汽车排放物文献综述

汽车排放物检测及控制技术研究

1．我国汽车排放物研究的背景：

随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，环境质量成为社会特别关注的问题，作为现代社会城市主要污染源之一的汽车尾气也越来越被重视，随着《中华人民共和国大气污染防治法》以及与之配套的汽车排放法规的颁布与实施，我国对汽车尾气排放的控制步入了法制轨道。

2.国内与国外对汽车排放物检测和控制的研究及现状：

现代燃油汽车的主要排放物包含氮氧化物、碳氢化合物、碳氧化合物、硫化物、颗粒物、金属化合物、有机化合物和水等。其中氮氧化合物、一氧化碳、硫化物、二氧化碳、颗粒物都是造成大气污染的原因。影响汽车尾气排放的因素很多，包括汽车燃料品质、近期处理、电子控制水平以及后处理技术等多个方面。所以，对汽车尾气的控制也往往从多个方面进行研究。由于很大一部分排放污染物是在发动机工作过程中产生的，因此改善发动机性能是降低排放污染的忠言措施之一。近年来，世界各国在发动机的设计与制造中投入了大量的财力与人力，采用了计算机辅助设计与制造，应用了稀薄燃烧，可变进气谐振，发动机电控燃油喷射等先进技术，大大减少了发动机的排放污染物。催化净化技术是对发动机排放的气体进行净化处理，进一步降低汽车尾气对大气的污染，目前发达国家大多采用此项技术，我国一些大城市开始推广三效催化转化技术。目前世界上主要国家都出台了与尾气排放相关的法规，大体分为美、日、欧三种排放法规体系。在我国《压燃式发动机和装用压燃式发动机的车辆排放可见污染物限制及测试及方法》、《汽车排放污染物限值及测试方法》、《车用压燃式发动机排气污染物限值及测量方法》中，基本上都采用欧洲排放法规体系。

国外对汽车排放检测及控制的研究已经有几十年的发展，并且取得了很多经验，其检测方法和监测规范也日益成熟，现在主要应用的排气污染物检测方法有：怠速法，无负荷检测法，工况法，其中怠速法虽然易于操作、检测便捷、费用低廉，但其不足十分明显：怠速法应用于早期的车辆上会取得很好的效果，但是当检测电控车、装有三效催化转换器和养传感器的车辆时则不能起到监控排放的

的排放。对于氮氧化物排放较多作用。怠速法检测时车辆无负荷，不能反映NO

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的车辆，其效果不行。无负荷法的突出弊端是在车辆无负荷时进行检测，因此检测结果与车辆实际运行时的排放存在很大的差距，同时检测结果的代表性和真实性也较差。为此美国开发出来简易工况法，将车辆置于地盘测功机上，车辆已规

定车速在地盘测功机上空转，驱动轮带动滚筒转动，底盘测功机按检测标准事先设定的程序通过滚筒向驱动轮施加一定的负荷，来模拟汽车道路行驶的阻力，同时测量汽车排气中的污染物。简易工况法与新车排放认证工况实验相比简化了设备。仪器和试验时间。工况法可以分为四种情况：(1)、稳态加载模拟工况法，该方法是美国西南研究所和SIERRE研究所于1988年共同研究开发的试验方法，其主要是将车辆放置在地盘测功机上模拟汽车以一定车速加速时的道路负荷，测

的浓度，检测结果用浓度表示。(2)、瞬态工况法，该出排放中的HC、、CO、NO

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方法是1900年美国提出的其要求底盘测功机的控制精度更高，排放结果用g/mile表示。(3)、简易瞬态工况法，该方法也是美国首先提出其测试精度表现极好。(4)、加载减速法，该方法是由香港环保署于2000年提出适用于柴油车，其主要是在3个加载工况测试烟度，分别为最大功率点、最大功率对应转速的百分之九十转速点和最大功率对应转速的百分之八十转速点测试[1]。

从20世纪50年代起，国外许多专家、学者对如何控制降低汽油机的排气污染作了大量的研究，也取得了很多的成果，一般对汽油机的控制分为三种：机前控制、机内控制和机外废气净化转化控制[2]。机前控制是指在混合气进入气缸前为控制排放物对燃料、空气所采取的控制方法，其主要对燃油、进气系统作一定的科学的调整，使其排放物中污染物最少。机内净化主要指通过改进内燃机本身的设计和不断完善燃烧过程来降低排放的控制方法，主要有空燃比控制、燃烧控制、点火正时控制、可变配气相位等，这些控制方法大多都是通过发动机电子控制来实现，除此之外还有一些其他机内控制的方法如：无节气门与混合稀燃发动机、缸内直喷、均质燃压等，对机内控制的方法的研究很多也很全面。机外净化是指在汽车的排气系统中安装各种净化装置，采用物理、化学方法减少排气中的污染物。国外很多国家先后开发排气后处理技术，在废气排入空气之前在少影响其它性能的同时来降低有害废气排入大气中的量[3]。现在最好的排气后处理装置

，是目前最有效最现是汽油机用三效催化器，它可以净化废气中的CO,HC和NO

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实的控制方法[4]。

排放较高，柴油机尾气与汽油机相比其特点是CO和HC排放较低，PM和NO

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因此对柴油机来说控制氮氧化物和PM较为重要，国外对其控制主要是机内控制和机外净化[5]。

我国对汽车排放检测与控制的研究较晚些，一些研究院和部分高校为配合地方城市治理汽车尾气污染积极开展了研究，以找出适合于不同城市的排放检测方

法，并且取得了显著成效。清华大学为排气治理作了深入细致的研究，结合北京市车辆运行的特点，研究出来不同的检测方法，该方法目前已成功应用于北京市汽车年检。中国环境科学研究院移动污染源控制基地对常用的排放检测方法，尤其是简易工况法进行了大量试验研究，也取得了很多研究结果，并且已经成功应用于全国汽车检测工作[6]。

虽然国内作了大量的工作，但是起步较晚，基本上跟随国外的研究思路，与国外存在较大的差距：理论基础不完善、不系统、不深入；检测方法与城市的匹配性差等。在控制技术上我国基本状况是：(1)、燃油质量：目前我国的燃油质量与发达国家同标号的燃油质量相比有较大差距，尚不能满足《世界燃油规范》中第二类无铅汽油的要求。(2)、汽油车，我国在1994年10月开始批量生产汽油机电子控制系统，控制尾气排放，缩短了与国外排放控制技术的差距。(3)、柴油车，我国对柴油机微粒排放控制起步较晚，标准也较宽松，目前与发达国家柴油汽车微粒排放控制水平存在较大的差距，

3.我国汽车排放物控制技术研究的趋势：

今后数年内我国可以从几个方面入手提高：(1)、进一步改善燃烧室及活塞组的设计，提高空气利用率。(2)、改善燃油系统的设计，主要包括提高燃油喷射的压力、控制初始供油速率和推迟喷油时间并进行最优控制。(3)、采用增压或增压中冷技术，即可以降低排放又可以改善发动机性能。(4)、应用电子控制技术。(5)、应重视机外净化[7]。

汽车尾气排放及控制已成为世界重要课题，发达国家由于汽车技术研究较早，尾气控制技术已经比较成熟，也取得了重要进展，现在正向着超低排放和零排放迈进，我国由于技术研究较晚目前这方面研究也较少。现在及以后我们对汽车尾气控制措施有很多方面：(1)、代用燃料汽车，除了传统汽车燃料之外的燃料均可称为代用燃料，使用这些燃料的汽车称为代用燃料汽车，如压缩天然气汽车、液化天然气汽车、液化石油气汽车以及乙醇等作为燃料的汽车。(2)、电动汽车和混合动力汽车，电动汽车大致可分为三类：一是传统意义上的蓄电池汽车。二是集蓄电池与燃油动力于一体的混合动力电动汽车。三是燃料电池电动汽车[8]。今后世界各国需继续努力以降低汽车尾气的污染，为地球大气环境净化发挥更大的作用。