控制机动车污染排放要与其约燃料采取统应对战略.docx

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控制机动车污染排放要与其约燃料采取统应对战略

控制机动车污染排放要与其约燃料采取统应对战略

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控制发动机污染物排放要与

节约燃料采取统一应对战略

作者：

节能减排勇士

控制发动机污染物排放要与节约燃料采取统一应对战略

随着我国社会经济快速发展，发动机保有量的迅速增长，能源消耗同时迅猛增长，温室气体和空气污染物也随之快速增加，从同一源头上解决这三个问题不但能减少浪费、缓解能源紧缺，而且可同时缓解气候变化和大气环境污染难题。

机动车是现代生活、现代经济建设和国防必不可少的生产、运输工具，它使人们的社会生活发生了显著变化。

但是机动车上的发动机在其将物质能源转化动能过程中，一方面一次性消耗着大量不可再生的矿物燃料，使全球能源走向枯竭，危机着人类子孙后代，另一方面产生大量温室气体及污染物，使人类赖以生存的气候环境发生了急剧变化，全球平均气温快速升高，自然灾害连绵发生，部分地区大气受到严重污染，直接危机着现在人类健康。

目前我国发动机消耗燃料状况

截至2011年6月底，我国民用机动车总保有量达217115469辆，其中，汽车（含三轮汽车和低速载货汽车）保有量为98463234辆，摩托车102357129辆，挂车1613434辆，上道路行驶的拖拉机14657550辆，其他机动车24122辆，加上农业机械动力、各种工程机械动力、军用车辆及机械动力、各种舰船、内燃机火车、内燃发电机组等，这些发动机年耗费大量原油，使我国成为世界第二原油消耗大国。

2011年我国原油消费总量4.68亿吨，其中60%以上即2.8亿多吨原油被发动机烧掉，按2011年我国进口原油平均价格每吨737美元计算，一年被发动机烧掉20636亿美元。

如果发动机采用节约燃料技术，按10%节约，一年可节约2800万吨原油，价值2064亿美元，这样一方面直接增加两千多亿美元社会财富，又为进口原油节约支付外汇两千多亿美元，还延长了不可再生能源使用年限，造福于我们子孙后代，另一方面少生成温室气体、有毒有害污染物及悬浮颗粒一亿多吨，对缓解气候变暖，保护空气质量有巨大作用。

因此，在全国范围内推广发动机节约燃料是硬道理。

发动机排放物成分及生成原因

发动机工作时排放物的来源有三处：

从排气管排出的废气，主要成分是CO2（二氧化碳），其余为有毒有害污染物（即尾气），其中CO（一氧化碳）占尾气总量的70%、HC（碳氢化合物）、NOX（氮氧化合物）和其他铅化合物、硫化合物、碳烟等，尾气多以固体悬浮细颗粒形式存在。

从活塞和气缸之间泄漏至曲轴箱，再由曲轴箱通气管排出的HC可燃气体。

从油箱及油管接头等处泄漏的HC可燃蒸汽。

发动机工作产生的大量CO2气体像一层厚厚的玻璃，把地球紧紧包围起来，吸收了地面放出的长波辐射，使太阳短波辐射透过大气层直射地球表面，把地球变成了一个大暖房，加速了地球两极和高原冰川融化，海洋水含盐比例降低，平均温度升高，改变了地球原有规律，使地球大的自然灾害频发。

为此，减少发动机CO2排放数量，我们人类必须马上行动并采取有效措施，降低发动机的燃料消耗。

发动机排放的污染物CO是燃料不完全燃烧的产物，是发动机燃烧室缺氧或发动机温度低所造成，在发动机工作温度低，混合气较浓、混合不均匀及雾化不良时，CO生成更多；HC是燃料未经燃烧而排出的气体，主要是发动机工作温度低，使混合气形成条件不良所造成。

碳烟是柴油分子在局部缺氧处裂解或聚合生成，在发动机工作温度低，柴油雾化不好，混合气浓度大，碳烟产生最多；NOX是燃料在燃烧过程中高温条件下生成的，在混合气中氧气局部浓度越大，燃烧温度越高，燃烧反应时间越长，NOX生成的数量越多。

总之，发动机产生的有机污染物均是因目前发动机工作温度不良所产生，故控制好发动机工作温度，为燃料在发动机燃烧室内充分燃烧创造良好条件，使发动机不产生或最大限度少产生CO、HC、碳烟、NOX等污染物，从而既节约了燃料，提高了发动机动力，又解决了发动机尾气污染物排放难题。

京城大气污染物来源、危害及解决重心

自2011年10月持续的灰霾天气多次笼罩京城乃至华北地区。

灰霾是大气中所含固体悬浮颗粒物超过一定浓度，使空气能见度降低的一种天气现象。

空气质量监测设备监测证实，京城的灰霾主要来自发动机所燃烧的矿物燃料排放出的污染物，这些挥发性有机污染物以其细颗粒形式漂浮在大气中，具有在大气中停留时间长，输送距离远的特点。

气象学家和医学专家认为，由细颗粒物造成的灰霾天气是人体健康的大敌，其中直径在0.5-5微米（pm0.5-pm5）之间的飘尘对人的危害最大，它可直接到达肺细胞组织而沉淀，并进入血液送往全身。

细颗粒物表面有各种有毒物质，进入人体后可引起呼吸道、心肺等多方面疾病。

世界卫生组织（WHO）认为，空气中pm2.5年平均小于10微克/m³是安全值，从美国国家航空航天局2010年9月公布的全球空气质量地图展示，北非和中国华北、华中、华东是全球pm2.5最高地区，pm2.5密度指数高于50接近80微克/m³，这些地区的人们的健康已经受到严重危害。

然而，华北、华中、华东也正是我国经济最发达地区，发动机保有量最多，因此，解决这些地区的发动机排放污染物已到刻不容缓地步。

全球空气质量地图（红色即PM2.5密度最高）

北京现在汽车总保有量约500万辆，其中大、中型车辆占14%（约70万辆），其耗费燃料及排出的污染物占总耗燃料及总排放物的70%左右，排放悬浮颗粒物占总排放悬浮颗粒物的90%左右。

因此，首先降低大中型车辆发动机燃料消耗，减少大中型车辆发动机污染物排放是解决首都地区空气污染的重心。

决定发动机消耗燃料、排放物数量及质量条件

发动机耗费燃料及排放数量和质量与两大因素有关，首先是受发动机本身的客观因素影响，由三大条件所决定：

①发动机工作温度，②燃料品质，③发动机制造技术水平及机械性能良好程度，三者相辅相成。

当发动机制造技术水平及机械性能良好，燃料品质较高，工作温度控制好情况下，发动机燃料消耗最低，产生的排放物最少，不产生或极少产生污染物，排放物较清洁。

这三个条件之一不好，都将增加发动机的燃料消耗及排放数量增加和排放质量下降，反之，三个条件之一较好，发动机燃料消耗都会降低及排放数量减少和排放质量提升。

与发达国家相比，目前我国燃料品质及发动机（尤其大中型发动机）制造技术水平较低，加上发动机工作控温不好（发达国家大中型发动机控温技术也没有大的突破），自然我国目前发动机燃料消耗会高，排放物数量会大，排放的污染物会多。

鉴于我国目前燃料炼制及发动机制造技术不能马上提升情况，就要采用强制报废老旧发动机，减少从活塞与气缸之间泄漏至曲轴箱而排出的HC燃烧气体，减少从燃料箱及管接头等处泄漏的HC燃烧蒸汽，在发动机上采用国家重点新产品（2007GRB10018）内燃机温度控制器（即发动机智能控温系统）技术，改造我国目前现有大中型发动机冷却方法，将发动机的工作温度始终控制在最佳温度范围内，解决因发动机工作温度不稳定导致的CO、HC、NOx、碳黑等污染物的产生，使CO、HC及碳烟在发动机燃烧室及气缸内燃烧干净，转化为发动机动力，从而使发动机既节约燃料又减少了温室气体排放数量及提高了尾气排放质量。

其次是人为因素，即发动机超负荷工作或操纵者瞬间向发动机猛加燃料所致，此因素通过控制超载，提高发动机操作者的操作水平便可解决。

排气净化装置存在着诸多缺点

采用发动机排气再循环系统及三效催化转换或柴油机微粒过滤器解决发动机污染物排放不是最佳解决问题方法，与发动机智能控温系统技术相比存在诸多缺点：

①不能使发动机节约燃料，也就不能减少从排气管排出的排放物数量;②不能把CO、HC及碳黑转化成发动机动力；③CO、HC经催化后产生CO2增加了温室气体排放；④增加了排气阻力，降低发动机动力；⑤设备发生故障，失去作用，污染物照常生成，操作者无法知道设备处在什么工作状态，更不知道污染物产生及排放情况；⑥三效催化转化器使用条件相当严格，使用的汽油要无铅，排气管温度要超350℃，混合气符合理论比值，否则催化转化器不进行催化反应或还原反应进行不完全，而我国现实状况，汽车使用汽油不能保证都无铅，发动机排气管温度不能保持在350℃以上，尤其在市内运行的车辆，油门小，发动机转速低，排气管温度也低，发动机在寒冷季节工作，排气管温度更低，因此，采用催化转化器解决市内运行车辆发动机尾气污染物排放效果不会好，除非人为给发动机加大燃料供入量，才能使排气管温度提高，这个方法会加大燃料消耗，增加废气排出量，更不科学，且现实操控发动机者也不会这么做；⑦柴油发动机采用微粒过滤器清除碳烟微粒向过滤器内的燃烧器喷入燃油，目的是通过二次燃烧烧掉从气缸排出的微粒，这些微粒在汽缸内的高温高压条件下都没燃烧，又怎能在温度和压力都不如气缸燃烧条件的微粒过滤器里燃烧干净呢！

燃烧不净，还产生二次污染，还另外增加油耗，增加废气排量；⑧排气再循环（EGR）系统是汽油发动机通过向新鲜的混合气中掺入发动机排出的废气，由废气中的CO2吸热，降低气缸温度，目的减少NOX生成。

NOX是在发动机高温、过氧情况下生成较多，在正常工作温度下生成很少，其实际情况在市内正常运行车辆的发动机工作温度达不到高温，个别发动机出现高温是存在故障。

然而，向新鲜的混合气中掺入废气，发动机会因缺氧可燃气体不能充分燃烧，尾气中CO、HC及碳颗粒增多，燃料消耗增加，发动机功率还下降。

发动机的最佳工作温度及作用

发动机工作最佳温度是85℃-95℃，在有关发动机书籍或文章中称为动力性和经济性温度，又可称为最佳排放温度。

低于这个温度，汽油发动机（包括天然气发动机）混合气浓度加大，柴油发动机雾化不好，燃料在燃烧室内得不到充分燃烧，部分燃料以细微颗粒状态排出，从而，燃料消耗增大，温室气体及有毒有害污染物增多，发动机功率下降，磨损加大，使用寿命缩短；高于这个温度，气缸内空气稀薄，氧气不足，燃料在燃烧室内也达不到充分燃烧，发动机功率下降，磨损更快，使用寿命更短，燃料消耗增加，废气及污染物（尤其是氮氧化合物）增多。

目前，国内外大中型发动机（除启动温度外）均不能实现始终保持在最佳温度状态下工作，都随着发动机工作的环境温度变化而变化，即当工作环境温度低，发动机工作温度也低，当工作环境温度高，发动机工作温度也高，甚至出现高温、开锅，这是受目前发动机本身控温技术存在缺陷所致。

实现发动机在最佳温度工作的办法

内燃机温度调控器（即发动机智能控温系统），是国家火炬项目（2006GH040224）和国家重点新产品（2007GRB10018）项目，拥有我国自主知识产权的发明专利。

该发明使发动机控温技术发生了质的变化，处于国际领先位置。

该技术已经成功地将微电脑自动控制功能应用到发动机冷却系统控制领域，实现了发动机工作温度智能化控制，不受发动机工作的地域、季节环境温度变化影响，使发动机始终工作在动力性、经济性、排放性最好温度上，从而使发动机燃料消耗更节约，温室气体产生更少，尾气更清洁，发动机更有劲，使用寿命延长，使制造发动机所耗费的材料、燃料更节约。

节能减排勇士

2012-4-17