浅析我国汽车尾气污染现状与对策论文.docx
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浅析我国汽车尾气污染现状与对策论文
浅析我国汽车尾气污染现状与对策
摘要
汽车尾气排放现状随着汽车工业的迅猛发展，以及各国汽车保有量的迅速增加，汽车在带给人们生活快捷和方便的同时，也给人类带来了许多严重的问题：
如噪声、有害气体排放、大量固体废物产生和交通事故等。
其中汽车排放的废气是一种流动分散污染源，它常常聚积在繁华地带和居民集居的地方。
现代化城市高层建筑物鳞次栉比，使汽车排放的污染物不易稀释扩散，造成局部地区汽车排放物浓度过高。
由于汽车排放物的排放高度在地面附近，处于人们呼吸区域，因此严重污染人类生活空间及呼吸层的同时，还容易形成臭氧层。
例如一辆老式柴油车，一年就可以排放将近8t的空气污染物，在污染大气的同时还影响了人们的身体健康。
简要地介绍了汽车废气污染物的危害性和影响因素，以及废气污染物的控制和治理
关键词：
排放污染；控制策略；控制技术与措施；控制措施
编者
2009年12月
目录
第一章绪论4
第二章汽车排放污染物的成份和危害性5
第三章我国机动车尾气污染控制排放标准7
3.1第一阶段7
3.2第二阶段7
3.3第三阶段8
第四章尾气污染的产生，及防止措施9
4.1当发动机混合气燃烧完全时9
4.2当混合气燃烧不完全9
4.3负荷（以节气门开度表示）9
4.4点火正时-最佳的点火提前角9
4.5废气的检测10
4.6 可燃混合气空燃比的影响10
4.7 点火提前角的影响11
第五章汽车废气污染物的控制和治理12
5.1废气再循环12
5.2二次空气供给12
5.3三元催化净化装置12
5.4无铅汽油13
5.5低硫份柴油13
5.6富氧燃料和燃油添加剂14
第六章如何防止尾气超标15
第七章汽车尾气排放变废为宝16
7.1控制汽车的数量16
7.2严格把关，提高汽油质量16
7.3加快采用先进的汽车尾气处理技术16
7.4推广以天然气为燃料的燃气汽车16
7.5变废为宝16
7.6加强宣传，提高人民环保意识17
参考文献18
致谢19
第一章绪论
本文在分析汽车排放危害的基础上，论述了我国在用汽车尾气排放控制技术研究的现状及汽车排放控制法规，综合描述了目前已经采用的以及未来发展趋势的控制方法与措施，阐述了在用汽车采用的排放检测技术与防治措施的应用及特点包括汽车废气污染物的危害性和影响因素以及国内外常用的废气排放控制技术，从而提出了对汽车尾气污染控制非常有效的几项治理对策。
在当今社会，“环境保护”已成为倍受世人关注的一个词汇。
保护环境，就是保护我们的家。
控制汽车尾气的排放，防治大气污染势在必行。
让我们共同从小事做起，防治大气污染，让天空永远蔚蓝！
第二章汽车排放污染物的成份和危害性
汽车排放污染物中含有大量的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物（NOx）、二氧化硫、铝、碳微粒和其他杂质粉尘等，这些物质对人类和整个生态环境危害极大。
一氧化碳（CO）与人体血液中的血红素有很强的亲和力，使血液丧失对氧的输送能力而产生缺氧中毒。
当环境中CO的浓度超过100ppm（100×10-6）时，人体就会产生头晕、乏力等不适感；随着CO浓度的增加，会进一步产生头痛、呕吐、昏迷等症状；当CO浓度超过600ppm时，短期内会引起窒息死亡。
汽车废气中排出多种氮氧化物（NOx），其中一氧化氮（NO）与人体血液中血红素的亲和力比CO还强，两者结合后会产生与CO相似的症状，一般情况下对人体的眼睛、鼻子、咽喉、支气管和肺部等会带来更大的损害，严重时至人于死地。
碳氢化合物（HC）为燃油未经完全燃烧后排出的气体，具有一定的毒性和易燃易爆的特性，其中的苯类物质又具有致癌作用。
HC与NOx在阳光下极易发生光化学反应，形成以臭氧（O3）和以醛类为主的光化学烟雾。
当O3达到一定浓度时，会令生物在短期内发生高温氧化而脱水死亡；醛类有机物带有毒性，对眼睛和呼吸系统有强烈的刺激作用，严生的会导致中毒死亡。
二氧化硫（SO2）为燃油中的硫燃烧后的生成物，人体吸入SO2后，即产生咳嗽、咽喉肿痛、呼吸困难、胸闷、四肢乏力，进一步会引起支气管炎、肺炎和心脏病等，严重的会导至人畜死亡。
SO2还极易与大气中的水蒸气结合生成亚硫酸烟雾，达到一定积聚量后便形成酸雨，使水土酸化，破坏林木、植物的生长。
故此，应尽量减少燃油中的含硫量。
铅（Pb）为一种有毒的金属，它由燃油中的铅化物添加剂（如四乙铅）经高温燃烧后还原而成的铅微粒。
铅与血液中的血红素结合后，使血红素产生异变。
当血液中的铅含量达到一定的程度时，会积聚于肝、肾、大脑和脊髓中，严重地破坏人体的神经系统和造血功能。
碳微粒和其他杂质粉尘是柴油机的主要排放物，由于其粒径极小，约为0.01～0.2um，能长期悬浮于空气中，易于通过呼吸系统而沉积于肺泡内，极具致癌作用。
铅、碳微粒和其他杂质粉尘等因粒径极小，SO2又具有胶粘性，特别是铅微粒，因无法燃烧，一旦被吸附在催化剂的表面上，便令三元催化净化器丧失催化功能，此即为三元催化净化器的铅中毒。
本章小结
其中给我们影响最深的就是光化学烟雾，光化学烟雾是机动车排出尾气中含有碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化物、臭氧等有害物质，其中氮氧化物与碳氢化物在特定的气温条件，即静风、湿度低、温度高、并在强烈阳光长时间照射时会产生一种复杂的烟雾，这种烟雾叫“光化学烟雾”。
光化学烟雾是由碳氢化合物和氮氧化物在阳光紫外线的作用下，发生光化学和热化学反应后，产生的以臭氧为主的氧化剂及颗粒物混合物。
第三章我国机动车尾气污染控制排放标准
随着汽车尾气污染日趋严重现代城市大气污染主要来源于汽车尾气。
有资料表明，我国各大中型城市汽车尾气排放物造成空气污染占到50%左右，汽车尾气排放立法势在必行，世界各国早在六、七十年代就对汽车尾气排放建立了相应的法规制度，通过严格的法规推动了汽车排放控制技术的进步，而随着汽车排放控制技术的不断提高，又使更高标准的制订成为可能。
与国外先进国家相比，我国汽车尾气排放法规起步较晚、水平较低，根据我国的实际情况，从八十年代初期开始采取了先易后难分阶段实施的具体方案，其具体实施至今主要分为三个阶段。
3.1第一阶段
1983年我国颁布了第一批机动车尾气污染控制排放标准，这一批标准的制定和实施，标志着我国汽车尾气法规从无到有，并逐步走向法制治理汽车尾气污染的道路，在这批标准中，包括了《汽油车怠速污染排放标准》、《柴油车自由加速烟度排放标准》、《汽车柴油机全负荷烟度排放标准》三个限值标准和《汽油车怠速污染物测量方法》、《柴油车自由加速烟度测量方法》、《汽车柴油机全负荷烟度测量方法》三个测量方法标准。
3.2第二阶段
在1983年我国颁布第一批机动车尾气污染控制排放标准的基础上，我国在1989年至1993年又相继颁布了《轻型汽车排气污染物排放标准》、《车用汽油机排气污染物排放标准》二个限值标准和《轻型汽车排气污染物测量方法》、《车用汽油机排气污染物测量方法》二个工况法测量方法标准，至此，我国已形成了一套较为完态的汽车尾气排放标准体系；值得一提的是，我国93年颁布的《轻型汽车排气污染物测量方法》采用了ECER15－04的测量方法，而测量限值《轻型汽车排气污染物排放标准》则采用了ECER15－03限值标准，该限值标准只相当于欧洲七十年代来的水平（欧洲在1979年实施ECER15－03标准）。
3.3第三阶段
以北京市DB11/105－1998《轻型汽车排气污染物排放标准》的出台和实施，拉开了我国新一轮尾气排放法规制订和实施的序曲，从1999年起北京实施DB11/105－1998地方法规，2000年起全国实施GB14961－1999《汽车排放污染物限值及测试方法》（等效于91/441/1EEC标准），同时《压燃式发动机和装用压燃式发动机的车辆排气污染物限值及测试方法》也制订出台；与此同时，北京、上海、福建等省市还参照ISO3929中双怠速排放测量方法分别制订了《汽油车双怠速污染物排放标准》地方法规，这一条例标准的制订和出台，使我国汽车尾气排放标准达到国外九十年代初的水平。
本章小结
与国外相比我国还有一定的差距，比如欧盟委员会在07年通过了提高汽车尾气排放强制性标准的法案，根据欧盟委员会通过的法案，到2012年，欧盟出厂新车二氧化碳排放量应由目前的每公里160克减至每公里120克，其中汽车制造商生产的汽车平均排放标准应控制在每公里130克以内，其余10克的减排量可通过“其他补充方式”实现，如提高空调节能性、改进轮胎及推广使用生物燃料等。
第四章尾气污染的产生，及防止措施
4.1当发动机混合气燃烧完全时
即空燃比适当、密封性能良好、着火条件正常时：
燃料将完全燃烧，产生的是二氧化碳（CO2）和水分，是无害气体。
4.2当混合气燃烧不完全
如空燃比失调、空气格堵塞、缺火、断火、点火系失调、混合不均、发动机温度失调、发动机运转工况突发，都会造成燃油雾化、燃烧条件的恶化，就会产生碳氢化合物HC、一氧化碳CO、二氧化硫SO2、铅化物、炭烟等有害气体。
另外，由于空气中含有近80%的氮气（N2），在燃烧的高温、高压及多氧的情况下将与O2化合成NOX的有害气体。
因此，车主必须留意发动机的整体工况，定期清洁或更换空气格、烯油格，保证理想的空烯混合气；定期保养火花塞（清洁、调整或更换）保证强大的火花；应定期保养化油器或油嘴等；根据整车行驶里程，参照车主手册做好保佑养。
4.3负荷（以节气门开度表示）
１、怠速，小负荷工况一进入气缸的新鲜混合气少，废气量相对增多；应尽量辟免长时间怠速运转发动机，既可减少废气产生，还可以节省燃油，检测时可适当增加大怠速；
2、中度负荷工况-混合气为经济成分一燃油-空气化合较理想，燃烧较完全，CO、HC都减少，但由于高温NOX会增多，应多在中速下行车，减少废气污染及可更大地省油；
3、大负荷工况-混合气为功率成分-空气-燃油混合较浓，燃烧后的压力和温度都较高，使HC减少，但CO、NOX却增加；应避免急加速行车，以造成发动机的工况突变，影响废气排放。
4.4点火正时-最佳的点火提前角
应该是使最大压力出现在上止点后100--150曲轴角处，以获得较高的动力性和燃油经济性。
点火提前角若适当的减少，可使循环的最高温度和最高压力降低，有助于降低HC、NOX的产生；保证理想的点火正时，避免发动机起速慢及突爆现象的出现，而且可减少废气排放。
此外，进气温度、水温等因素也直接影响到尾气的排放。
使用不良的燃油或机油均可令废气排放超标，如汽油的标号与引擎的设计不相符或汽没（柴油）的标号与质量有问题会引致废气大量产生。
因此必须选用适合的和优量扰良的燃油和机油。
4.5废气的检测
（1）按国家标准规定，汽油车废气中的CO和HC，在测量中，测量仪器采用不分光红外线CO和HC气体分析仪。
汽油车尾气污染检测应在怠速工况下，采用不分红外线CO和HC气体分析仪按规定程度测量CO和HC的浓度值。
（2）柴油车尾气的最大污染是排烟，其中以柴油车在全负荷和加速工况时，排出黑色炭烟最为常见，通常是用排气烟度来表示黑烟的发暗程度。
在测量中，测量仪器应采用滤纸式烟度计。
柴油车的烟度检测应在自由加速工况下测定。
如果废气超标，车主会闻到刺激的废气味，感觉到发动机力不足，难起动、加速不良等症状。
4.6 可燃混合气空燃比的影响
空燃比（A/F）对CO、HC和NOx的影响见图1。
在理论空燃比附近，CO曲线有一个拐点，当A/F减少时，可燃混合气过浓，燃油无法充分燃烧，CO生成物便急剧增加；当A/F增大时，氧含量充足，燃油可以充分燃烧，使CO生成量减少，而且比较稳定。
图1 空燃比对有害气体的影响
HC曲线在A/F为17～18附近有一个拐点，此时废气中的HC含量最低。
除此之外，HC的生成量都有所增加。
其原因是当A/F少于17时，混合气过浓，燃烧不彻底，当A/F大于18时，混合气过稀，燃烧速度缓慢同样会出现燃烧不彻底现象，HC都会增加。
NO曲线在A/F为15～16附近有一个波峰，此时生成的NO量最多，除此之外，过浓或过稀的空燃比都会降低燃烧速度和燃烧温度，使NO的生成量都有所下降。
4.7 点火提前角的影响
点火提前角对CO的生成量影响不大，但对HC和NOx的影响较大，其结果。
点火提前角对CO的生成量影响不大，但对HC和NOx的影响较大
随着点火提前角的增大，HC和NOx生成物都会急剧增加，其原因与燃烧时的速度、压力、温度等有关，当点火提前角增大到一定值后，由于燃烧时间过短，HC和NOx生成量便有所下降。
当然，正确的调整点火正时是非常必要的，过迟的点火提前角会使发动机动力下降，油耗增大，工作不稳。
第五章汽车废气污染物的控制和治理
随着环保意识的加强，欧、美、日等一些发达国家对废气排放污染的限制越来越严格，各汽车生产厂都投入巨额资金开展废气污染物的控制研究，早于90年代初，汽油车已基本上普遍采用了电控燃油喷射发动机，使废气中的有害气体大为减少，动力性和燃料经济性均有所提高，再加上其他多种措施的综合应用，使汽油车的废气污染得到了有效的控制。
柴油车用的电控燃油喷射发动机也正在研制，但进入实用阶段尚为时过早。
废气排放的控制和治理主要有如下几种措施。
5.1废气再循环
已查明NOx是燃油在高温燃烧中的生成物。
废气再循环就是根据发动机的不同工况，将废气中的一部分（3%～15%）引入燃烧室，用以降低气缸的燃烧和温度速度，从而进一步减少NOx的排放量。
5.2二次空气供给
二次空气供给系统是在排气管的上段设置一个反应器，通过空气泵、控制阀、单向阀和喷射管等引入适量的新鲜空气，在高温下，令CO和HC在热反应器内继续燃烧（生成H2O和CO2），从而进一步减少了CO和HC的排放量。
有的发动机则向三元催化器提供二次新鲜空气，以使CO和HC在催化器内获得更充分的氧化反应（燃烧）。
5.3三元催化净化装置
三元催化净化器的催化剂为铂、铑、钯和钌等贵金属，其载体的形状分为粒状和片状（见图）。
根据生产工艺的方便性，后者的应用较广泛。
三元净化器的内部结构
铂和钯为氧化剂，使CO和HC发生氧化反应，生成CO2和H2O。
铑为还原剂，使NOx脱氧，还原成N2并释放出O。
后者正好为CO和HC的氧化提供了充分的条件。
三元催化净化器的工作特性是要求发动机处于理论空燃比状态下工作时，才表现出良好的净化效果（见图）。
现代电控燃油喷射发动机的电控系统为了实现对理论空燃比的监测和控制而应用了能检测废气中氧残留量的氧传感器，电控系统接收到氧传感器反馈的信号后便及时调整喷油量，使发动机工作处于理论空燃比状态，从而实现了燃油喷射的“闭环”控制。
三元催化净化器的最佳工作温度为400～800℃，如果同时不配合使用氧传感器时，则很快就会出现早期损坏，寿命大大缩短。
空燃比与净化率的关系
稀土金属也同样具有贵金属的一些特性，用它制成的催化净化器，虽然效果比贵金属差，但价格便宜得多。
而我国的资源相当丰富，目前这方面的开发研制已取得了令人振奋的效果。
5.4无铅汽油
汽油中加入千分之0.1～0.4g四乙铅后便可大大提高汽油的抗爆性能，有利于减少机件的损坏，但铅对人体的毒害非常大，同时也会使三元净化器中毒而早期失效，所以世界各国已严格限制含铅汽油的生产和使用。
我国一直在长期使用含铅汽油，可喜的是，我国已决定2000年将全面禁止生产和销售含铅汽油，推动汽油标号升级。
目前北京、上海、广州、深圳等20多个城市已禁止含铅汽油的销售和使用，为全国推广无铅汽油的使用迈出了第一步。
5.5低硫份柴油
硫主要存留于柴油中，燃烧后生成毒性极大的SO2。
美、欧、日等国家对柴油中的含硫量要求非常严格，限值为0.05%～0.10%。
而我国的炼油技术相对来说较为落后，限值为0.5%左右，与国外的差距甚大。
因此，努力提高我国的炼油技术，降低柴油中的含硫量已成为炼油行业的重要任务
5.6富氧燃料和燃油添加剂
甲醇、乙醇、异丁醇、叔丁醇、乙基叔丁基醚等许多含氧化合物具有很高的辛烷值，是良好的抗爆剂。
汽油中加入少量的含氧化合物可以改善燃料的燃烧性能，可明显地减少CO和HC的生成。
但过量的加入会影响发动机的动力性。
美国AST-MD4814-94标准规定含氧化合物的体积加入量：
甲醇类为2%；非甲醇类为2.75%
第六章如何防止尾气超标
为防止尾气超标，保证汽车燃烧经济性及发挥更理想的动力输出，除了汽车设计上不断改良完善外，汽油车的发展日趋向用电子燃油喷射系统代替化油器系统，以便改良空燃比。
作为车主应作好好保养：
1、定期换机油：
3000-5000公里或3个月
2、定期换燃油格（柴油车还要保养燃油油水发离器）；3000-5000公里或3个月
3、定期清洁或更换空气格，（如果空气格沾附有水平、油迹必须更换；3000-5000公里或3个月
4、养火嘴（清洁、调整、更换），白金火嘴可适当延长，视燃烧情况而定；15000公里。
5、保证理想的空气-燃油混合比（如保养化油器）；15000公里。
6、保证正确的点火正时；1500公里
7、保证车上废气循环控制系统的正常工作，使用合格的汽油，防止废气控制系统的过早损坏；15000公里
8、定期检查曲轴箱通风装置，供油系等，是否有渗漏现像；15000公里。
9、定期检查废气是否超标，每月一次；
10、按照行驶里程，每年做好二级维护，切实保证整车性能。
第七章汽车尾气排放变废为宝
7.1控制汽车的数量
在许多大中城市中，汽车的数量实际已经“超载”。
政府可以用宏观调控的方法提高汽车的价格，适当减少汽车的购买量，促进小型制造汽车的企业的转产，把汽车的数量控制在生态平衡允许的范围内。
同时要使公共汽车、地铁等公共交通工具迅速发展起来，向市民提倡骑自行车、乘坐公共汽车和地铁；公务员更要以身作则，尽量使用公共交通工具，少乘坐私家车，尽量降低汽车尾气排放量。
7.2严格把关，提高汽油质量
现在大多数城市都已禁止使用含铅汽油。
要提高汽车尾气污染物排放标准，严格把关，不能让未达到标准的汽油流入市场。
7.3加快采用先进的汽车尾气处理技术
对不符合尾气排放标准的汽车进行淘汰或改造。
7.4推广以天然气为燃料的燃气汽车
并对燃气汽车进行改造，解决其存在的发动机动了性能下降、储气瓶占用空间大等问题。
7.5变废为宝
方案A.在气缸内的燃料和空气经过压缩，变成高温高压的气体，燃烧后能量仍很高。
设想一下，如果将这些能量利用起来，转化成发动机的动力，既节省了燃料，又减少了废气排放量，实在是一举两得。
方案B.汽车尾气中含有氮氧化物和硫氧化物，如果在尾气排放管上加装一个收集和转化装置，将其转化成工业原料硝酸和硫酸，虽然收集量可能不多，但积少成多，这就在减少对大气的污染的同时对资源进行了回收。
7.6加强宣传，提高人民环保意识
加强对环境保护重要性的宣传，提高人民环保意识，让群众自觉使用公共交通工具，不购买尾气排放量不达标的汽车，坚决不购买、制造含铅、低质汽油。
参考文献
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机械工业出版社
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[7]石生，《电路基本分析》。
高等教育出版社
致谢
本课题研究及论文的撰写是在黄昭明老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。
他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。
从课题的选择到项目的最终完成，黄老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。
两年多来，黄老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向黄老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。
在此，我还要感谢在一起愉快的度过大学生活的07汽车电子班的各位同们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。
在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!
最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们!
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