汽车尾气排放检测及污染物控制手段

谭智 陆新育 陆伸瑞 韦芳兰 谭耀欢 石才将

摘 要：随着我国汽车工业的快速发展和汽车拥有量的快速增长，汽车尾气对大气造成了巨大的污染，其中污染物的主要成分是氮氧化物（NO.）、碳氢化合物（HC）和颗粒物（PM），本文分别对每种污染物的形成、产生的危害以及当前最有效的处理污染方法进行了介绍，并对尚不成熟的新型处理技术予以了评估。

关键词：尾气排放;检测;污染物;控制手段

前言：随着当今汽车科技的高速发展，其尾气却是大气的主要污染源。是当今我们面临的重大课题。在城市大气污染中，汽车尾气排放所占比例已超过 70%，因此，加强汽车排放治理刻不容缓。而且随着汽车保有量的增加，污染物排放总量也日趋上升.汽车排放造成的大气污染严重影响了人们的生活和身心健康。因此，在汽车工业发展和环境保护之间，需要寻求新的平衡。

1、汽车尾气排放污染物简述

首先，排放主要有油箱泄漏、燃料蒸发和排气管排放三种方式，其成分比较复杂，含有上千种化学物质。其组成主要污染物是∶一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）、碳氢化合物（HC）、光化学烟雾等。据有关专家研究的资料表明，汽车尾气成分非常复杂，有一百种以上，其主要污染物包括∶一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）、碳氢化合物（HC）、铅（Pb）、苯并芘（BaP）等，这些污染物不仅污染环境，对人体也有巨大危害。

2、汽车尾气排放检测方法

定期检验汽车尾气，有利于保证汽车达标排放和治汽车污染，是一项行之有效的手段。文中阐述的检测方法为以下三类∶无负荷法、稳态工况法和瞬态工况法。无负荷法主要包括怠速、高怠速法和双怠速法，这三种方法基于汽车无负载时其发动机怠速运转状态下，对尾气的排放规律进行检测。因为怠速法测试得出的结果稳定性好，因此在很多的车管所和车企检测站等部门广泛使用和普及。同样地，这种方法也有缺点，它并没有反映出汽车真实的工况，在发动机是在怠速状态下运行，催化器的工作效率也较低，依据测得的氮氧，化物结果无法准确判断出摧化器的转换效率。为了解决上述问题，双怠速法应运而生，国内许多检测机构采用这种方法。双怠速法也是在汽车空档无负荷的情祝下，发动机加速至"额定转速"的 70%保持 30s，然后保持高怠速 158后，高怠速检测采样 30s，然后维持怠速 15s 后怠速采样303。汽车尾气进行管理时，普遍采用双怠速法，测试方法已经比较成熟，并且易于检测操作。但双怠速法也有一个明显的缺点，当氮氧化物的浓度很高时，则无法测定。工祝法依托底盘测试机，对发动机工作时的负荷进行全真模拟，再检测其排放的尾气。国标《点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法》推荐了稳态工况法、简易瞬态工况法和瞬态工况法三种方法。其中，稳态工况法主要是指加速模拟工况法，主要依据车辆排放性能和交通状况等因素， 实时监测汽车在 25km/h 和 40km/h两个工况下尾气排放状况。瞬态工况法也利用底盘测试机，预先设置车辆工况，并分别对车辆在瞬时运行、停止和启动等状态下进行测试。由于瞬态工况法是基于真实的工况，这种检测方法的效果与新车认证检测结果密切相关，而且瞬态工祝法的测定结果是排放总量，即 g/km，有利于评估大气污染物中汽车尾气所占的比例，其检测方法科学，结果准确度高。但瞬态工况法检测技术难度大与实用的设备复杂，国内尚未使用。为了推广瞬态工况法，国标《点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法》推荐了简易瞬态工况法，该方法大大简化了检测过程，扩大了使用范围。国内大多数的检测站采用简易瞬态工况法，完成检测仅需 195 秒左右，而瞬态工况法则需要 10 多分钟，检测效率明显提升，而且检测技术操作简单，设备花费成本也较低，易于推广使用

3、汽车尾气污染的控制手段

由于汽车运行分散性和流动性突出，因而也给净化处理技术带来一定的限制。除了开发在机内净化技术外，还要大力开发机外净化处理技术。一是控制技术，主要是提高燃油的燃烧率，开发优化发动机;二是行政管理手段，从控制燃料使用标准入手。

3.1 汽车燃油的改用采用无铅汽油，以代替有铅汽油，可减少汽油尾气毒性物质的排放量首先应抓汽车油的改用。以无铅汽油代替四乙基铅汽油。这种汽油使汽车尾气排出的一氧化碳、氮氧化合物、碳氢化合物均会减少。

3.2 掺入添加剂， 改变燃料成分汽油中掺入15%以下的甲醇燃料，或者采用含10%水份的水-汽油燃料，都能在一定程度上减少或者消除 CO、NOx、HC 和鉛尘的污染效果。3.1.3 选用恰当的润滑添加剂-机械摩擦改进剂在机油中添加一定量（比例为3%-5%）石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯粉末等固体添加剂，加入到引擎的机油箱中，可节约发动机燃油5%左右。

3.3尾气后处理技术：尾气后处理在实际中是难以全面顾及的，例如汽油机燃烧均匀混合气时，即使不缺氧，二氧化碳也会在高温下发生热解生成一氧化碳。而由于多种因素造成的HC 排放很难在机内消除，至于NOx排放则和燃烧状态正相关，燃烧进行地越顺利产生的NOx排放就越多，这使得想要通过改变燃烧过程减少 NOx生成遇到了原则上的困难。对干柴油机，不均匀油气混合气的压缩自燃方式很难从根本上显著减少颗粒物 PM的生成，而降低 NOx排放量的措施往往与降低 PM排放以及减少燃油相矛盾，故实际上对内燃机排气后处理往往是寻求一个折中的方案。目前最成功的排气后处理装置是针对汽油机的三效催化转化器。它能在化学计量比下使车用汽油机的CO、HC和NOx排放量削减80%-90%，具体原理是使用贵金属作为基本成分，一般是将铂、钯、铑按不同比例混合，形成具有高催化活性，低起燃温度，抗烧结，抗硫毒化的催化载体，再加上由不锈钢钢板焊接制成的催化转化器壳体后置于燃烧室排气管出口，使燃烧废气经过催化转化为二氧化碳、氮气和水再排入大气。对于柴油机则常使用颗粒物捕集器或颗粒物滤清器以降低柴油机的 PM排放。目前最成功的 DPT是以壁流式堇青石蜂窝陶瓷块为滤芯的颗粒物滤清器，这种滤芯每相邻的两个孔道，一个在进口处被堵住，另一个在出口处被堵住，排气从一个孔道流入后必须穿过随资的多孔性壁面从相邻孔道流出，从而使排气中的 PM沉积在各流入孔道的壁面上。

总结：在如今的国情下，想要解决汽车尾气带来的污染物问题，仅靠提高尾气检测技术和发展尾气处理系统还是远远不够的。要解决好这些间题，一方面要提升发动机相关的技术，另一方面还需要国家来进行宏观的调控，制定相关的行业标准，加大相关法律法规的执行力度。只有这样才能从根本上解决汽车尾气污染问题。

参考文献 ：

[1]龚金科.汽车排放及控制技术【J】人民交通出版社.2012

[2]刘纯旭.汽车尾气治理技术简介【J】科技信息∶ 2008