城市汽车排放污染的影响因素及防治污染对策的研究

其中汽车排放的有害物质就占６７８２吨。国际卫生组织公布的一份
报告表明，全球空气污染严重的城市依次为：太原、米兰、北京、乌鲁
木齐、墨西哥城、兰州、重庆、济南、石家庄、德黑兰．在十大污染严重 的城市中，我国占据了７个，在城市大气污染中，来自汽车尾气排放
的有害气体主要为ｃＯ、Ｎ０ｘ、Ｈｃ、ｓ０２和微粒等，其比例分别为
我国将积极发展柴油轿车，加快发展混合动力汽车。一汽已经与丰 田达成协议，２００５年在中国生产销售混合动力蹦ｕｓ，上海汽车集团 也与通用公司研究发展混合动力汽车生产问题。
３．１．２采用机前净化技术 机前净化技术是指在混合气进入气缸前，为控制排放对燃料和
空气所采取的措施，主要包括燃油处理技术、燃油蒸发排放控制系
Ｈｃ排放浓度两头高中问低，而Ｎ０ｘ排放浓度两头低中间高。Ｎ０ｘ 的浓度峰值出现在理论空燃比附近并且靠近稀混合气的一侧。而 Ｈｃ的谷值出现在较理论空燃比更稀的地方。
２．１．Leabharlann Baidu发动机功率的影响
排放与发动机功率之
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间并没有直接联系，这里 仅是对排放数据与功
率的关系进行统计分析，从 图２可以看出，随着发动机 功率增加，排放性总体上能 有减小的趋势。排放值较为 平均。由于功率的增加一般 缸径也较大，燃烧系统较容 易优化；另外缸径较大的发
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种敏≈ｉ‘２００７．３（下半月刊）
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口杨玉林程雨梅
（长春大学吉林·长春１３００２２）
摘要汽车排放污染是汽车三大污染之一。随着汽车保有量的增加汽车污染已变成公害，严重地污染环境，影响着人们
的生活。防治污染、净化环境是当今社会的重要课题。本论文通过分析汽车排放污染的影响因素，提出了减少汽车排放污染
图１ 空燃比与排放的关系
动机一般供油系统提供的 喷油压力较高，使燃油雾化 充分；燃烧的充分同时会导
致Ｎ０ｘ的排放量有所增加。
２．１．３发动机技术参数的影响
发动机点火提前角、供油提前角对发动机燃烧性能、经济
性和排放都有着重要影响。如图３所示，随着供油提前角 的增加，发动机的排放也在增加。 ２．２城市行驶中汽车运行工况对排放物的影响 由于城市交通不畅，道路拥挤，汽车在频繁地减速、停车、起步， 使发动机怠速、小功率范围内运行时间增长，使汽车有害排放物急 剧增加。我国城市道路大致有三种类型：主干道，其特点是路面宽，车
万方数据
雄敏又ｅｃ ２００７．３（下半月刊）
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统和进气系统。燃油处理技术是通过提高汽油品质或在汽油内加入 某种物质（添加剂等），使汽油充分燃烧，减少有害物排放。根据各国 的汽油质量发展历程和趋势，对汽油除了进行限铅控制，要求采用 无铅汽油外，还要求降低汽油中的硫和苯含量。未来的发展趋势是 进一步降低汽油中的硫、苯、芳烃和烯烃含量。我国现已推广使用乙 醇汽油，以降低排放。
的对策。
关键词汽车污染影响因素防治对策
中图分类号：Ｘ５１
文献标识码：Ａ
文章编号：１ ６７２—７８９４（２００７）０３—２０４—０２
１．前言
汽车自问世近１００多年的时间里，已成为现代文明和进步的重
要标志之一。汽车的大量流入社会给人们的生活带来了诸多方便，
在大城市人们的生活几乎离不开汽车。但是，随着汽车保有量的增
８２％、４８％、５８％、１．３％和８％。
汽车排放污染已经成为我国城市大气的主要污染源．目前我国
城市汽车保有量处于较低的水平，但汽车排放污染的分担率却居高 不下，而城市大气污染中汽车排放污染的分担率却比美国高出十几 个至几十个百分点，北京市的汽车一氧化碳排放分担率为８４．１％，重
庆市的一氧化碳排放分担率为７９．５％，据欧洲航天局卫星图象显示
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图２汽车功率与排放的关系图３供油提前角与排放的关系 耋 二
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图４汽车怠速与排放物的关系图５转速与排放的关系
图６燃料的成分对氮氧化合物的影响
的发展，提高催化剂低温活性及高温耐热性，降低催化剂成本。最新 资料表明汽车尾气净化三效催化剂中使用具有储放氧功能的二氧 化铈（ｃｅ蚴是当今稀土氧化物最重要的应用。由于二氧化铈（ｃｅ０２）的 热稳定性差、储氧能力低，因而不适合在高温下使用。但在二氧化铈 （ｃｅ０２）中加入二氧化锆（ｚ抑２）所形成的铈锆固溶体可以显著改善上 述性质。和二氧化铈ｃｅ０：相比，铈锆固溶体具有体相还原温度低、 储氧能力强、热稳定好等优点，逐渐成为新一代三效催化剂的关键 材料。
３．减少城市汽车排放污染的对策 城市汽车排放污染的主要原因车辆多、不符合排放标准的车 多，另外也和交通不畅、道路拥挤有关。解决城市汽车排放污染的问 题首先要提高汽车的制造技术，实现低排放或零排放；其次是解决 城市道路交通拥挤、城市路网的布局不合理、相应设施不配套及交 通管理与控制手段落后等问题；三是解决人的问题，只有认真解决 这些问题，才能确保城市交通畅通，减少汽车排放污染。 ３．１汽车技术创新是降低排放的主渠道 ３．１．１整车技术的提高 汽车工业的科技进步，将由量变到质变，必然要发生新的革命。
流量大，基本无红绿灯；次干道潞面较宽，车流量较大，有红绿灯；一 般道路，路面较窄，平面交叉，商业区多。不同的道路类型对汽车的运
行工况影响不同，在快速道行驶时，汽车怠速工况、加减速工况的比 例小，而在有红绿灯城区道路行驶时，其怠速工况、加减速工况要高 得多。在城市商业区，汽车怠速工况时间一般在１６％以上，高的达 ３３％；加减速工况时间一般在５０％以上；匀均工况时间约为２５％，有 些城市的平均车速甚至下降到１０ｋｍｈ左右，怠速工况、加减速工况 的比例高达７５％。如图４所示。排气污染与汽车运行工况密切相关， 在浓混合气的怠速工况下，其ｃ０和Ｈｃ的排放浓度为中等匀速工 况的２～３倍．在汽车运行中，怠速工况将随车流的拥堵而成比例地
稀Ｎ０ｘ催化转化器和稀ＮＯｘ收集器的研究和开发将会使汽油 机稀燃、层燃系统获得更大发展。
３．１．５采用热力学后处理技术 二次空气喷射系统。二次空气喷射作为早期控制污染物排放的 措施之一，目前与催化转换器配合使用。新鲜空气被吸入或喷人发 动机排气门后面，促使高温废气中的ｃＯ和Ｈｃ与新鲜空气中的０： 进一步化合，形成无害的Ｈ２０和ｃ０：，以降低废气中的Ｈｃ和ｃ０。 热反应器。热反应器装在排气道出口处，一般和二次空气喷射 同时使用。其原理：使二次空气和未燃烧气体混合后，利用本身的余 热延长废气在高温状态的滞留时间，使Ｈｃ和ｃ０更好地进行后反 应，从而使其排出浓度降低。 ３．２汽油机低排放控制新技术 ３．２．１复合火花点火内燃机是汽油机发展的新趋势 新式汽油机通过采用缸内直喷技术、增压技术、低压缩高膨胀 循环、可变气门开关及升程、可变压缩比、可变排量、减速时部分气 缸失效、双火花塞顺序点火及集成的起动发电机等先进技术，大大 降低了污染物的排放。 ３．２．２均匀充气压燃发动机（ＨｃｃＩ）正在研究开发中 ＨｃｃＴ是火花点燃式发动机和压缩点燃式发动机的混合体。均 质压燃ＨｃｃＩ汽油机采用均质预混合压燃稀燃技术。其特点是动力 性和燃油经济性好，压缩比高，多点同时着火接近等容燃烧；通过设 计较稀的混合气或采用ＥＧＲ控制可同时降低Ｎ０和碳烟；燃烧系 统结构简单，只需将气道喷射汽油机的压缩比提高到柴油机的水 平。但是这种燃烧系统燃烧速率和着火时刻难以控制，燃烧波动大， 容易出现失火或爆震现象；难于扩展到大负荷。目前尚处于研究开 阶段，利用这一成果生产发动机仍需待以时日。 ３．３开发新型环保节能交通工具
增加，必然形成高密度污染排放。从图２和图５可以看出，发动机在 低速、小功率下排放量都是增加的，在拥堵时，由于频繁起动和制动， 汽车排出的废气量比匀速行驶时要多。
２．３燃料性质的影响 燃料的质量直接影响有害物的排放。因此，有人提出改善汽油
性质来降低污染物。在美国就汽油的挥发性、组成及添加剂对排放 影响作了大量研究，但目前收效不大。如果降低汽油的蒸气压，可以 减少从化油器和燃料箱的蒸发损失。可以减少总Ｈｃ排出量，因而 可减少ｌＯ％一２０％光化学反应。同时若以饱和烃代替同沸点的轻 稀烃作燃料，在总Ｈｃ排出量不变的情况下，可以减少光化学反应 ２０％一３０％。汽油组成对Ｈｃ总排量的影响不显著，而对排气中Ｈｃ 的组成则影响很大。燃料组成也是对Ｎ０ｘ排出量影响较大的因素 之一。从图６可见，随燃料中芳烃的增加，Ｎ０ｘ排出量也增加，这是 由于芳烃燃烧温度较高所致。
北京汽车尾气污染居世界之最。
２．汽车排放污染物影响因素的分析
汽车排放污染的影响因素主要是发动机性能，其次是城市的道 路条件和交通状况，另外就是行人的影响。
２．１发动机性能的影响
２．１．１空燃比的影响
空燃比Ａ，Ｆ是影响汽油机排放污染的重要因素之一。它对排气
中的ＣＯ、ＨＣ、ＮＯＸ的影响如图１所示。
从图中可以看出，随着空燃比的增加，ｃ０排放浓度逐渐下降，
开发环保节能的交通工具。可以减少和消除由于汽车尾气对大 气环境的污染，采用多种燃料的新型汽车，电池电动车，太阳能电动 车等。开辟地铁，电力牵引车。尤其在大城市人口稠密的地区，开辟 地下通道，同时可解决乘车难问题以及减少大气环境污染。
３．４提高道路的通行能力 公共运输系统主要指公共电车、汽车、地铁及轻轨等公共交通 工具构成的城市运输系统．它们具有载客量大、占用道路少等特点． 当城市居民出行选用公交时，可大大减少小汽车的使用，从而减少交 通拥塞，减少空气污染。城市道路要精心设计，合理布局，在车流人 流密集区，增设过街天桥、地下通道或立交桥。提高路口通行能 力，可采取将路口的多相位控制方式改为双相制和将目前广泛使用 的定周期信号控制方式改为可变周期信号控制，克服定周期变换灯 色往往出现红灯有车绿灯无车通过而造成的拥堵现象。 ３．５提高人的环保意识 我们国家应该加强对国民进行环保意识教育，形成人人重视环 保，爱护环境。加强交通法规的教育，加强行政管理和执法力度，使人 人遵守交通法规。在西欧一些国家里，驾驶员严格按照顺序行驶，不 抢道，不乱插；行人认真遵守交通法规，过街走人行横道，即使无车也 等绿灯行。道路不宽，但交通畅通，有效地减少了汽车的排放污染。国 家应该严格执行环境质量标准，汽车排放标准、污染物控制标准等
等。加强对在用车辆的检测，超标车辆严禁上路行驶。动员每一个公 民从自已做起，从家庭做起，人人承担起保护环境的责任和义务。
近年来，发动机进气系统采用多气门、可变进气管、进气涡流ｆＵ 控系统和立式进气道等新技术，加强进气涡流和压缩涡流，提高允 气系数，通过进气运动形成尽可能均匀的混合气，以控制冷起动时 的排放。
３．１．３采用机内净化技术 机内净化技术的核心是对发动机燃烧过程进行优化，通过改进 发动机本身的设计和不断优化燃烧工作过程来降低排放，主要措施 有汽油机直喷技术（ＧＤＩ）、空燃比控制、燃烧控制、点火正时控制和 可变配气定时、废气再循环控制系统（ＥＧＲ）等，这些措施大部分通 过精确的发动机电子控制技术来实现。 ３．１．４采用排气后处理技术 通过机内措施来降低污染物的排放有一定限度，因而各国都先 后开发排气后处理技术，即在废气排人大气前，在不影响或少影响 其它性能的同时，降低有害废气的排放。 通过催化反应降低汽油机排放的核心是研制高性能催化剂。全 面提高催化转化器的性能，还需促进载体及精确控制空燃比等技术
加，汽车也给人们带来了危害，即排气污染。对人们特别关注的生活
空间的净化、环境的净化形成了矛盾，而且有愈演愈烈之趋势。因 此，研究和解决汽车排放污染已引起世界各国的重视。
６０年代末，世界上大气污染最严重的国家是美国和日本，在美 国，汽车数量已达２．１４亿辆，汽车排到大气的污染物占大气中污染
物总量的６０％，成为美国最大的大气污染源。据１９６８年调查，美国 洛杉矶有汽车四百万辆，该市每天排人大气的污染物约为９８６０吨，
２００５年德国将生产油耗１ｕ１００ｋｍ的轿车，有害气体及ｃＯ：的排放 将大幅度降低。欧洲将执行Ｅｕ一Ⅳ标准，并向Ｅｕ—Ｖ进军；美国将 执行Ｔｉｅｒ２标准，达到低排放（ｕＬＥＶ）和超低排放（ｓｕＬＥＶ）。未来 的汽车动力主要采用现代增压直喷柴油机、混合动力驱动系统、复 合火花点火汽油机、氢燃料电池和均匀充气压燃（ＨｃｃＩ）发动机。