汽车排放控制研究论文

摘要：我国对在用车尾气排放检测已进行了20年，现行的检测方法已难以跟上国内一些大城市环保加严的需要，国外更先进的“简易工况检测法”强烈地吸引着我们。本文就传统的检测方法及其弊端、国外简易工况法和我国关于简易工况法的政策、标准与发展现状等方面进行综述与介绍。 一、为什么要对在用车进行尾气检测 上世纪80年代以来我国汽车保有量迅速增长，机动车造成的空气污染不断加重，在大城市中尤为突出，引起了社会公众的广泛关注。 国外成功经验表明，有效控制汽车污染需作好两方面的工作。一是实施新车排放法规，从新车开始就控制好污染物的排放水平；二是对在用车搞好监管，实行车辆排放的检测／维护制度（I／M制度）。前者是机动车低污染的前提条件，后者是为了保证车辆排放处于正常状态。 由于以下原因，对在用车的排放检测成为十分重要： 为保证在用车处于良好的技术状态，把那些高排放“病”车抓出来，我国强制实行尾气年检，不合格者进行调修、保养，达标后方可行驶。 二、国家现行的检测方法 我国对在用车的尾气检测是在实施年检制度中执行的。通常用的检测方法，汽油车为怠速法（或双怠速法），柴油车为自由加速烟度法。都属于无负载检测法，测试价格便宜，试验方法简单快捷。 1.汽油车怠速检测法 什么是怠速怠速工况是汽车多种工况的一种，指车辆变速箱位于空档、离合器为接合位置、发动机油门松开、低速空转的状态。在汽车启动后的稳定、暖机时，十字路口等红灯及交通堵车时，汽车为怠速工况。怠速检测主要用于在用车。对于新车主要用于车间新车下线后的检测。 测试方法发动机由怠速工况加速至额定转速，维持60s后降至怠速。将取样探头插入排气管中，维持15s后开始读取30s内的最高值和最低值，取平均值。 怠速检测特点只能反映车辆怠速状态下空负荷排放情况，这时发动机为贫氧偏浓燃烧，主要产生CO和HC，产生少量或不产生NOx。操作方便快捷，价钱便宜。广泛使用于检测场车辆年检、环保部门进行路检以及修理厂对车辆的检修工作等方面。帮助环境监管人员、车辆维修人员判断发动机是否处于正常的工作状态。 车辆正常的排放范围正常排放的范围见表1。可以看出，标准限值很宽松。如果排放接近或超标，说明发动机严重偏离正常燃烧。应当尽早检修和保养。 怠速检测法传统的怠速测量法有很大的局限性，一些国家为了监控因化油器量孔磨损、或因催化器转化效率降低造成的汽车排放恶化，近年来，普遍采用双怠速测量方法。ISO3929标准中也相应制订了双怠速测量法。为满足我国需要，GB／T3845－93《汽油车排气污染物的测量（怠速法）》将ISO3929中的双怠速测量程序列于附录C，供各地环保系统参考使用。据此，北京市1994年就发布了汽油车双怠速污染物排放标准。 对于电喷加三元催化器汽车，需用五气分析仪，由测量尾气中的O2含量给出空气过量系数（λ）。发动机为高怠速转速时，λ应为±（或制造厂规定的范围）。

这个能帮到你吗？汽车排放控制技术的研究 作者：中国发动… 内容提要：本文分析了汽车排放污染与人类生存环境的关系，介绍了应从发动机燃烧、结构设计、燃料提供等技术及加强车辆维修保养、开发新型环保汽车等措施着手，控制汽车排放，减少大气污染。 关键词：汽车 排放控制 污染 汽油机 随着汽车工业的不断发展，汽车的保有量不断增加，汽车在给人类带来方便的同时，也对人们的健康和社会环境造成了危害。 随着我国国民经济的持续快速发展，大城市大气环境污染变得日益突出。北京、广州、上海、重庆等大城市，单车污染物排放量较大，导致市区的大气污染以机动车为首要污染源。据环保部门的研究结果，北京市机动车排放对大气污染物中CO、HC、NO的分担率分别为、和46%；上海市中心地区机动车排放对大气中CO、HC、NO的分担率分别为86%、96%和56%。许多国家的大中城市的空气污染有五成以上来源于汽车所排出的废气。人类的生存环境已经遭到严重污染，生态平衡日趋恶化，且直接危害到人们的健康，而汽车已成为主要的污染源。因此，必须严格控制汽车的排放污染，研究汽车排放污染的防治技术也成了当前的重要课题。下面笔者对控制汽车排放污染的技术措施作一些介绍。 1 汽油机排放控制技术 面对日趋严格的排放法规，汽车排放处理技术的发展也日新月异，汽油机排放控制技术主要有以下几种。 冷机时稀薄燃烧 发动机冷机时，催化剂活性较差，不利于降低HC的排放。这时，降低HC的排放成为主要课题。在采用的方法中，稀薄燃烧技术最为有效。为保证空燃比(A/F)的稀薄化，在进气口内设置涡流控制阀，改善发动机进气系统，提高充气效率；改进发动机燃烧系统，合理组织燃烧室内的气体流动，促进火焰传播，改善着火稳定性，使发动机在稀混合气下维持稳定燃烧，从而降低HC的排放量。 减少未燃HC 活塞的第一道环岸脊(指第一道环槽至活塞顶之间的区域)和气缸壁之间，燃烧的火焰不能达到，此区域内的未燃HC直接从气缸内排出。提高第一道活塞环的位置，即减小第一道活塞环岸的高度，可以减少活塞环与缸壁间的容积，从而减少未燃HC的排放。 为减少活塞环槽的磨损，一般情况下，对活塞表面实施氧化铝镀膜处理，但由于在活塞表面易形成许多细孔，被吸附的HC在发动机排气行程时排出机外。为解决这一矛盾，在对活塞表面实施氧化铝镀膜处理时，只对活塞环槽进行处理，活塞顶面不进行处理，有利于进一步降低HC的排放。 未燃HC的吸附净化 以沸泡石等为主要成分，作为HC吸附剂，在催化剂活化前吸附HC，是减少未燃HC的有效办法。吸附剂最重要的性能是对HC的吸附率，吸附剂含碳原子越多，吸附率越好。对HC吸附层，可以对三元催化层涂覆HC吸附催化剂，吸附的HC随着排气温度的升高而自动脱离，通过表面催化层进行净化。目前，HC从吸附层脱离起始温度要比催化层的活性温度低，脱离初期对HC净化有一定困难，有待于今后通过材质改良、结构及温升特性的改进来进一步提高其净化性能。 提高催化剂的早期活性 为促使催化剂的早期活性，有效的方法是提高其升温特性和降低其活性温度。提高升温特性的主要方法是采用双重排气管和使用“薄壁式”催化剂载体。合理选择低温特性好的贵重金属，如在催化剂中提高铂的含量，同时提高空燃比的稀薄化，是降低催化剂活性温度的有效手段。 催化剂强制加热 使用电加热催化剂(EHC)和在排气管内利用排放气体的燃烧产生的热量，促使催化剂升温，即排气燃烧器(EGC)能进一步提高催化剂的早期活性。EHC采用电流预热的方法，可使金属载体的催化器在发动机起动后的5～10s内达到催化剂的起燃温度，从而减少起动后最初几分钟内的有害物的排放。EHC已达到实用化水平，但其电气系统较复杂。EGC的原理是在发动机起动后，在浓空燃比状态下产生的CO等可燃成分与二次空气供给的氧气相混合，形成可燃混合气，在排气系统中设置排气燃烧器，通过火花塞点火装置，点燃未燃混合气，利用燃烧产生的热量提高催化剂的早期活性，同时还能燃烧净化发动机起动后的未燃HC成分。EGC技术虽然处于研制阶段，但其催化转化效率高，大有超过EHC之势。 废气再循环 废气再循环(EGR)是目前常用于控制内燃机NOx排放的有效措施之一。它把一定数量的废气引入发动机的进气系统，使发动机混合气中惰性气体(H2O、N2和CO2)的比例增加。由于这些惰性气体有较高比热，使经再循环废气稀释的混合气的比热增高，致使发动机最高燃烧温度下降，由于再循环废气对新混合气的稀释，降低了混合气中氧气的浓度，因而废气再循环破坏了NOx的生成条件，从而有效抑制了NOx的生成。这种排气净化技术同样适用于柴油机。

随着轿车技术的快速发展，电子技术在轿车中得到了广泛的应用。自20世纪80年代以来，由微机(ECU)控制的电子燃油喷射系统、电子点火系统、电控防抱死系统、电控自动变速器匹配的轿车成了轿车工业发展的主流和方向。我国为了控制尾气排放和节约能源，2001年5月份颁布了在47个主要城市禁止出售6座以下化油器式轿、客车的法规。这将对我国汽车工业的发展起到积极的推动作用，同时对维修人员也提出了更高的要求。下面结合日常维修电控轿车的实践经验，讲几点诊断、检修技巧。电子控制系统检修技巧 1．电子控制器(ECU)是精密器件，虽然许多故障现象都可能与ECU有关，但其故障率很低，因此不要轻易处置ECU，更不要随便打开ECU盖。 2．电路断路或接触不良是电子控制系统常见的故障，除了某些线路断脱、插接器松动等故障可以用直观法检查外，须用高阻抗万用表检测有关测量点的电压和电阻来判断故障部位，不能用刮火的方法检查线路是否通断。因为在刮火时，电路中的自感线圈产生的瞬间电压会击穿电子元件。 3．在点火开关接通的情况下，不要进行断开任何电器设备的操作，以免电路中产生的感应电动势损坏电子元件。当断开蓄电池时，须注意以下几点：①必须关闭点火开关；②检查自诊断故障代码是否存在；③牢记带防盗码的音响设备的密码。 4．蓄电池断开装复后，如果出现发动机工作状况不如以前时，先不要随便更换零部件，因为这种情况可能是由于蓄电池断开后，将E—CU的“学习修正记忆”消除的缘故。待发动机运行一段时间，ECU自动建立修正记忆后，发动机工作不良状况会自动消失。 5．在对车辆进行电弧焊修理作业时，一定要断开ECU与蓄电池的连接。若在靠近ECU处进行焊接修理时，应将ECU盒移走。燃油喷射系统维修诊断技巧 1．对于电控燃油喷射系统来说，进气系统漏气对发动机工作的影响远比对化油器式轿车的影响大。因为在电控燃油喷射式发动机上，漏气不经空气流量计计量，对空燃比的影响很大。因此，遇有发动机工作不良时，应注意检查空气流量计、节气门体、辅助空气阀、怠速稳定阀及废气再循环阀等有无松动，空气软管及其接头有无破损、漏气。 2．发动机熄火后，输油管中还存有一定压力的燃油，所以拆卸油管时应防止燃油喷出而造成危险。 3．输油管路中的密封垫圈为一次性的，装配时应重新更换，切勿重复使用。 4．安装喷油器时，注意不要损坏新更换的O形圈，以免影响喷油器密封性。安装时，应用燃油先润滑O形圈，切勿采用机油和齿轮油等润滑。 5．在检查喷油器喷油性能时，一定要清楚喷油器是高电阻型还是低电阻型。高电阻型的电阻一般为12～14欧，可以直接接蓄电池来进行喷油器喷油性能试验。但低电阻型喷油器电磁线圈的电阻一般只有2～3欧，直接接蓄电池会因电流过大而烧坏喷油器，须采用专用连接器与蓄电池连接。若采用普通导线，则需串联一个8～10欧的电阻。 6．空气流量传感器为精密部件，对发动机工作性能影响很大。在拆下空气流量计时要稳拿轻放，不要解体空气流量计，以免损坏或影响其检测精度。清洁空气流量计时，切勿用水或清洗液冲洗。 7．空气流量计上的调整螺钉是用于调整怠速时一氧化碳的含量。一般情况下不应去动它，调整不当将会引起发动机的动力下降，油耗增加。 8．水温传感器长期使用后，性能会发生变化，使水温信号发生错误，这会对燃油喷射、点火时间及燃油泵的工作等造成不良影响。而水温传感器这种性能参数的改变(并非短路或断路)往往不被自诊断系统所识别。因此，当发动机工作不正常(如不能起动、怠速不稳、油耗增加等)，而故障自诊断系统又未指示水温传感器故障代码时，不要忽略对水温传感器的检查。 9．检修氧传感器时，要注意不要让氧传感器跌落碰撞其他物体。更换时，一定要用专用的防粘胶刷涂螺纹，以免下

前不久《科技文摘报》第一版刊出《汽车尾气颗粒可让人折寿二年》。这则信息来自于2004年11月29日参加签订联台国《远距离越境空气污染公约》缔约方代表们的会议。会上，国际应用系统分析研究所的科学家马库斯·阿曼指出，由化石燃料燃烧所产生的漂浮颗粒对人体健康十分不利。阿曼说，这些微粒极其微小，直径小于400纳米，但它却能“缩短欧洲人约8个月的预期寿命”。在一些欧洲工业化程度较高的国家如比利时、荷兰、卢森堡及意大利的北部等地，人们所受到的污染更加严重。预期这些地方人的寿命可能会减少二年。 大气污染与汽车尾气排放紧密相连。这是由于目前汽车的主流动力源仍是化石燃料——石油。把从加工石油获取的汽油，柴油在汽车发动机中燃烧，将汽、柴油的化学能转化为机械能，推动汽车奔跑，实现了人类期盼的快速行走。然而，在汽车中，燃烧的汽油、柴油排放出的废气却造成了当今全球大气污染中产生的“臭氧空洞”、“酸雨”和“温室效应”。 汽车排放出的氮氧化合物(NOx)与碳氢化合物(HC)在强烈阳光下发生光化学反应，产生低空臭氧和光化学烟雾，严重危害人类健康。 汽车排放出的一氧化碳(CO)与人体血液中血红素的亲和力比氧气要大21倍。当人体内一氧化碳血红素占到人体总血红素的20％时，人就会感到头疼、头晕，出现中毒。当占到人体总血红素的60—65％时，人即会死亡。 汽车排放的碳氢化合物(HC)中苯和多环芳烃物质目前被证明是致癌物质。 汽车排放出的氮氧化合物(NOx)，特别是NO2是一种毒性很强的具有刺激性气味的红褐色气体。在浓度为百万分之五(5ppm)时就对人的呼吸系统和免疫系统有很大的危害，若其浓度超过100ppm。人在其中只要生活0．5—1．0小时就会得肺水肿而死亡。此外，汽车排放的NOx与SOx是造成酸雨的重要祸首。 汽车排放，特别是柴油车的排放重点是 NOx和颗粒。其中颗粒是可溶性有机物、碳素粒子，氧化物(SO4-2、H2O、NO3-、PO4-3)及金属杂质等组成。通常，颗粒物易使人造成慢性气管炎；肺水肿，可溶性有机物还有致癌作用。所以，在汽车尾气排放法规中，对颗粒物的排放有着严格的限制。 汽车排放产生的二氧化碳(CO2)是造成大气温室效应的主要原因之一。目前欧洲汽车制造商生产的汽车CO2排放已达到165克／公里的先进水平。然而，按此算一算，全球拥有8亿辆汽车每天行驶，那每天排放出的CO2就是一个惊人的数字。 2003年我国汽车产量为444．39万辆，保有量达2382．93万辆，摩托车产量为1450万辆，保有量达5929万辆，农用车产量为290万辆：保有量达2400万辆。就这一年，全国机动车碳氢化合物(HC)排放达836．1万吨，一氧化碳(CO)排放达3639．8万吨，氮氧化合物(NOx)排放达549．2万吨。按165克／公里的CO2先进排放水平算，2003年我国机动车CO2排放高达一亿多吨。 首都北京汽车排放对大气污染的贡献率占氮氧化合物(NOx)的73，6％、占一氧化碳(CO)的73．5％、占有机物的47．6％。在通常的静风、高温、低气压条件下，汽车排放出的二氧化硫(SO2)，氮氧化合物(NOx)气态的相当一部分，迅速发生化学反应，生成硫酸盐、硝酸盐，就成了颗粒物，北京的汽车排放对可吸入颗粒物的浓度贡献率高达23．3％。 我国从1983年起对汽车尾气排放开始立法，到2004年7月1日全国才开始实施相当于欧11的汽车尾气排放标准，预计在2005年北京将率先实施欧川排放标准。要达到欧川的汽车排放水平全国的实施也只能在2008年。 与将要执行汽车尾气排放欧IV标准的欧盟国家相比，居住在大中城市里的囤人因汽车尾气排放而折寿的平均年限可能远不至二年。因此，我们在全面奔小康，迅速发展和崛起时，必须十分重视汽车的尾气排放。为了保护我们的生存环境，关爱生命健康，必须严格限制汽车尾气排放。 严格汽车排放 关爱生命健康 冯明星