO含量就越高［2－3］。當混合氣濃度符合理論空燃比或稍稀一些時，由于混合氣不均勻和發(fā)生離解反應等原因，排氣中CO的濃度不為零，而總有一些CO存在。汽車排放污染物的種類及排放量因發(fā)動機的類型及各種影響因素的差異而不同。

2 汽車尾氣排放污染物的檢測方法分析

乘用車的檢測方法主要按有無負荷進行分類，分為無負荷檢測方法和有負荷檢測方法兩大類［4］；根據(jù)檢測工況和參數(shù)不同，用汽油車排氣污染物檢測方法主要分為怠速和雙怠速法、簡易工況法等幾類。

2.1 怠速法與雙怠速法

怠速法就是在發(fā)動機怠速工況下用廢氣分析儀測量尾氣中HC和CO的容積排放濃度。測試值的單位為相對體積分數(shù)ppm（×10－6）或百分比。測量汽車怠速污染物濃度的目的是判斷汽車發(fā)動機燃燒是否達到正常狀態(tài)，從而降低油耗和排放。

雙怠速法測量是為了監(jiān)控由化油器量孔的磨損造成的汽車排放惡化，或者為了監(jiān)控因催化轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化效率降低造成的汽車排放惡化。當汽車為多排氣管時，分別取各排氣管高怠速排放測量結(jié)果的平均值和怠速排放測量結(jié)果的平均值。

2.2 簡易工況法

簡易工況法是一種比怠速法更先進的檢測技術，是針對機動車的復雜工況，利用底盤測功機模擬機動車在道路（負荷）行駛工況各種狀態(tài)下檢測機動車排放的主要廢氣污染物CO（一氧化碳）、HC（碳氫化合物）、NOx（氮氧化合物）等，從而發(fā)現(xiàn)高排放車輛，對在用的機動車輛實施機動車排放污染控制［5］。簡易工況法檢測技術主要包括穩(wěn)態(tài)加速模擬工況（ASM）、瞬態(tài)加載工況（1M240）和簡易質(zhì)量測試Vmas（IG240）。

3 影響汽車尾氣排放的因素與檢測數(shù)據(jù)分析

3.1 影響汽車尾氣排放的主要理論因素

影響汽車有害排放物生成的因素很復雜。這些排放污染物畢竟是燃燒化學反應的產(chǎn)物，因而這些影響因素歸結(jié)起來，同影響化學反應的因素一樣，主要是反應物的濃度和溫度。各種參數(shù)和降低排放的技術大都是最終通過這兩種基本因素來影響燃燒和有害物的生成。而對反應物的濃度和溫度影響的因素，主要有過量空氣系數(shù)、點火（噴油）提前角、運轉(zhuǎn)工況和發(fā)動機的類型等。

3.2 常見汽車排放檢測數(shù)據(jù)的對比分析

文中所述的汽車主要包括夏利、長安、捷達（無催化器）等18輛低端車型，由于所選的汽車類型及發(fā)動機結(jié)構不同，其檢測數(shù)據(jù)與分析結(jié)果反應了主要的汽車排放類型特點。文中主要對這幾類汽車做了HC，NO，NOx 3種尾氣排放污染物檢測數(shù)據(jù)的整理分析。由檢測數(shù)據(jù)所形成的圖表，其數(shù)據(jù)均使用ASM工況法檢測得出。

根據(jù)檢測數(shù)據(jù)得到不同類型汽車的CO排放對比柱形圖，如圖1所示。

圖1 不同類型汽車的CO排放對比

不同類型汽車的HC和NOx排放對比柱形圖如圖2所示。

圖2 不同類型汽車的HC和NOx排放對比

由圖1和圖2可以看出，長安汽車的排放值明顯高于其它車型，在相同排量下長安車尾氣污染物的排放要高于夏利車，這是由于兩種汽車結(jié)構及用途的不同而導致了排放的差異。3種車型CO，HC排放差異較大，但無論是CO還是HC與NOx，長安面包車明顯高于其它兩種車型，因此可以得出結(jié)論，在相同測試條件下，面包車的尾氣污染物排放要高于其它兩種車型。

化油器技術類型的汽車排放污染較嚴重，應該更新技術來減少對環(huán)境的污染。面包車因結(jié)構原因，行駛阻力大，而且面包車用途比較廣泛，這導致了面包車發(fā)動機工作負荷過大，導致其排放的有害氣體含量較高。比較經(jīng)濟的低排量汽車由于成本原因并沒有安裝三元轉(zhuǎn)換裝置，CO，NOx等有害氣體沒有被轉(zhuǎn)化而直接排出，致使檢測的CO，NOx等有害氣體普遍較高。從圖中可以看出，捷達（有催化器）在HC，NOx的排放明顯低于其它兩種車型，而在CO的排放中卻高于夏利車，在相同條件下，捷達無論在實用上還是環(huán)保方面表現(xiàn)都很優(yōu)異。

從而在圖中得出：新技術在汽車上的應用可以有效地控制尾氣排放。安裝廢氣催化轉(zhuǎn)化器的捷達在CO，HC，NOx的排放還是低于其它兩種車型，可以說明捷達發(fā)動機的技術比較成熟，在有害物的排放控制好于其它兩種車型，是一款比較實用的車型。

3.3 使用年限對汽車排放污染物的影響分析

汽車的使用時間與污染物的排放有很大的關系，為了充分體現(xiàn)使用年限對排放的影響，根據(jù)汽車的出廠時間，在相同的檢測條件下分別整理了夏利、桑塔納、捷達常見汽車以及高檔汽車奧迪的排放檢測數(shù)據(jù)，通過測量數(shù)據(jù)所得的排放曲線如圖3～圖5所示。

圖3 不同使用年限的HC含量對比圖

圖4 不同使用年限的CO含量對比圖

圖5 不同使用年限的NOx含量對比圖

1）通過曲線圖可以看出，在所選的3種比較常見的車型中，夏利（化油器）與其它兩種電噴車型通過對CO，HC，NOx排放的對比，在3種車型使用了4～5a之間其排放物曲線圖出現(xiàn)了拐點，從圖中可以說明，常見車型在使用4a后各項指標出現(xiàn)了遞增的趨勢，這期間是個用車的黃金期，為了更好地延長車輛的使用壽命，應該加強汽車定期保養(yǎng)，使其各項指標達到最佳狀態(tài)，減少環(huán)境的污染。捷達車安裝的尾氣轉(zhuǎn)化裝置，從其排放污染物隨使用年限的增加其呈現(xiàn)遞增的趨勢，而桑塔納在前4a的使用中是遞減的趨勢，隨著使用年限的增加，桑塔納的尾氣排放有害物高于捷達的尾氣排放。夏利的排量屬于經(jīng)濟類型，在小排量的汽車能低于高排量的排放。

2）隨著使用年限的增加，發(fā)動機的磨損老化等原因?qū)ξ矚馀欧诺挠泻ξ镉幸欢ǖ挠绊?。從圖中可以看出，捷達的排放指標要低于桑塔納，但是各種排放污染物排放有所增加。小排量的夏利由于是化油器的作用，在通過與其它兩種類型電噴車相比，夏利前4a的使用中，其排放指標高于技術較先進的捷達車，說明化油器技術的汽車在前4a的使用中排放污染值高，應該淘汰，使用新的技術讓排放值達到一定的標準范圍之內(nèi)。

3）有催化器的汽車，當汽車廢氣通過凈化器通道時，促使有害物進行一定的化學反應，其中CO在高溫下氧化成無色、無毒的CO2氣體，HC化合物在高溫下氧化成水和CO2，NOx還原成N2和O2，使這3種有害物氣體變成無害氣體，其凈化率很高，可以凈化90%以上的有害物質(zhì)。以上兩種車型中都安裝了催化器，對環(huán)境有一定的保護作用，在以后的汽車生產(chǎn)中應該要求增加這種裝置。通過對CO的對比，在使用了8a以后，桑塔納的CO含量逐漸高于捷達的排放，能充分說明當發(fā)動機隨使用年數(shù)的增加而磨損程度的不同，其排放的有害物含量明顯增加。在各種原因條件下，從其排放物的含量能說明桑塔納的發(fā)動機老化程度要早于捷達車的發(fā)動機。

以下通過對高檔汽車奧迪的數(shù)據(jù)分析，在A4L（2.4）上所應用的渦輪增壓器，其排放明顯低于無渦輪增壓的奧迪汽車。

不同使用年限下的排放曲線如圖6所示。

圖6 有無渦輪增壓的奧迪A4汽車在不同使用年限下的排放曲線圖

1）從圖中可以明顯看到，在汽車使用的前6a，有渦輪增壓器的奧迪A4汽車CO的排放量要低于無渦輪增壓器的奧迪A4汽車。在曲線的最低谷，即排放的最小值，無渦輪增壓的奧迪汽車排放的CO排放量比有渦輪增壓的汽車高出了約8倍。因為CO是燃料不完全燃燒的產(chǎn)物，主要在局部供氧不足或較低溫度下生成。采用渦輪增壓器后，進氧量增加，燃料燃燒更完全，汽缸壓力增大，溫度升高，即使有CO產(chǎn)生也會被氧化成CO2，進而降低了CO的排放。

2）圖6（b）表明，汽車在使用了8a后，兩條曲線基本重合，這說明它們的CO排放量幾乎相同。此時渦輪增壓器的優(yōu)勢已經(jīng)沒有那么明顯。這時配有渦輪增壓器的車主應該注意檢查增壓器是否正常工作，并注意檢查發(fā)動機是否漏氣等。

3）有渦輪增壓器的奧迪A4車的排放曲線總是在沒有渦輪增壓的奧迪A4車的曲線下方，但是兩條曲線的距離很靠近?？梢?，裝有渦輪增壓器的奧迪A4汽車的NOx的排放量普遍少于沒安裝渦輪增壓器的奧迪A4汽車，但是它們的排放差距不是很大。這主要跟NOx的生成條件有關。NOx主要在高溫富氧條件下，由燃料中的氮元素被氧化而生成。從圖中還可以看到，它們在使用了8a后，NOx的排放量幾乎相同，這也論證了使用8a后，車主要對車輛發(fā)動機、渦輪增壓器全面檢測的說法。

4 減少汽車尾氣排放的措施

為了控制機動車尾氣污染，隨著法規(guī)的不斷趨嚴，尾氣處理裝置已逐步成為車輛必備裝置之一。在車輛配置上，加裝和配置了各種尾氣凈化裝置，主要包括：在發(fā)動機上加裝恒溫進氣系統(tǒng)、二次空氣噴射系統(tǒng)、廢氣再循環(huán)系統(tǒng)、三元催化轉(zhuǎn)換器、柴油機微粒過濾器等。

4.1 完善機動車的尾氣檢測體系

機動車尾氣排放檢查和機動車的定期維護保養(yǎng)對于減少汽車污染非常重要。通過建立嚴格合理的機動車的尾氣檢測管理體系，發(fā)揮其應有的功效，監(jiān)督機動車的實際尾氣排放情況。

4.2 強制舊車時限報廢

通過分析可知，汽車隨著使用年限的增加，有害物的排放量會不斷增大，特別是在一些比較偏遠的小城市，由于監(jiān)管不力，很多已經(jīng)到了報廢年限的汽車仍在使用，這不僅存在交通隱患，而且也嚴重影響了環(huán)境。

4.3 加強對微型車、面包車的檢測

由于微型車、面包車的成本等原因，它們并沒有安裝尾氣處理器、渦輪增壓器等裝置，因此它們的排放污染較高。如果能加強對這些汽車的檢測，強制加裝尾氣處理裝置等，這將會大大減少有害污染物的排放。

4.4 提高燃油質(zhì)量

燃油質(zhì)量是影響汽車尾氣污染的關鍵因素，應盡快建立清潔油品質(zhì)量標準和有效監(jiān)管體系。要鼓勵兼并或關閉小的煉油企業(yè)，防止不合格的燃油流向市場。因此，應當全面提高燃油質(zhì)量，研制清潔油品、加強監(jiān)管體系，有效控制機動車尾氣污染。

4.5 教育并改善駕駛員的駕駛習慣

駕駛員在使用汽車的過程中，啟動、車速、油門等的控制都會對排放產(chǎn)生影響。理論分析和試驗結(jié)果表明，車輛加速或減速時，尾氣中HC，CO的含量顯著增加，加速時由于發(fā)動機溫度的升高還可能引起NOx化合物排放的增加，只有在等速行駛時汽車的排污量最低。因此，在道路條件和環(huán)境允許的情況下，應保持等速行駛，不要頻繁變換車速。油門踏板直接控制進入氣缸的混合氣濃度，對尾氣排放影響很大。在急松油門踏板時，由于節(jié)氣門突然關閉（無節(jié)氣門緩沖裝置的化油器），造成進氣歧管真空度急劇增大，這時附著在進氣歧管壁上的油膜和怠速油道中燃油會迅速蒸發(fā)并進入氣缸，短時間內(nèi)使混合氣變濃，爾后混合氣又迅速變稀，造成發(fā)動機燃燒條件惡化，工作不穩(wěn)定，排污量增加。因此，駕駛員開車時應平穩(wěn)操作油門，不宜急踩或急松油門踏板。

5 結(jié) 語

催化轉(zhuǎn)換器、渦輪增壓器是降低汽車有害物排放的有效裝置，不同汽車使用年限也是有害物排放的主要因素，從汽車檢測數(shù)據(jù)的分析結(jié)果顯示，尾氣排放在使用年限的初期及中后期排放嚴重，這段時期應該更加嚴格和充分地保養(yǎng)汽車，以保證汽車行駛中減少污染物的排放。

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