汽車尾氣排放-曹春陽(yáng)最新07版-副本

1、摘 要汽車是能源消耗和污染物排放的主要來(lái)源。隨著我國(guó)汽車保有量的急劇增加，尾氣排放問(wèn)題日益嚴(yán)重。當(dāng)前我國(guó)汽車尾氣排放水平僅相當(dāng)于發(fā)達(dá)國(guó)家20世紀(jì)70年代中后期水平，汽車產(chǎn)生的大量尾氣排放污染物集中在城市道路中排放。同時(shí)由于我國(guó)城市道路交通路網(wǎng)及配套設(shè)施的相對(duì)落后，不但使交通擁堵問(wèn)題日趨突出，而且使由于汽車排放而導(dǎo)致的環(huán)境污染也日益嚴(yán)重。因此對(duì)城市汽車排放污染綜合控制的研究已成為當(dāng)前一項(xiàng)非常緊迫的工作。論文介紹我國(guó)汽車尾氣排放問(wèn)題的現(xiàn)狀，對(duì)比分析了國(guó)內(nèi)與國(guó)外汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)，介紹了汽車尾氣排放物CO、HC、NOx、微粒(PM)及炭煙的生成機(jī)理，論述了汽車尾氣污染物危害；以汽(柴)油機(jī)及城市運(yùn)行的

2、汽車為研究對(duì)象，用理論分析的方法對(duì)汽車排放污染物的影響因素進(jìn)行研究，主要影響因素內(nèi)容包括過(guò)量空氣系數(shù)a、點(diǎn)火(噴油)提前角、運(yùn)轉(zhuǎn)工況、發(fā)動(dòng)機(jī)的類型等等。最后提出汽車尾氣治理的對(duì)策，包括機(jī)內(nèi)控制技術(shù)、機(jī)外控制技術(shù)、外環(huán)境控制技術(shù)。論文的研究對(duì)我國(guó)城市交通汽車排污綜合控制研究進(jìn)行了有益探索，希望能對(duì)促進(jìn)我國(guó)城市大氣環(huán)境污染的改善，確保城市交通的協(xié)調(diào)發(fā)展具有一定的理論和現(xiàn)實(shí)意義。關(guān)鍵詞：城市交通；汽車排放；控制技術(shù)AbstractCars are a major source of energy consumption and pollutant emissions. With the dramat

3、ic increase in car ownership in China's increasingly serious problem, exhaust emissions. The current level of emissions of automobile tail gas in China is only equivalent to the level of developed countries in the late nineteen seventies, large exhaust pollutant emissions from motor vehicles emi

4、ssions in the city road. At the same time, because of our country city road traffic network and infrastructure is relatively backward, not only makes the traffic congestion problem has become more prominent, and the environmental pollution caused by automobile exhaust has become more and more seriou

5、s. Therefore, study on the integrated control of vehicle emission pollution in city has become an extremely urgent work.The paper introduces the status quo of China's automobile exhaust emissions problem, comparison and analysis of the domestic and foreign automobile exhaust emission standards,

6、introduced the automobile exhaust emissions of CO, HC, NOx, particle (PM) and the mechanism of formation of carbon smoke, this paper discusses the harm of automobile exhaust pollutants; steam (Chai) cars run oil machine and the city as the research object, to study the factors of automobile emission

7、 by the method of theoretical analysis, the main factors include the excess air coefficient a, ignition advance angle (injection), operating condition, the engine type etc. Finally put forward the countermeasure of vehicle exhaust governance, including machine control technology, the machine control

8、 technology, environmental control technology. This paper has carried on the beneficial exploration to the city traffic of our country automobile emission research of integrated control, hoping to promote China's air pollution in city improvement, ensure that has a certain theoretical and practi

9、cal significance of harmonious development of city trafficKeywords: City traffic; Vehicle emission; Control technology目 錄第1章 緒 論11.1 我國(guó)汽車尾氣排放的現(xiàn)狀11.1.1 機(jī)動(dòng)車保有量狀況11.1.2 機(jī)動(dòng)車污染物排放的特征21.1.3 研究主要意義21.2 國(guó)內(nèi)外汽車排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析31.2.1 國(guó)外汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)31.2.2 我國(guó)汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)51.3 研究的主要內(nèi)容7第2章 汽車尾氣排放物的生成機(jī)理及危害82.1汽車尾氣排放物的生成機(jī)理82.1.1 CO的

10、生成機(jī)理92.1.2 HC的生成機(jī)理102.1.3 NOx的生成機(jī)理102.1.4微粒(PM)及炭煙的生成機(jī)理112.2污染物的危害112.2.1 一氧化碳(CO)122.2.2 碳?xì)浠衔?HC)122.2.3 氮氧化合物（NOx）122.2.4 固體懸浮顆粒12第3章 汽車尾氣排放的影響因素分析143.1過(guò)量空氣系數(shù)a的影響143.1.1過(guò)量空氣系數(shù)a對(duì)汽油機(jī)的影響143.1.2過(guò)量空氣系數(shù)a對(duì)柴油機(jī)的影響153.2 點(diǎn)火提前角的影響153.3 運(yùn)行工況的影響163.4發(fā)動(dòng)機(jī)類型的影響183.4.1汽油機(jī)與柴油機(jī)排放特性的對(duì)比183.4.2不同柴油機(jī)燃燒室的排放特性對(duì)比193.5外環(huán)境因素

11、的影響203.5.1城市道路條件的影響203.5.2 交通設(shè)施兩側(cè)工程布局的影響203.5.3 不同交通時(shí)段的影響21第4章 汽車尾氣排放控制技術(shù)234.1 機(jī)內(nèi)控制技術(shù)234.1.1 推遲點(diǎn)火(噴油)時(shí)間234.1.2 廢氣再循環(huán)244.1.3 燃燒系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)274.1.4 提高點(diǎn)火能量和電控汽油噴射技術(shù)274.1.5 增壓及增壓中冷284.1.6 改善噴油特性284.2 機(jī)外控制技術(shù)294.2.1 催化凈化技術(shù)294.2.2 機(jī)外等離子體法凈化汽車尾氣344.2.3 顆粒捕集器及再生系統(tǒng)344.2.4 非尾氣污染物控制技術(shù)354.3 外環(huán)境控制技術(shù)354.3.1 城市交通規(guī)劃管理354

12、.3.2 城市交通控制管理364.3.3 城市交通環(huán)境工程37第5章 總結(jié)38參考文獻(xiàn)38致 謝41附 錄42第1章 緒 論1.1 我國(guó)汽車尾氣排放的現(xiàn)狀在我國(guó)，汽車排放污染大的原因除人口密度大，汽車數(shù)量劇增外，最重要的是長(zhǎng)時(shí)期的高度保護(hù)政策導(dǎo)致的我國(guó)汽車生產(chǎn)技術(shù)和環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)落后、汽車性能差、使用年限過(guò)長(zhǎng)、車用燃油品質(zhì)差等問(wèn)題，資料顯示，我國(guó)的汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)比大多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家落后近10年1，并且執(zhí)行情況參差不齊。即使是達(dá)到我國(guó)排放標(biāo)準(zhǔn)的汽車，其排放的一氧化碳數(shù)量也是歐洲車輛的兩倍左右，碳?xì)浠衔锖偷趸锱欧艛?shù)量是歐洲車輛的3倍以上。與美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)相比，我國(guó)一氧化碳排放量上限高出56%，氮氧化物高出

13、32%，碳?xì)浠衔飫t高出3倍以上。而大氣污染的成本及其造成的損失是極其高昂的。據(jù)世界銀行估計(jì)，因空氣污染導(dǎo)致的醫(yī)療成本增加以及工人生病喪失生產(chǎn)力使中國(guó)GDP被抵消掉5%2。曾經(jīng)我國(guó)某城市對(duì)該市的機(jī)動(dòng)車輛尾氣污染程度作了如下簡(jiǎn)單調(diào)查：該市目前擁有機(jī)動(dòng)車輛13萬(wàn)輛，并以年增率15%的速度增加。機(jī)動(dòng)車年排放一氧化碳4.4萬(wàn)噸，相當(dāng)于該市工業(yè)企業(yè)一氧化碳排放量的46倍。市區(qū)主要交通道路中心點(diǎn)一氧化碳超標(biāo)2倍以上的達(dá)65%，在車流量高峰的時(shí)候，有的監(jiān)測(cè)點(diǎn)一氧化碳濃度高達(dá)每立方米70mg，超標(biāo)6倍。在車流量相對(duì)比較集中的火車站，氮氧化合物測(cè)點(diǎn)平均值為每立方米0.059mg，超標(biāo)0.18倍。因此,汽車尾氣污

14、染日趨嚴(yán)重,現(xiàn)代城市大氣污染主要來(lái)源于汽車的尾氣。有資料表明，我國(guó)各大中型城市汽車尾氣排放物造成空氣污染占到50%左右3，而且對(duì)在用車檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，尾氣排放不合格的車輛占被檢測(cè)車的5060%4。1.1.1 機(jī)動(dòng)車保有量狀況我國(guó)近年來(lái)機(jī)動(dòng)車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，2002年汽車產(chǎn)量325萬(wàn)輛（1995年為145萬(wàn)輛，摩托車1200萬(wàn)輛，農(nóng)用車產(chǎn)量290萬(wàn)輛）2003年汽車產(chǎn)量達(dá)到400萬(wàn)輛。因此，我國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量增長(zhǎng)較快，平均年增長(zhǎng)率接近15%這在城市表現(xiàn)的更為明顯。90年代以來(lái)，北京市機(jī)動(dòng)車保有量平均年增長(zhǎng)速度達(dá)到17.4%廣州市情況與之相近。同其他國(guó)家相比，我國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量狀況有以下幾個(gè)特點(diǎn)5：（1）

15、輕型車特別是轎車增長(zhǎng)速度最快近年來(lái)年平均增長(zhǎng)速度已經(jīng)超過(guò)30%，但同發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)轎車比例仍然相對(duì)較低，僅占總保有量的16%20%，轎車發(fā)展還有很大潛力；（2）柴油車比例較低且大部分為重型車重型柴油車約占重型車總量的50%，而輕型柴油車的比例很低平均在15%以下；（3）部分城市摩托車保有量增長(zhǎng)較快，已成為機(jī)動(dòng)車保有量的重要組成部分；（4）重型車發(fā)展平緩保有量比例呈下降趨勢(shì)；（5）城市中出租車已經(jīng)占到一定的比例，由于這部分車輛行駛里程較大,排放相對(duì)嚴(yán)重，應(yīng)給予充分重視。（6）目前我國(guó)汽車工業(yè)正處于一種良好的環(huán)境中，作為國(guó)家重要生產(chǎn)行業(yè)之一的汽車工業(yè)必將還會(huì)有很大的發(fā)展，我國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量在一定

16、時(shí)期內(nèi)仍將保持高速增長(zhǎng)的勢(shì)頭。1.1.2 機(jī)動(dòng)車污染物排放的特征隨著機(jī)動(dòng)車輛增多,污染物排放總量不斷增加.從我國(guó)典型城市機(jī)動(dòng)車污染物排放分擔(dān)率(排放分擔(dān)率能宏觀上反映機(jī)動(dòng)車排氣對(duì)城市大氣環(huán)境污染的影響)程度的結(jié)果分析，我國(guó)機(jī)動(dòng)車污染物排放有以下特征6:（1）機(jī)動(dòng)車尾氣排放已成為我國(guó)城市大氣污染的主要來(lái)源北京和廣州約80%的CO和40%的NOx均來(lái)源于機(jī)動(dòng)車排放源，中國(guó)100萬(wàn)人口以上的大城市空氣污染類型正由煤煙型向混合型或機(jī)動(dòng)車污染型轉(zhuǎn)化；（2）目前我國(guó)機(jī)動(dòng)車運(yùn)行處于不充分燃燒狀況，其主要原因是機(jī)動(dòng)車運(yùn)行速度低，運(yùn)行工況差，發(fā)動(dòng)機(jī)往往處于富燃料狀態(tài)工作，CO污染物排放量大，CO濃度高；（3）城

17、市氮氧化物濃度均在上升，NOx超標(biāo)已經(jīng)相當(dāng)嚴(yán)重；（4）城市顆粒物污染不容忽視。目前，中國(guó)許多城市的首要空氣污染物是可吸人顆粒物，其濃度超標(biāo)嚴(yán)重，由于可吸人顆粒物能夠直接深人人體肺部故對(duì)健康危害最大，影響更為嚴(yán)重；（5）城市光化學(xué)污染問(wèn)題也日益突出；（6）與國(guó)外城市相比我國(guó)單車排放量高于國(guó)外。當(dāng)汽車處于高速或加速狀態(tài)時(shí)，CO的排放量最大?，F(xiàn)代化城市高樓林立、道路狹窄、交通擁擠，致使汽車經(jīng)常處于低速運(yùn)行或怠速狀態(tài)。所以汽車排放污染物的總量一般都很高，而且不易擴(kuò)散導(dǎo)致城市上空經(jīng)常形成穩(wěn)定的污染層。在人口和車輛密集的地段，污染尤為嚴(yán)重。1.1.3 研究主要意義單車排放量高、污染物排放分擔(dān)率高、污染物排

18、放量大，這些特征在我國(guó)城市交通路網(wǎng)中使得汽車污染對(duì)人體、動(dòng)植物及環(huán)境的危害更加顯著，汽車尾氣的排放量極大地制約著城市交通的發(fā)展。隨著城市汽車保有量的增加，路網(wǎng)容量的日去飽和，城市交通的發(fā)展也日益艱難。當(dāng)然地下交通可作為大城市交通的首選，但畢竟不能取代路面交通。因此如何盡量減少汽車污染物的排放量成為發(fā)展城市交通要解決的首要問(wèn)題，汽車排放污染智力技術(shù)將成為控制城市環(huán)境污染和解決城市交通發(fā)展的關(guān)鍵。因此，本文對(duì)汽車尾氣排放控制技術(shù)進(jìn)行了研究和分析，從汽車排放污染物的生成機(jī)理入手，對(duì)汽車排放污染物的影響因素進(jìn)行了深入細(xì)致的分析研究，根據(jù)影響因素程度的不通，重點(diǎn)對(duì)機(jī)內(nèi)、機(jī)外、外環(huán)境控制技術(shù)進(jìn)行了研究。是

19、對(duì)我國(guó)汽車排放控制技術(shù)的有意探索，為我國(guó)城市交通排放污染治理提供了一種研究方法，這將對(duì)促進(jìn)我國(guó)城市大氣環(huán)境的綜合治理，確保城市交通的協(xié)調(diào)發(fā)展具有一定的理論和現(xiàn)實(shí)0意義。1.2 國(guó)內(nèi)外汽車排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析1.2.1 國(guó)外汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)（1）美國(guó)汽車排放標(biāo)準(zhǔn)美國(guó)是世界上最早執(zhí)行排放法規(guī)的國(guó)家，也是排放法規(guī)最嚴(yán)格的國(guó)家。美國(guó)的汽車排放法規(guī)分為聯(lián)邦排放法規(guī)即環(huán)境保護(hù)局(EPA)排放法規(guī)和加利福尼亞州空氣資源局(CARB)排放法規(guī)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)加州1960年開(kāi)始立法控制汽車排氣污染物，在1963年美國(guó)政府頒布大氣凈化法當(dāng)年，加州便開(kāi)始了控制曲軸箱燃油蒸發(fā)物排放；1966年加州頒布實(shí)施“7工況法”汽車排

20、放法規(guī)，1968年聯(lián)邦采用“7工況法”控制汽車的排放物；1970年加州開(kāi)始控制轎車燃油蒸發(fā)物排放，美國(guó)聯(lián)邦政府從1970年開(kāi)始制定了一系列車輛排放控制法規(guī)，1972年采用LA-4C(FPT-72)測(cè)試循環(huán)，并增加對(duì)NOx的控制，1975年改用LA-4CH(FPT-75)測(cè)試循環(huán)；從1975年起到80年代，美國(guó)排放法規(guī)大幅度加嚴(yán)，特別強(qiáng)化對(duì)NOx的限值，同時(shí)也提高對(duì)HC和CO的控制。1990年美國(guó)國(guó)會(huì)對(duì)大氣凈化法做了重大修訂，對(duì)汽車排放提出了更高的要求。1994年加利福尼亞州制定了低污染汽車排放法規(guī)，將輕型車分為了過(guò)渡低排放車(TLEV)、低排放車(LEV)、超低排放車(ULEV)和零排放車(Z

21、EV)，并且規(guī)定從1998年起銷售到加州的輕型車必須有2%為無(wú)污染排放(零排放)，2001年為5%，2003年達(dá)到10%。同時(shí)計(jì)劃在2004年進(jìn)一步強(qiáng)化汽車排放法規(guī)(SULEV),限值為ULEV的1/4。表1.1是聯(lián)邦轎車排放標(biāo)準(zhǔn)。表1.1美國(guó)聯(lián)邦輕型車排放控制標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施年份測(cè)試循環(huán)COHCNOx19938410.64.119957工況法516.319997工況法344.12001FTP-72283.03.12002FTP-75151.53.12004FTP-7570.412.02006FTP-753.40.411.02007FTP-7 表1.2 美國(guó)輕型汽車排放限值（FI

22、P-75測(cè)試循環(huán)）（g/km）標(biāo)準(zhǔn)名稱實(shí)施年份保證里程COHCN0xTier11994800002.110.16（NMHC）0.251600002.610.19（NMHC）0.37Tier22004800001.060.08（NMOG）0.1241600001.060.08（NMOG）0.124（2） 歐洲汽車排放標(biāo)準(zhǔn)隨著歐洲一體化進(jìn)程以及汽車保有量的不斷增加，歐洲國(guó)家從1993年開(kāi)始推行了日趨嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，而且從1996年起除了日本以外，歐洲共體和大部分汽車工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家都相續(xù)采用了聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)（ECE）的排放標(biāo)準(zhǔn)，這是由于此排放標(biāo)準(zhǔn)具有了實(shí)質(zhì)性的變化；ECE擴(kuò)大了限值有害氣體排放

23、的種類，試驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)更加接近實(shí)際使用條件，規(guī)定了汽車尾氣排放物能夠達(dá)到環(huán)保指標(biāo)的行程，確立了按汽車環(huán)保參數(shù)認(rèn)證的汽車生產(chǎn)穩(wěn)定性和質(zhì)量監(jiān)督統(tǒng)計(jì)的方法等。汽車排放歐洲號(hào)標(biāo)準(zhǔn)（簡(jiǎn)稱歐）是通過(guò)對(duì)ECER83進(jìn)行了2此修改后形成的更加嚴(yán)格的排放法規(guī)，它于1993年正式生效。汽車排放歐洲號(hào)標(biāo)準(zhǔn)（簡(jiǎn)稱歐）從1996年開(kāi)始正式在歐洲實(shí)施，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)使用無(wú)鉛汽油和柴油汽車的排放限值變得更加嚴(yán)格，它既規(guī)定電噴汽油機(jī)和使用氣體燃料以及雙燃料汽車排放的測(cè)定方法外，又對(duì)生產(chǎn)一致性采用了新的檢查辦法。2000年起開(kāi)始實(shí)施歐標(biāo)準(zhǔn)。2005年開(kāi)始實(shí)施歐標(biāo)準(zhǔn)。2008年起開(kāi)始實(shí)施歐標(biāo)準(zhǔn)。各階段排放標(biāo)準(zhǔn)如表1.3。 表1.3歐洲汽

24、車排放標(biāo)準(zhǔn)年份標(biāo)準(zhǔn)汽油機(jī)柴油機(jī)CONOxHCNOxPM1986年1.54.61989年14.00.51992年（歐）2.81.08.00.361996年（歐）0.252000年（歐）5.00.102005年（歐）1.00.080.15.00.022008年（歐）2.00.021.2.2 我國(guó)汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)從下表1.2可以看出，我國(guó)汽車排放控制水平，轎車在2000年達(dá)到國(guó)1號(hào)法規(guī)，在2004年前后達(dá)到國(guó)2號(hào)水平法規(guī)，2010年左右爭(zhēng)取與國(guó)際排放控制水平接軌。2004年7月1日，全國(guó)范圍內(nèi)開(kāi)始實(shí)施“國(guó)”排放標(biāo)準(zhǔn)。2005年12月30日，北京實(shí)施“國(guó)”排放標(biāo)準(zhǔn)

25、，之前已經(jīng)上市并且通過(guò)“國(guó)”標(biāo)準(zhǔn)的車型可以延遲1年安裝OBD。2006年1月1日，北京在全國(guó)范圍內(nèi)率先實(shí)施“國(guó)”排放標(biāo)準(zhǔn)。2006年7月31日，上海市環(huán)保局宣布，上海公交與出租車行業(yè)率先實(shí)施“國(guó)”排放標(biāo)準(zhǔn)。2006年9月1日，中央國(guó)務(wù)院正式批準(zhǔn)廣州實(shí)行“國(guó)”標(biāo)準(zhǔn)。2006年12月1日，北京全面禁止在京銷售未安裝OBD的新車。2007年7月1日，全國(guó)范圍內(nèi)開(kāi)始實(shí)施“國(guó)”排放標(biāo)準(zhǔn)。2008年1月1日，“國(guó)”燃油在北京上市2008年1月1日，在全國(guó)范圍內(nèi)對(duì)重型汽車上牌執(zhí)行“國(guó)”排放標(biāo)準(zhǔn)2008年7月1日，在全國(guó)范圍內(nèi)對(duì)輕型汽車上牌執(zhí)行“國(guó)”排放標(biāo)準(zhǔn)表1.2我國(guó)尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)里程圖年份歐盟韓國(guó)印度中國(guó)

26、新加坡1995歐1歐11996歐2歐11997歐2歐11998歐2歐11999歐2歐12000歐3歐2國(guó)1歐12001歐3歐2歐1國(guó)1歐22002歐3歐3歐1國(guó)1歐22003歐3歐3歐1國(guó)1歐22004歐3歐3歐1國(guó)2歐22005歐4歐3歐2國(guó)3歐22006歐4歐3歐2國(guó)3歐22007歐4歐3歐2國(guó)3歐22008歐4歐3歐2國(guó)3歐22009歐4歐3歐2國(guó)3歐22010歐4歐3歐3國(guó)4歐21.3 研究的主要內(nèi)容1.影響汽車排放污染物的因素分析影響汽車排放污染物的主要因素有:結(jié)構(gòu)因素、運(yùn)行因素、發(fā)動(dòng)機(jī)類型及外環(huán)境因素等四個(gè)方面。具體分析研究各因素對(duì)排放污染物的影響，找出這些因素的改變而導(dǎo)致排放污染

27、物變化的規(guī)律，從而有效地控制對(duì)汽車排放不利的影響因素；2.汽車排放污染控制技術(shù)根據(jù)國(guó)外及我國(guó)對(duì)汽車排放污染物的控制法規(guī)，主要是對(duì)排放污染物中CO， HC，NOx及PM排放量進(jìn)行控制。因而本文也主要是對(duì)這四種污染物的機(jī)內(nèi)控制技術(shù)、機(jī)外控制技術(shù)、外環(huán)境控制技術(shù)加以研究。第2章汽車尾氣排放物的生成機(jī)理及危害2.1汽車尾氣排放物的生成機(jī)理汽車污染物排放量主要和發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣的形成、燃燒及排氣過(guò)程中的化學(xué)反應(yīng)有關(guān)，此外還與燃油的蒸發(fā)等因素有關(guān)。由于汽油車和柴油車由于使用油料不同，發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)、混合氣形成方式和燃燒方式不同，其污染物排放規(guī)律也不同。表現(xiàn)在下列幾方面：（1） 汽油具有很強(qiáng)的揮發(fā)性，而柴油很難揮發(fā)

28、，因此汽油車污染物中有燃料蒸發(fā)排放物，其組分是碳?xì)浠衔铮℉C）。（2） 汽油具有容易與空氣混合，且混合后不易分離的特性。汽油車燃料混合氣的形成是在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室外進(jìn)行的（在化油器和（或）進(jìn)氣管），在點(diǎn)燃之前又經(jīng)過(guò)進(jìn)氣、壓縮過(guò)程，有相對(duì)較長(zhǎng)的混合時(shí)間，因此汽油與空氣可以混合得很均勻，基本不存在局部過(guò)濃或過(guò)稀和液態(tài)油滴的情況，汽油的分子又小，決定了汽油車排放物中顆粒物較少。進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的空氣與汽油的比例基本控制在理論空燃比附近（所謂理論空燃比是指在理論計(jì)算上燃燒1千克的燃料所需要的空氣量，對(duì)汽油來(lái)說(shuō)通常在14.7左右），采用火花塞放電點(diǎn)火燃燒，燃燒速度很快；汽油機(jī)壓縮比低、燃燒最高壓力低、最高

29、溫度高，燃燒后產(chǎn)物發(fā)生高溫離解的傾向比較嚴(yán)重，某些死區(qū)點(diǎn)不著火或在某些工況下斷火，使汽油機(jī)排放物中有較多的一氧化碳（CO）、碳?xì)浠衔铮℉C）。同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)存在很高溫，又導(dǎo)致了氮氧化合物（NOx）的產(chǎn)生的排放。因此，汽油車排放的特點(diǎn)是一氧化碳（CO）、碳?xì)浠衔铮℉C）排放量高，而顆粒物排放量低，氮氧化合物（NOx）排放與柴油車基本相同（見(jiàn)表2.1）。（3） 柴油車燃料混合氣的形成是在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)進(jìn)行的，柴油高壓噴入燃燒室，壓縮著火后進(jìn)行邊噴邊燃燒的擴(kuò)散燃燒方式。這種工作方式，決定了柴油與空氣的混合是不均勻的，不可避免地存在局部缺氧或局部富氧情況。油料在高溫缺氧時(shí)，易炭化形成碳煙。柴油

30、車負(fù)荷的調(diào)節(jié)是通過(guò)改變噴油量來(lái)控制的。柴油車混合氣始終處于比較稀的狀態(tài)下，也就是說(shuō)柴油機(jī)的燃燒室內(nèi)始終存在富余的空氣。這些富余的空氣在高溫作用下容易產(chǎn)生氮氧化物（NOx），而一氧化碳（CO）和碳?xì)浠衔铮℉C）則不容易形成。因此，柴油車排放特點(diǎn)是顆粒物和氮氧化物（NOx）排放量多而一氧化碳（CO）和碳?xì)浠衔铮℉C）排放量少（見(jiàn)表2.1）。此外，柴油燃燒后會(huì)生成一些有臭味的有機(jī)氣體，因此，柴油機(jī)排放中還有臭味。表2.1汽油機(jī)和柴油機(jī)污染物排放比較污染物種類柴油機(jī)汽油機(jī)備注CO (%)0.1-60.0-0.50汽油機(jī)為柴油機(jī)的20倍以上HC (ppm)<500<3000汽油機(jī)為柴油機(jī)

31、的5倍以上NOx (ppm)1000-40002000-4000二者相當(dāng)顆粒物 (g/km)0.50.01柴油機(jī)為汽油機(jī)的50倍因此下面對(duì)這幾種有害排放物的生成機(jī)理進(jìn)行分析。2.1.1 CO的生成機(jī)理燃燒產(chǎn)物CO是最早為人們發(fā)現(xiàn)的污染物之一，他是汽車中有還濃度最大的成分，CO的生成主要是和混合氣的混和質(zhì)量及濃度有關(guān)。燃料燃燒時(shí)不可能全部生成CO2，會(huì)由于一下原因產(chǎn)生部分的CO。1.燃料不完全燃燒 CO是烴類燃料在燃燒過(guò)程中由于缺氧而不能完全燃燒的中間產(chǎn)物，一般認(rèn)為，燃燒反應(yīng)經(jīng)過(guò)的幾個(gè)反應(yīng)過(guò)程為：理論上空燃比A/F=14.7時(shí)，烴類燃料能完全燃燒，生成CO2和H2O:CnHm+(n+m/4)O2

32、nCO2+mH2O （2-1） 理論上空燃比A/F<14.7時(shí)，烴類燃料不能完全燃燒，會(huì)生成中間產(chǎn)物CO:CnHm+(n/2+m/2)O2nCO+m/2H2O （2-2）當(dāng)空燃比A/F>14.7時(shí),氧氣過(guò)剩，排氣中不產(chǎn)生CO，而有剩余的氧氣。2.混合氣混合不均與理論上在富氧狀態(tài)下燃燒（A/F>14.7）時(shí)，排氣中CO不存在，而代之產(chǎn)生O2.但實(shí)際混合氣不可能絕對(duì)均勻，總會(huì)有過(guò)渡區(qū)，加上進(jìn)氣管壁面上有汽油油膜存在，油膜隨著進(jìn)氣過(guò)程邊流邊蒸發(fā)，也會(huì)造成混合氣不均勻，而且由于各氣缸均勻性不等現(xiàn)象，這些都會(huì)產(chǎn)生CO。3.CO2和H2O在高溫時(shí)離解 即使在稀混合氣燃燒時(shí)，有足夠的氧氣，

33、且混合氣混合得很均勻，但由于發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)燃燒后的溫度很高，當(dāng)溫度超2000時(shí)，已經(jīng)生成的CO2也會(huì)有一小部分會(huì)產(chǎn)生高溫離解反應(yīng)：2CO2CO+O2 (2-3)溫度越高，離解反應(yīng)越劇烈，生成的CO越多。H2O在高溫時(shí)也會(huì)分解成H2和O2，H2參加燃燒反應(yīng)，也會(huì)使CO2還原成 CO。2H2O2H2+O2 （2-4）CO2+H2CO+H2O （2-5）綜上可見(jiàn)，一氧化碳在燃燒過(guò)程的原因主要可以歸結(jié)為氧氣的不足，一旦他興城以后，如不能即使的在燃燒過(guò)程中獲得氧氣的補(bǔ)充就不能完全氧化狀態(tài)排除機(jī)外。2.1.2 HC的生成機(jī)理 排氣中的HC是由未燃燒的燃料烴、不完全氧化產(chǎn)物以及燃燒過(guò)程中部分被分解的產(chǎn)物所組成。

34、他是各種沒(méi)有完全燃燒的碳?xì)溲趸锏目偡Q。HC的生成原因比較復(fù)雜，其生成機(jī)理可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行討論。（1）室壁激冷效應(yīng) 汽油機(jī)室壁激冷效應(yīng)是指當(dāng)火焰?zhèn)鞑r(shí)，由于接近燃燒室壁面的一層混合氣被冷卻，火焰到達(dá)燃燒室壁面之前就消失的一種現(xiàn)象，汽油機(jī)氣缸內(nèi)燃料和空氣的質(zhì)混合氣是靠火焰?zhèn)鞑ザ紵?。火焰面前?mm2mm為預(yù)熱層。預(yù)熱層中的燃料和部分氧化產(chǎn)物不能進(jìn)一步氧化轉(zhuǎn)化為燃燒產(chǎn)物，而以未燃烴和含氧碳?xì)溲趸锏男问脚懦?。汽油機(jī)正在正常工作情況下，排氣中的HC主要來(lái)自室壁激冷效應(yīng)的未然烴。（2）燃燒室的縫隙效應(yīng) 火線不能在激冷縫隙內(nèi)傳播的現(xiàn)象成為燃燒室縫隙效應(yīng)。一般在小于1mm的縫隙內(nèi)，如活塞頂部與第

35、一道氣環(huán)之間的空隙混合氣因火焰無(wú)法傳入其中而不能完全燃燒，是HC排放的來(lái)源之一。（3）燃料燃燒不完全 在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，燃料不完全燃燒與著火前的混合氣條件、燃燒室內(nèi)的燃燒條件、膨脹形成的溫度條件及排氣系統(tǒng)的反映條件均有密切的關(guān)系。HC既有未燃的燃料。也有燃料不完全燃燒的產(chǎn)物和部分被分解的產(chǎn)物。所以一切妨礙燃料燃燒的條件都是HC形成的原因。例如，為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率，常使發(fā)動(dòng)機(jī)在過(guò)量空氣系數(shù)小于1的情況工作；在低負(fù)荷時(shí)，由于氣缸內(nèi)的殘余氣體較多，為了不使燃燒速度，也要供給濃混合氣，從而都會(huì)因空氣不足一直不能完全燃燒。此外，混合氣過(guò)濃、過(guò)稀、燃料霧化不良或混入廢氣過(guò)多時(shí)，也會(huì)因滅火或半滅火狀

36、態(tài)而使未燃燒部分的燃料以HC的形式排出。2.1.3 NOx的生成機(jī)理NOx是NO、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等各種氮氧化合物的總稱。在發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣中，NO占絕大部分（約占99%），而NO2含量極少（約占1%），其他碳氧化合物的含量的含量甚微。NO排入大氣后，又被氧化成NO2。NO是在燃燒過(guò)程中的高溫條件下在燃燒室內(nèi)形成的，它是燃燒過(guò)程中氮和氧原子的許多基本反應(yīng)的結(jié)果。捷爾杜維奇（Zeldovich）鏈反應(yīng)機(jī)理認(rèn)為NO的生成反應(yīng)與分解反應(yīng)主要由下列兩個(gè)反應(yīng)支配：O+N2NO+N (可逆) (2-6)N+O2NO+O (可逆） (2-7)NO的生成量很大程度決定于的溫度，并與溫度呈指

37、數(shù)關(guān)系。NOx是由燃燒鎖產(chǎn)生的高溫是空氣使空氣中的氧氣和氮?dú)夥纸獠⒒仙傻?，燃燒溫度越高，尾氣中的NOx的含量越大。2.1.4微粒(PM)及炭煙的生成機(jī)理所謂微粒是指由內(nèi)燃機(jī)排出的全部廢氣，在接近于大氣條件下，除去非化合形態(tài)的凝聚水以后收集到的全部呈固體狀和液體狀的微顆粒，它包括原始及二次顆粒。原始顆粒直接來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒產(chǎn)物的顆粒；二次顆粒是在大氣條件下，因氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)的各化學(xué)成分之間發(fā)生化學(xué)或物理變化所產(chǎn)生的顆粒。微粒主要是由三部分組成，即碳煙（DS）、可溶性有機(jī)物(SOF)和硫酸鹽。碳煙是微粒的主要組成部分。重餾分的未燃烴、硫酸鹽以及水分等在碳粒上吸附凝集，形成微粒排放。2.2污染物

38、的危害汽油主要由碳和氫組成，汽油正常燃燒時(shí)生成二氧化碳、水蒸氣和過(guò)量的氧等物質(zhì)。但由于燃料中含有其他雜質(zhì)和添加劑，且燃料常常不能完全燃燒，常排出一些有害物質(zhì)。研究表明，汽車尾氣成分非常復(fù)雜，有100種以上，其主要污染物包括一氧化碳、碳?xì)浠衔?、氮氧化合物和浮游微粒等，其中CO含量最多, 是污染大氣的主要成分。汽車排出的有害氣體大部分是由排氣管排出的, 小部分從其它部位( 如曲軸箱、燃料供給系統(tǒng)) 竄出。此外, 燃料箱蒸發(fā)的燃油蒸氣也會(huì)對(duì)空氣造成污染。在汽車排放物中, 還有苯丙芘, 是強(qiáng)致癌物質(zhì)。一方面，汽車排放污染破壞生態(tài)循環(huán)系統(tǒng):汽車排放造成的大氣污染會(huì)破環(huán)臭氧層，臭氧層的破壞造成太陽(yáng)輻射過(guò)

39、強(qiáng)，引起溫室效應(yīng)，導(dǎo)致高溫天氣，使全球水蒸發(fā)加快，進(jìn)而改變氣流的循環(huán)，從而氣候變化加劇，引發(fā)熱浪、咫風(fēng)、洪澇及干旱。此外，汽油燃燒釋放出的二氧化硫和氮氧化物在大氣中分別轉(zhuǎn)化成硫酸和硝酸，導(dǎo)致酸雨。酸雨不僅增加土壤酸度、破壞生態(tài)系統(tǒng)的平衡，而且還腐蝕建筑材料、金屬構(gòu)件和油漆等等，使建筑物、公路以及名勝古跡遭受損害。歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)的報(bào)告書稱，因酸雨危害造成的經(jīng)濟(jì)損失額相當(dāng)于全世界每人損失2到10美元。2.2.1 一氧化碳(CO)一氧化碳(CO)主要是燃料燃燒不完全的產(chǎn)物，主要是在局部缺氧或者低溫條件下，由于烴不能完全燃燒而產(chǎn)生，混在內(nèi)燃機(jī)廢氣中排出。當(dāng)汽車負(fù)重過(guò)大、慢速行駛時(shí)或者空擋運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，燃料不

40、能充分燃燒，廢氣中的一氧化碳含量會(huì)明顯增加。一氧化碳(CO)是一種無(wú)色、無(wú)味但有劇烈毒性的氣體。它不易與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)而成為大氣中比較穩(wěn)定的組成部分,能停留23年之久。當(dāng)人們吸入過(guò)多的CO后,CO可與血液中的血紅蛋白有較強(qiáng)的親和力，會(huì)妨礙血紅蛋白的輸送氧氣的能力。當(dāng)空氣中的一氧化碳濃度超過(guò)一定數(shù)量時(shí)，人就會(huì)出現(xiàn)頭痛、嘔吐等中毒癥狀，濃度再大時(shí)，甚至可致人死亡。一氧化碳(CO)是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排出有害成分中濃度最大的氣體；它引起的公害稱為汽車尾氣排放的第一大公害。2.2.2 碳?xì)浠衔?HC)HC的產(chǎn)生仍是燃燒過(guò)程不完全造成的。HC是一種混合物，成分非常復(fù)雜。當(dāng)HC濃度較高時(shí)，會(huì)使人出現(xiàn)頭暈、惡心

41、等中毒癥狀。特別是HC化合物中的烯在大氣上空,和二氧化氮(NO2)混合在一起，經(jīng)強(qiáng)烈的日光照射后，起光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的高濃度臭氧、醛等煙霧狀物質(zhì),對(duì)人的眼睛、呼吸器官(喉、眼、鼻等黏膜)及皮膚有強(qiáng)烈的刺激性，甚至可能致癌。而且，它還使生態(tài)環(huán)境遭到破壞,嚴(yán)重影響了農(nóng)作物的生長(zhǎng),使農(nóng)業(yè)減產(chǎn),因此碳?xì)浠衔?HC)它成為汽車尾氣排放的第二公害。2.2.3 氮氧化合物（NOx）NOx是NO和N02的總稱，它是發(fā)動(dòng)機(jī)在大負(fù)荷工作時(shí)，高溫高壓燃?xì)庵猩倭康谎趸蒒O、NO2等氮氧化物。其中NO與血液中的血紅蛋白的結(jié)合能力比CO還強(qiáng),容易使人們中毒而死亡。NO2是一種褐色有強(qiáng)烈毒性的氣體，刺激人的眼睛和呼吸道

42、引起喘息、支氣管炎及肺氣腫等，同時(shí)NOx也是光化學(xué)煙霧的組成成分,成為汽車尾氣排放的第三公害。2.2.4 固體懸浮顆粒固體懸浮顆粒的成分很復(fù)雜，并具有較強(qiáng)的吸附能力，可以吸附各種金屬粉塵、強(qiáng)致癌物和病源微生物等。固體懸浮顆粒隨呼吸進(jìn)入人體肺部，以碰撞、擴(kuò)散、沉積等形式滯留在呼吸道的不同部位，引起呼吸系統(tǒng)疾病。當(dāng)懸浮顆粒積累到臨界濃度的時(shí)候，便會(huì)激發(fā)形成惡性腫瘤。此外，懸浮顆粒物還能直接接觸皮膚和眼睛，堵塞皮膚的毛囊和汗腺，引起皮膚炎和眼結(jié)膜炎，嚴(yán)重的可造成角膜損傷，因此成為汽車尾氣排放的第四公害。除上述四種主要污染物外，汽車尾氣污染還有SO2、游離碳(黑煙)、四乙基鉛、臭味等物質(zhì)，它們對(duì)人體呼

43、吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)都非常有害。 第3章汽車尾氣排放的影響因素分析影響汽車有害排放物生成的因素很多也很復(fù)雜。但這些排放污染物畢竟是燃燒化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物，因而這些影響因素歸結(jié)起來(lái)，同影響化學(xué)反應(yīng)的因素一樣，主要是反應(yīng)物的濃度和溫度。各種參數(shù)和降低排放的技術(shù)大都是最終通過(guò)這兩種基本因數(shù)來(lái)影響燃燒和有害物生成過(guò)程的。而對(duì)反應(yīng)物的濃度和溫度影響的因素，主要有過(guò)量空氣系數(shù)a、點(diǎn)火(噴油)提前角、運(yùn)轉(zhuǎn)工況和發(fā)動(dòng)機(jī)的類型等等。3.1過(guò)量空氣系數(shù)a的影響3.1.1過(guò)量空氣系數(shù)a對(duì)汽油機(jī)的影響汽油機(jī)中的有害排放物以及動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性隨空燃比的變化如圖3.1所示。CO、 HC隨著空燃比的增大，急劇下降，超過(guò)a=

44、1后，逐漸達(dá)到最低值;但空燃比過(guò)稀時(shí)，因燃燒不穩(wěn)定甚至失火次數(shù)增多，導(dǎo)致HC又有所回升。從降低CO和HC的角度來(lái)說(shuō)，應(yīng)該避免a<1的區(qū)域運(yùn)轉(zhuǎn)，但汽油機(jī)的最大功率出現(xiàn)在a=0.80.9，怠速和起動(dòng)時(shí)a加濃到0.8或更低，因而又是難以避免的。NOx的變化規(guī)律與HC和CO不同。在a=1.1附近，NOx生成量最高，過(guò)濃過(guò)稀都會(huì)降低。a<1時(shí)，燃燒是在還原性氣氛中進(jìn)行的，NO難經(jīng)生成；a過(guò)稀時(shí)，會(huì)由于燃燒溫度下降，使NO的生成速度減慢;只有a=1.1附近，才能兼有高溫和富氧兩個(gè)必要條件，最有利于NO的生成。圖3.1汽油機(jī)空燃比對(duì)對(duì)排放污染物生成的影響3.1.2過(guò)量空氣系數(shù)a對(duì)柴油機(jī)的影響柴油

45、機(jī)中的有害排放物隨空燃比的變化如圖3.2所示。盡管柴油機(jī)總是在a1的稀混合氣條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，但由于柴油機(jī)是擴(kuò)散燃燒，混合氣的濃稀成份分布極不均勻，完全燃燒所需的空氣要比預(yù)混合燃燒時(shí)多，因而與汽油機(jī)相比，HC, CO和NOx的曲線有向稀混合氣區(qū)平移的感覺(jué)。由圖可知，CO的排放一般很低，不到汽油機(jī)的1/10，只有在高負(fù)荷(a>1.5 )時(shí)才開(kāi)始急劇增加。在中小負(fù)荷時(shí)(a>2 )，HC排放略有上升，但仍然比汽油機(jī)低得多。NOx的生成規(guī)律與汽油機(jī)相同，但生成量低于汽油機(jī)，并且峰值比汽油機(jī)略向稀區(qū)偏移，這主要與柴油機(jī)的混合氣濃度分布不均勻有關(guān)。炭煙的排放質(zhì)量濃度隨汽的變化也在圖中顯出，在a &g

46、t;0.6的區(qū)域，理論上不應(yīng)產(chǎn)生炭煙，但由于柴油機(jī)的混合氣濃度分布的極不均勻，局部缺氧使得在a <2以后，炭煙急劇增加。加強(qiáng)混合可改善局部缺氧，使冒煙極限向a =1靠近。圖3.2直噴式柴油機(jī)空燃比對(duì)對(duì)排放污染物生成的影響由以上分析可知，a對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)有害排放物的生成影響很大。通過(guò)控制汽油機(jī)的a可明顯改變各排放污染物的生成;而對(duì)柴油機(jī)而言，除了控制平均a外，還應(yīng)合理加強(qiáng)混合過(guò)程，改善局部a過(guò)濃的問(wèn)題。3.2點(diǎn)火提前角的影響點(diǎn)火提前角不同，燃燒過(guò)程中燃?xì)獾淖罡呷紵郎囟群腿紵龝r(shí)間就不同，因而尾氣排放濃度也不同。圖3.3是改變點(diǎn)火提前角對(duì)燃燒過(guò)程的影響。圖中甲為曲軸轉(zhuǎn)角，P為缸內(nèi)壓力，當(dāng)點(diǎn)火時(shí)間由a

47、減少到b，缸內(nèi)壓力將從A變成B，由于燃?xì)獾淖罡邷囟扰c壓力大致成正比下降，因而可使NO生成量減少。同時(shí)由于燃燒時(shí)間從a'延長(zhǎng)到b'，使HC反應(yīng)的有效溫度時(shí)間加長(zhǎng)，也使HC排放量降低。圖3.3是改變點(diǎn)火提前角對(duì)燃燒過(guò)程的影響表3.1給出了SCI010型長(zhǎng)安車在固定轉(zhuǎn)速下，通過(guò)調(diào)整點(diǎn)火提前角得到的尾氣排放值。從表中可看出，隨著點(diǎn)火提前角的減小，即推遲點(diǎn)火，CO和HC都有所減少。點(diǎn)火提前角的變化對(duì)尾氣中CO的含量影響不大，而對(duì)HC的含量影響很大，這是因?yàn)辄c(diǎn)火時(shí)刻推遲，點(diǎn)火提前角減小會(huì)導(dǎo)致后燃加重和排氣溫度上升，使得在排氣中行程以及排氣管中HC氧化反應(yīng)加速，使最終排出的HC減少。在柴油機(jī)

48、上也同樣，隨著噴油提前角的減少，NOx出現(xiàn)兩者相悖的關(guān)系。同時(shí)排放會(huì)有顯著下降，但炭煙和微粒排放會(huì)有明顯提高，即動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性也會(huì)惡化。表3.1不同點(diǎn)火提前角時(shí)排放污染物的檢測(cè)數(shù)據(jù)表序列發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）點(diǎn)火提前角（度）尾氣排放檢測(cè)值CO（%）HC（ppm）185001.9280285052.03303850102.05004850152.36005850202.27206850252.58007850303.510008850357.014003.3運(yùn)行工況的影響發(fā)動(dòng)機(jī)在不同的工況下運(yùn)行時(shí)，其過(guò)量空氣系數(shù)a和燃燒溫度不同，因而造成的有害排放物的生成量也下同。圖3.4給出了一例日本10工

49、況法試驗(yàn)時(shí)各種成分的排放特性。汽車在加速和高速運(yùn)行時(shí)，由于燃燒溫度高，因而NOx排放濃度較高。HC和CO在怠速和加速時(shí)排放濃度較高，這是因?yàn)榇藭r(shí)的空燃比偏濃，同時(shí)怠速時(shí)的溫度較低以及殘余廢氣系數(shù)也較高。減速時(shí)，對(duì)于化油器式的汽油機(jī)，HC急劇上升同時(shí)CO排放也較高，這種現(xiàn)象在圖3.5中可以更清楚地看到。這是因?yàn)闇p速時(shí)汽油機(jī)節(jié)氣門關(guān)閉，而發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車反拖下繼續(xù)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)氣管中突然形成高真空度狀態(tài)，使管壁上的液態(tài)燃油(油膜)急劇蒸發(fā)，形成過(guò)濃混合氣，同時(shí)化油器中由于油比氣的慣性大，進(jìn)氣量比燃油要減得而快，導(dǎo)致混合氣濃度瞬時(shí)增大。汽油噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)在減速時(shí)不再供油，而且進(jìn)氣管中油膜少，因此HC和CO排

50、放較少(見(jiàn)圖3.5中燃油噴射曲線)。而帶有減速斷油裝置的改進(jìn)型化油器情況會(huì)有所改善。汽油機(jī)在不同工況下的排氣成分的大致范圍如下表3.2所示。表3.2汽油機(jī)在不同工況下的排氣成分的體積分?jǐn)?shù)排氣成分怠速加速定速減速HC800*10-6540*10-6485*10-65000*10-6NOx23*10-61543*10-61270*10-66*10-6CO4.9%1.8%1.7%3.4%CO210.2%12.1%12.7%6.0%圖3.4不同工況下的排放特性圖3.5汽油機(jī)減速時(shí)的HC與CO的排放特性 至于穩(wěn)定工況下一般規(guī)律為，汽油機(jī)低怠速時(shí)，HC, CO激增，NOx很少，高負(fù)荷時(shí)反之，但之后HC，C

51、O又有所增加。柴油機(jī)則如圖3.2所示，幾的變化代表負(fù)荷的變化。轉(zhuǎn)速對(duì)汽油機(jī)和柴油機(jī)的排放雖有一定的影響但一般不大，也無(wú)確定規(guī)律，但柴油機(jī)轉(zhuǎn)速上升則炭煙和微粒增加。 3.4發(fā)動(dòng)機(jī)類型的影響3.4.1汽油機(jī)與柴油機(jī)排放特性的對(duì)比在第二章表2.3對(duì)汽油機(jī)與柴油機(jī)排放濃度進(jìn)行了對(duì)比，圖3.6是兩者比排放量的對(duì)比。由此可知，柴油機(jī)的HC和CO排放僅有汽油機(jī)的1/51/10，甚至低于安裝了催化轉(zhuǎn)化器的汽油機(jī);而NOx的排放量，柴油機(jī)中小負(fù)荷時(shí)遠(yuǎn)低于汽油機(jī)，大負(fù)荷時(shí)與汽油機(jī)接近;但柴油機(jī)的微粒排放卻是汽油機(jī)基本沒(méi)有的。圖3-6汽油機(jī)與柴油機(jī)比排放量的比較a).CO比排放量；b).HC比排放量；c).NO比排

52、放量因此，汽油機(jī)以降低CO, HC和NOx為主要排放控制目標(biāo)，而柴油機(jī)以降低微粒(炭煙)和NOx為主要控制目標(biāo)。3.4.2不同柴油機(jī)燃燒室的排放特性對(duì)比不同的燃燒室將會(huì)導(dǎo)致不同的排放特性。如圖3-7所示，非直噴式柴油機(jī)(IDI， indirect injection)的氣體排放、微粒排放以及噪聲都比直噴式柴油機(jī)(DI, direct injection)低，但DI柴油機(jī)具有良好的燃油經(jīng)濟(jì)性，近年來(lái)已成為主流。值得關(guān)注的是，為降低NOx，許多研究者一直在努力將IDI的濃稀兩段式燃燒方式部分地引入DI的燃燒方式中去。3.5外環(huán)境因素的影響由于城市用地和城市生活的集聚性，在我國(guó)目前汽車排放控制水平下

53、，城市交通的高度密集性必然會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的城市交通污染問(wèn)題。而汽車排放污染對(duì)城市的影響程度，在同等的車輛排放控制技術(shù)下，又與城市的道路條件、交通工程布局、交通時(shí)段等因素有著密切的關(guān)系。3.5.1城市道路條件的影響我國(guó)汽車分布的不平衡、道路及相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的落后、不斷增加的汽車車輛量、不甚合理的城市交通結(jié)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)制，使得汽車污染日益嚴(yán)重。我國(guó)的路網(wǎng)密度和人均擁有的公路里程僅為日本的1/27和1/10。道路建設(shè)的滯后，路況差，造成各城市主要交通道路機(jī)動(dòng)車流量大，車速慢，道路交通擁擠狀況十分嚴(yán)重，城市車輛行駛速度僅為十幾km/h。尤其是在上下班時(shí)間，各種車輛混行，亂停車現(xiàn)象嚴(yán)重，加之交通管理落后，堵塞現(xiàn)

54、象時(shí)有發(fā)生，汽車不得不頻繁啟動(dòng)和長(zhǎng)時(shí)間低速行駛，測(cè)量結(jié)果表明，在上海中心城區(qū)，由于道路狹窄、人口密集、道路擁擠、路口阻塞嚴(yán)重、車輛行駛不暢等原因，致使機(jī)動(dòng)車在典型道路上行駛時(shí)，怠速時(shí)間占總運(yùn)行時(shí)間的35.1%，加速時(shí)間占27.0%，減速時(shí)間占24.1%，勻速時(shí)間占13.8%。由于怠速和減速運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)(約占總運(yùn)行時(shí)間的60%)，勻速行駛狀態(tài)時(shí)間較短，因此上海市中心城區(qū)機(jī)動(dòng)車的總體平均車速還不足 10km/h。因此，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃料燃燒不充分及廢氣排放量大，導(dǎo)致道路兩側(cè)為污染物的高濃度區(qū)。再加上目前我國(guó)的城市交通規(guī)劃主要以汽車的出行為考慮對(duì)象，只重視滿足機(jī)動(dòng)化出行的需求，規(guī)劃建設(shè)大量的快速路、主干路、立交橋，而忽視對(duì)自行車和步行系統(tǒng)的建設(shè)，許多城市機(jī)動(dòng)車