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1、摘 要汽车是能源消耗和污染物排放的主要来源。随着我国汽车保有量的急剧增加，尾气排放问题日益严重。当前我国汽车尾气排放水平仅相当于发达国家20世纪70年代中后期水平，汽车产生的大量尾气排放污染物集中在城市道路中排放。同时由于我国城市道路交通路网及配套设施的相对落后，不但使交通拥堵问题日趋突出，而且使由于汽车排放而导致的环境污染也日益严重。因此对城市汽车排放污染综合控制的研究已成为当前一项非常紧迫的工作。论文介绍我国汽车尾气排放问题的现状，对比分析了国内与国外汽车尾气排放标准，介绍了汽车尾气排放物CO、HC、NOx、微粒(PM)及炭烟的生成机理，论述了汽车尾气污染物危害；以汽(柴)油机及城市运行的
2、汽车为研究对象，用理论分析的方法对汽车排放污染物的影响因素进行研究，主要影响因素内容包括汽油品质，发动机负荷、发动机转速、外环境对尾气排放物。最后提出汽车尾气治理的对策，包括机内控制技术、机外控制技术、外环境控制技术。论文的研究对我国城市交通汽车排污综合控制研究进行了有益探索，希望能对促进我国城市大气环境污染的改善，确保城市交通的协调发展具有一定的理论和现实意义。关键词：城市交通；汽车排放；控制技术AbstractCars are a major source of energy consumption and pollutant emissions. With the dramatic in
3、crease in car ownership in Chinas 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 emissions in
4、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 serious. Therefo
5、re, study on the integrated control of vehicle emission pollution in city has become an extremely urgent work.The paper introduces the status quo of Chinas automobile exhaust emissions problem, comparison and analysis of the domestic and foreign automobile exhaust emission standards, introduced the
6、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 by the method
7、of theoretical analysis, the main factors include the quality of gasoline, the engine load, engine speed, external environment on the exhaust emissions. Finally put forward the countermeasure of vehicle exhaust governance, including machine control technology, the machine control technology, environ
8、mental 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 Chinas air pollution in city improvement, ensure that has a certain theoretical and practical significance of harmo
9、nious development of city trafficKeywords: city traffic; vehicle emission; control technology目 录第1章 绪 论11.1 我国汽车尾气排放的现状11.1.1 机动车保有量状况11.1.2 机动车污染物排放的特征21.1.3 研究主要意义21.2 国内外汽车排放标准对比分析31.2.1 国外汽车尾气排放标准31.2.2 我国汽车尾气排放标准51.3 研究的主要内容7第2章汽车尾气排放物的生成机理及危害82.1汽车尾气排放物的生成机理82.1.1 CO的生成机理92.1.2 HC的生成机理102.1.3
10、NOx的生成机理102.1.4微粒(PM)及炭烟的生成机理112.2污染物的危害112.2.1 一氧化碳(CO)122.2.2 碳氢化合物(HC)122.2.3 氮氧化合物（NOx）122.2.4 固体悬浮颗粒12第3章汽车尾气排放的影响因素分析143.1汽油对排放的影响143.1.1辛烷值的影响143.1.2 硫含量的影响143.1.3 添加剂的影响143.2发动机负荷对尾气的影响153.2.1发动机负荷对一氧化碳CO的影响153.2.2发动机负荷对碳氢化合物HC的影响153.2.3 发动机负荷对NOx的影响153.3发动机转速对尾气的影响153.3.1发动机转速对CO的影响153.3.2
11、发动机转速对HC的影响163.3.3 发动机转速对NOx的影响163.4外环境因素的影响163.4.1城市道路条件的影响163.4.2交通设施两侧工程布局的影响173.4.3不同交通时段的影响17第4章 汽车尾气排放控制技术204.1机内控制技术204.1.1 推迟点火(喷油)时间204.1.2 废气再循环214.1.3 燃烧系统的优化设计244.1.4 提高点火能量和电控汽油喷射技术254.1.5 增压及增压中冷254.1.6 改善喷油特性264.2机外控制技术274.2.1 催化净化技术284.2.2机外等离子体法净化汽车尾气324.2.3颗粒捕集器及再生系统334.2.4非尾气污染物控制
12、技术334.3 外环境控制技术344.3.1城市交通规划管理344.3.2 城市交通控制管理344.3.3 城市交通环境工程364.3.4汽车燃油的改用36第5章总结38参考文献39致 谢40附 录41第1章 绪 论1.1 我国汽车尾气排放的现状在我国，汽车排放污染大的原因除人口密度大，汽车数量剧增外，最重要的是长时期的高度保护政策导致的我国汽车生产技术和环保标准落后、汽车性能差、使用年限过长、车用燃油品质差等问题，资料显示，我国的汽车尾气排放标准比大多数发达国家落后近10年1，并且执行情况参差不齐。即使是达到我国排放标准的汽车，其排放的一氧化碳数量也是欧洲车辆的两倍左右，碳氢化合物和氮氧化物
13、排放数量是欧洲车辆的3倍以上。与美国标准相比，我国一氧化碳排放量上限高出56%，氮氧化物高出32%，碳氢化合物则高出3倍以上。而大气污染的成本及其造成的损失是极其高昂的。据世界银行估计，因空气污染导致的医疗成本增加以及工人生病丧失生产力使中国GDP被抵消掉5%2。曾经我国某城市对该市的机动车辆尾气污染程度作了如下简单调查：该市目前拥有机动车辆13万辆，并以年增率15%的速度增加。机动车年排放一氧化碳4.4万吨，相当于该市工业企业一氧化碳排放量的46倍。市区主要交通道路中心点一氧化碳超标2倍以上的达65%，在车流量高峰的时候，有的监测点一氧化碳浓度高达每立方米70mg，超标6倍。在车流量相对比较
14、集中的火车站，氮氧化合物测点平均值为每立方米0.059mg，超标0.18倍。因此,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的尾气。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3，而且对在用车检测结果来看，尾气排放不合格的车辆占被检测车的5060%4。1.1.1 机动车保有量状况我国近年来机动车产业发展迅速，2002年汽车产量325万辆（1995年为145万辆，摩托车1200万辆，农用车产量290万辆）2003年汽车产量达到400万辆。因此，我国机动车保有量增长较快，平均年增长率接近15%这在城市表现的更为明显。90年代以来，北京市机动车保有量平均年增长速度达
15、到17.4%广州市情况与之相近。同其他国家相比，我国机动车保有量状况有以下几个特点5：（1）轻型车特别是轿车增长速度最快近年来年平均增长速度已经超过30%，但同发达国家相比，我国轿车比例仍然相对较低，仅占总保有量的16%20%，轿车发展还有很大潜力；（2）柴油车比例较低且大部分为重型车重型柴油车约占重型车总量的50%，而轻型柴油车的比例很低平均在15%以下；（3）部分城市摩托车保有量增长较快，已成为机动车保有量的重要组成部分；（4）重型车发展平缓保有量比例呈下降趋势；（5）城市中出租车已经占到一定的比例，由于这部分车辆行驶里程较大,排放相对严重，应给予充分重视。（6）目前我国汽车工业正处于一种
16、良好的环境中，作为国家重要生产行业之一的汽车工业必将还会有很大的发展，我国机动车保有量在一定时期内仍将保持高速增长的势头。1.1.2 机动车污染物排放的特征随着机动车辆增多,污染物排放总量不断增加.从我国典型城市机动车污染物排放分担率(排放分担率能宏观上反映机动车排气对城市大气环境污染的影响)程度的结果分析，我国机动车污染物排放有以下特征6:（1）机动车尾气排放已成为我国城市大气污染的主要来源北京和广州约80%的CO和40%的NOx均来源于机动车排放源，中国100万人口以上的大城市空气污染类型正由煤烟型向混合型或机动车污染型转化；（2）目前我国机动车运行处于不充分燃烧状况，其主要原因是机动车运
17、行速度低，运行工况差，发动机往往处于富燃料状态工作，CO污染物排放量大，CO浓度高；（3）城市氮氧化物浓度均在上升，NOx超标已经相当严重；（4）城市颗粒物污染不容忽视。目前，中国许多城市的首要空气污染物是可吸人颗粒物，其浓度超标严重，由于可吸人颗粒物能够直接深人人体肺部故对健康危害最大，影响更为严重；（5）城市光化学污染问题也日益突出；（6）与国外城市相比我国单车排放量高于国外。当汽车处于高速或加速状态时，CO的排放量最大。现代化城市高楼林立、道路狭窄、交通拥挤，致使汽车经常处于低速运行或怠速状态。所以汽车排放污染物的总量一般都很高，而且不易扩散导致城市上空经常形成稳定的污染层。在人口和车辆
18、密集的地段，污染尤为严重。1.1.3 研究主要意义单车排放量高、污染物排放分担率高、污染物排放量大，这些特征在我国城市交通路网中使得汽车污染对人体、动植物及环境的危害更加显著，汽车尾气的排放量极大地制约着城市交通的发展。随着城市汽车保有量的增加，路网容量的日去饱和，城市交通的发展也日益艰难。当然地下交通可作为大城市交通的首选，但毕竟不能取代路面交通。因此如何尽量减少汽车污染物的排放量成为发展城市交通要解决的首要问题，汽车排放污染智力技术将成为控制城市环境污染和解决城市交通发展的关键。因此，本文对汽车尾气排放控制技术进行了研究和分析，从汽车排放污染物的生成机理入手，对汽车排放污染物的影响因素进行
19、了深入细致的分析研究，根据影响因素程度的不通，重点对机内、机外、外环境控制技术进行了研究。是对我国汽车排放控制技术的有意探索，为我国城市交通排放污染治理提供了一种研究方法，这将对促进我国城市大气环境的综合治理，确保城市交通的协调发展具有一定的理论和现实0意义。1.2 国内外汽车排放标准对比分析1.2.1 国外汽车尾气排放标准（1）美国汽车排放标准美国是世界上最早执行排放法规的国家，也是排放法规最严格的国家。美国的汽车排放法规分为联邦排放法规即环境保护局(EPA)排放法规和加利福尼亚州空气资源局(CARB)排放法规两个标准。美国加州1960年开始立法控制汽车排气污染物，在1963年美国政府颁布大
20、气净化法当年，加州便开始了控制曲轴箱燃油蒸发物排放；1966年加州颁布实施“7工况法”汽车排放法规，1968年联邦采用“7工况法”控制汽车的排放物；1970年加州开始控制轿车燃油蒸发物排放，美国联邦政府从1970年开始制定了一系列车辆排放控制法规，1972年采用LA-4C(FPT-72)测试循环，并增加对NOx的控制，1975年改用LA-4CH(FPT-75)测试循环；从1975年起到80年代，美国排放法规大幅度加严，特别强化对NOx的限值，同时也提高对HC和CO的控制。1990年美国国会对大气净化法做了重大修订，对汽车排放提出了更高的要求。1994年加利福尼亚州制定了低污染汽车排放法规，将轻
21、型车分为了过渡低排放车(TLEV)、低排放车(LEV)、超低排放车(ULEV)和零排放车(ZEV)，并且规定从1998年起销售到加州的轻型车必须有2%为无污染排放(零排放)，2001年为5%，2003年达到10%。同时计划在2004年进一步强化汽车排放法规(SULEV),限值为ULEV的1/4。表1-1是联邦轿车排放标准。表1-1美国联邦轻型车排放控制标准实施年份测试循环COHCNOx19938410.64.119957工况法516.319997工况法344.12001FTP-72283.03.12002FTP-75151.53.12004FTP-7570.412.02006FTP-753.4
22、0.411.02007FTP-753.40.250.4 表1-2 美国轻型汽车排放限值（FIP-75测试循环）（g/km）标准名称实施年份保证里程COHCN0xTier11994800002.110.16（NMHC）0.251600002.610.19（NMHC）0.37Tier22004800001.060.08（NMOG）0.1241600001.060.08（NMOG）0.124（2） 欧洲汽车排放标准随着欧洲一体化进程以及汽车保有量的不断增加，欧洲国家从1993年开始推行了日趋严格的排放标准，而且从1996年起除了日本以外，欧洲共体和大部分汽车工业发达的国家都相续采用了联合国欧洲经济委
23、员会（ECE）的排放标准，这是由于此排放标准具有了实质性的变化；ECE扩大了限值有害气体排放的种类，试验运转循环更加接近实际使用条件，规定了汽车尾气排放物能够达到环保指标的行程，确立了按汽车环保参数认证的汽车生产稳定性和质量监督统计的方法等。汽车排放欧洲号标准（简称欧）是通过对ECER83进行了2此修改后形成的更加严格的排放法规，它于1993年正式生效。汽车排放欧洲号标准（简称欧）从1996年开始正式在欧洲实施，该标准对使用无铅汽油和柴油汽车的排放限值变得更加严格，它既规定电喷汽油机和使用气体燃料以及双燃料汽车排放的测定方法外，又对生产一致性采用了新的检查办法。2000年起开始实施欧标准。20
24、05年开始实施欧标准。2008年起开始实施欧标准。各阶段排放标准如表1-3。 表1-3欧洲汽车排放标准年份标准汽油机柴油机CONOxHCNOxPM1986年1.54.61989年14.00.51992年（欧）2.81.08.00.361996年（欧）2.30.38.00.252000年（欧）2.30.150.25.00.102005年（欧）1.00.080.15.00.022008年（欧）2.00.021.2.2 我国汽车尾气排放标准从下表1-2可以看出，我国汽车排放控制水平，轿车在2000年达到国1号法规，在2004年前后达到国2号水平法规，2010年左右争取与国际排放控制水平接轨。2004
25、年7月1日，全国范围内开始实施“国”排放标准。2005年12月30日，北京实施“国”排放标准，之前已经上市并且通过“国”标准的车型可以延迟1年安装OBD。2006年1月1日，北京在全国范围内率先实施“国”排放标准。2006年7月31日，上海市环保局宣布，上海公交与出租车行业率先实施“国”排放标准。2006年9月1日，中央国务院正式批准广州实行“国”标准。2006年12月1日，北京全面禁止在京销售未安装OBD的新车。2007年7月1日，全国范围内开始实施“国”排放标准。2008年1月1日，“国”燃油在北京上市2008年1月1日，在全国范围内对重型汽车上牌执行“国”排放标准2008年7月1日，在全
26、国范围内对轻型汽车上牌执行“国”排放标准表1-2我国尾气排放标准里程图欧盟韩国印度中国新加坡1995欧1欧11996欧2欧11997欧2欧11998欧2欧11999欧2欧12000欧3欧2国1欧12001欧3欧2欧1国1欧22002欧3欧3欧1国1欧22003欧3欧3欧1国1欧22004欧3欧3欧1国2欧22005欧4欧3欧2国3欧22006欧4欧3欧2国3欧22007欧4欧3欧2国3欧22008欧4欧3欧2国3欧22009欧4欧3欧2国3欧22010欧4欧3欧3国4欧21.3 研究的主要内容1.影响汽车排放污染物的因素分析影响汽车排放污染物的主要因素有:结构因素、运行因素、发动机类型及外环境
27、因素等四个方面。具体分析研究各因素对排放污染物的影响，找出这些因素的改变而导致排放污染物变化的规律，从而有效地控制对汽车排放不利的影响因素；2.汽车排放污染控制技术根据国外及我国对汽车排放污染物的控制法规，主要是对排放污染物中CO, HC,NOx及PM排放量进行控制。因而本文也主要是对这四种污染物的机内控制技术、机外控制技术、外环境控制技术加以研究。第2章汽车尾气排放物的生成机理及危害2.1汽车尾气排放物的生成机理汽车污染物排放量主要和发动机混合气的形成、燃烧及排气过程中的化学反应有关，此外还与燃油的蒸发等因素有关。由于汽油车和柴油车由于使用油料不同，发动机结构、混合气形成方式和燃烧方式不同，
28、其污染物排放规律也不同。表现在下列几方面：（1） 汽油具有很强的挥发性，而柴油很难挥发，因此汽油车污染物中有燃料蒸发排放物，其组分是碳氢化合物（HC）。（2） 汽油具有容易与空气混合，且混合后不易分离的特性。汽油车燃料混合气的形成是在发动机燃烧室外进行的（在化油器和（或）进气管），在点燃之前又经过进气、压缩过程，有相对较长的混合时间，因此汽油与空气可以混合得很均匀，基本不存在局部过浓或过稀和液态油滴的情况，汽油的分子又小，决定了汽油车排放物中颗粒物较少。进入发动机燃烧室的空气与汽油的比例基本控制在理论空燃比附近（所谓理论空燃比是指在理论计算上燃烧1千克的燃料所需要的空气量，对汽油来说通常在14
29、.7左右），采用火花塞放电点火燃烧，燃烧速度很快；汽油机压缩比低、燃烧最高压力低、最高温度高，燃烧后产物发生高温离解的倾向比较严重，某些死区点不着火或在某些工况下断火，使汽油机排放物中有较多的一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）。同时发动机燃烧室内存在很高温，又导致了氮氧化合物（NOx）的产生的排放。因此，汽油车排放的特点是一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）排放量高，而颗粒物排放量低，氮氧化合物（NOx）排放与柴油车基本相同（见表2-1）。（3） 柴油车燃料混合气的形成是在发动机燃烧室内进行的，柴油高压喷入燃烧室，压缩着火后进行边喷边燃烧的扩散燃烧方式。这种工作方式，决定了柴油与空气的混合是
30、不均匀的，不可避免地存在局部缺氧或局部富氧情况。油料在高温缺氧时，易炭化形成碳烟。柴油车负荷的调节是通过改变喷油量来控制的。柴油车混合气始终处于比较稀的状态下，也就是说柴油机的燃烧室内始终存在富余的空气。这些富余的空气在高温作用下容易产生氮氧化物（NOx），而一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）则不容易形成。因此，柴油车排放特点是颗粒物和氮氧化物（NOx）排放量多而一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）排放量少（见表2-1）。此外，柴油燃烧后会生成一些有臭味的有机气体，因此，柴油机排放中还有臭味。表2-1汽油机和柴油机污染物排放比较污染物种类柴油机汽油机备注CO (%)0.1-60.0-0.50
31、汽油机为柴油机的20倍以上HC (ppm)5003000汽油机为柴油机的5倍以上NOx (ppm)1000-40002000-4000二者相当颗粒物 (g/km)0.50.01柴油机为汽油机的50倍因此下面对这几种有害排放物的生成机理进行分析。2.1.1 CO的生成机理燃烧产物CO是最早为人们发现的污染物之一，他是汽车中有还浓度最大的成分，CO的生成主要是和混合气的混和质量及浓度有关。燃料燃烧时不可能全部生成CO2，会由于一下原因产生部分的CO。1.燃料不完全燃烧 CO是烃类燃料在燃烧过程中由于缺氧而不能完全燃烧的中间产物，一般认为，燃烧反应经过的几个反应过程为：理论上空燃比A/F=14.7时
32、，烃类燃料能完全燃烧，生成CO2和H2O:CnHm+(n+m/4)O2nCO2+mH2O （2-1） 理论上空燃比A/F14.7时,氧气过剩，排气中不产生CO，而有剩余的氧气。2.混合气混合不均与理论上在富氧状态下燃烧（A/F14.7）时，排气中CO不存在，而代之产生O2.但实际混合气不可能绝对均匀，总会有过渡区，加上进气管壁面上有汽油油膜存在，油膜随着进气过程边流边蒸发，也会造成混合气不均匀，而且由于各气缸均匀性不等现象，这些都会产生CO。3.CO2和H2O在高温时离解 即使在稀混合气燃烧时，有足够的氧气，且混合气混合得很均匀，但由于发动机缸内燃烧后的温度很高，当温度超2000时，已经生成的
33、CO2也会有一小部分会产生高温离解反应：2CO22CO+O2 (2-3)温度越高，离解反应越剧烈，生成的CO越多。H2O在高温时也会分解成H2和O2，H2参加燃烧反应，也会使CO2还原成CO。 2H2O2H2+O2 （2-4） CO2+H2CO+H2O （2-5）综上可见，一氧化碳在燃烧过程的原因主要可以归结为氧气的不足，一旦他兴城以后，如不能即使的在燃烧过程中获得氧气的补充就不能完全氧化状态排除机外。2.1.2 HC的生成机理 排气中的HC是由未燃烧的燃料烃、不完全氧化产物以及燃烧过程中部分被分解的产物所组成。他是各种没有完全燃烧的碳氢氧化物的总称。HC的生成原因比较复杂，器生成机理可以从以
34、下几个方面进行讨论。（1）室壁激冷效应 汽油机室壁激冷效应是指当火焰传播时，由于接近燃烧室壁面的一层混合气被冷却，火焰到达燃烧室壁面之前就消失的一种现象，汽油机气缸内燃料和空气的质混合气是靠火焰传播而燃烧的。火焰面前的1mm2mm为预热层。预热层中的燃料和部分氧化产物不能进一步氧化转化为燃烧产物，而以未燃烃和含氧碳氢氧化物的形式排除。汽油机正在正常工作情况下，排气中的HC主要来自室壁激冷效应的未然烃。（2）燃烧室的缝隙效应 火线不能在激冷缝隙内传播的现象成为燃烧室缝隙效应。一般在小于1mm的缝隙内，如活塞顶部与第一道气环之间的空隙混合气因火焰无法传入其中而不能完全燃烧，是HC排放的来源之一。（
35、3）燃料燃烧不完全 在发动机工作过程中，燃料不完全燃烧与着火前的混合气条件、燃烧室内的燃烧条件、膨胀形成的温度条件及排气系统的反映条件均有密切的关系。HC既有未燃的燃料。也有燃料不完全燃烧的产物和部分被分解的产物。所以一切妨碍燃料燃烧的条件都是HC形成的原因。例如，为了提高发动机的最大功率，常使发动机在过量空气系数小于1的情况工作；在低负荷时，由于气缸内的残余气体较多，为了不使燃烧速度，也要供给浓混合气，从而都会因空气不足一直不能完全燃烧。此外，混合气过浓、过稀、燃料雾化不良或混入废气过多时，也会因灭火或半灭火状态而使未燃烧部分的燃料以HC的形式排出。2.1.3 NOx的生成机理NOx是NO、
36、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等各种氮氧化合物的总称。在发动机排出的废气中，NO占绝大部分（约占99%），而NO2含量极少（约占1%），其他碳氧化合物的含量的含量甚微。NO排入大气后，又被氧化成NO2。NO是在燃烧过程中的高温条件下在燃烧室内形成的，它是燃烧过程中氮和氧原子的许多基本反应的结果。捷尔杜维奇（Zeldovich）链反应机理认为NO的生成反应与分解反应主要由下列两个反应支配：O+N2NO+N (可逆) (2-6)N+O2NO+O (可逆） (2-7)NO的生成量很大程度决定于的温度，并与温度呈指数关系。NOx是由燃烧锁产生的高温是空气使空气中的氧气和氮气分解并化合生成的，燃烧
37、温度越高，尾气中的NOx的含量越大。2.1.4微粒(PM)及炭烟的生成机理所谓微粒是指由内燃机排出的全部废气，在接近于大气条件下，除去非化合形态的凝聚水以后收集到的全部呈固体状和液体状的微颗粒，它包括原始及二次颗粒。原始颗粒直接来自发动机燃烧产物的颗粒；二次颗粒是在大气条件下，因气态、液态和固态的各化学成分之间发生化学或物理变化所产生的颗粒。微粒主要是由三部分组成，即碳烟（DS）、可溶性有机物(SOF)和硫酸盐。碳烟是微粒的主要组成部分。重馏分的未燃烃、硫酸盐以及水分等在碳粒上吸附凝集，形成微粒排放。2.2污染物的危害汽油主要由碳和氢组成，汽油正常燃烧时生成二氧化碳、水蒸气和过量的氧等物质。但
38、由于燃料中含有其他杂质和添加剂，且燃料常常不能完全燃烧，常排出一些有害物质。研究表明，汽车尾气成分非常复杂，有100种以上，其主要污染物包括一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物和浮游微粒等，其中CO含量最多, 是污染大气的主要成分。汽车排出的有害气体大部分是由排气管排出的, 小部分从其它部位( 如曲轴箱、燃料供给系统) 窜出。此外, 燃料箱蒸发的燃油蒸气也会对空气造成污染。在汽车排放物中, 还有苯丙芘, 是强致癌物质。一方面，汽车排放污染破坏生态循环系统:汽车排放造成的大气污染会破环臭氧层，臭氧层的破坏造成太阳辐射过强，引起温室效应，导致高温天气，使全球水蒸发加快，进而改变气流的循环，从而气候变化
39、加剧，引发热浪、咫风、洪涝及干旱。此外，汽油燃烧释放出的二氧化硫和氮氧化物在大气中分别转化成硫酸和硝酸，导致酸雨。酸雨不仅增加土壤酸度、破坏生态系统的平衡，而且还腐蚀建筑材料、金属构件和油漆等等，使建筑物、公路以及名胜古迹遭受损害。欧洲经济委员会的报告书称，因酸雨危害造成的经济损失额相当于全世界每人损失2到10美元。2.2.1 一氧化碳(CO)一氧化碳(CO)主要是燃料燃烧不完全的产物，主要是在局部缺氧或者低温条件下，由于烃不能完全燃烧而产生，混在内燃机废气中排出。当汽车负重过大、慢速行驶时或者空挡运转时，燃料不能充分燃烧，废气中的一氧化碳含量会明显增加。一氧化碳(CO)是一种无色、无味但有剧
40、烈毒性的气体。它不易与其他物质发生反应而成为大气中比较稳定的组成部分,能停留23年之久。当人们吸入过多的CO后,CO可与血液中的血红蛋白有较强的亲和力，会妨碍血红蛋白的输送氧气的能力。当空气中的一氧化碳浓度超过一定数量时，人就会出现头痛、呕吐等中毒症状，浓度再大时，甚至可致人死亡。一氧化碳(CO)是汽车发动机排出有害成分中浓度最大的气体；它引起的公害称为汽车尾气排放的第一大公害。2.2.2 碳氢化合物(HC)HC的产生仍是燃烧过程不完全造成的。HC是一种混合物，成分非常复杂。当HC浓度较高时，会使人出现头晕、恶心等中毒症状。特别是HC化合物中的烯在大气上空,和二氧化氮(NO2)混合在一起，经强
41、烈的日光照射后，起光化学反应产生的高浓度臭氧、醛等烟雾状物质,对人的眼睛、呼吸器官(喉、眼、鼻等黏膜)及皮肤有强烈的刺激性，甚至可能致癌。而且，它还使生态环境遭到破坏,严重影响了农作物的生长,使农业减产,因此碳氢化合物(HC)它成为汽车尾气排放的第二公害。2.2.3 氮氧化合物（NOx）NOx是NO和N02的总称，它是发动机在大负荷工作时，高温高压燃气中少量氮被氧化成NO、NO2等氮氧化物。其中NO与血液中的血红蛋白的结合能力比CO还强,容易使人们中毒而死亡。NO2是一种褐色有强烈毒性的气体，刺激人的眼睛和呼吸道引起喘息、支气管炎及肺气肿等，同时NOx也是光化学烟雾的组成成分,成为汽车尾气排放
42、的第三公害。2.2.4 固体悬浮颗粒固体悬浮颗粒的成分很复杂，并具有较强的吸附能力，可以吸附各种金属粉尘、强致癌物和病源微生物等。固体悬浮颗粒随呼吸进入人体肺部，以碰撞、扩散、沉积等形式滞留在呼吸道的不同部位，引起呼吸系统疾病。当悬浮颗粒积累到临界浓度的时候，便会激发形成恶性肿瘤。此外，悬浮颗粒物还能直接接触皮肤和眼睛，堵塞皮肤的毛囊和汗腺，引起皮肤炎和眼结膜炎，严重的可造成角膜损伤，因此成为汽车尾气排放的第四公害。除上述四种主要污染物外，汽车尾气污染还有SO2、游离碳(黑烟)、四乙基铅、臭味等物质，它们对人体呼吸系统、循环系统、神经系统都非常有害。 第3章汽车尾气排放的影响因素分析3.1汽油
43、对排放的影响3.1.1辛烷值的影响汽油的辛烷值不仅对汽油机的排放有一定的影响，而且还直接关系到是否发生爆燃。辛烷值是表示汽油抗爆的指标。在汽油机燃烧中，随着压缩比及气缸内气体温度的不断升高，可能出现一种不正常的自燃现象，称谓爆燃。汽油的辛烷值越高，则抗爆燃的能力越强，辛烷值低则易产生爆燃，并增加NOx排放量，特别在较稀混合气的情况下更加显著。事实上，由于爆燃对发动机有破坏作用，所以引起NOx剧增的强爆燃情况是在实际使用中不允许发生的。从另外一方面来看，较低的辛烷值限制了发动机的压缩比，导致燃油消耗率上升，总污染物排放量也随之上升。在许多情况下烯烃是汽油提高辛烷值的理想成分，但是由于烯烃的热稳定
44、较差，导致它容易产生胶质，并沉积在进气系统中，影响燃烧效果，增加排放。活泼烯烃是光化学烟雾的前体物，蒸发排放到大气中将会产生光化学反应，从而引起光化学污染。我国许多城市在夏秋季都发生过空气臭氧浓度超标的光化学烟雾型空气污染，与使用高烯烃汽油有着密切的关系。3.1.2 硫含量的影响硫（S）天然存在于原油中，如果在炼油过程未进行脱硫处理，汽油就会受其污染。硫可降低三元催化器的效率，对氧传感器也有不利影响，进而使汽车使用的汽油机排放增加，不论其发动机技术水平和状态如何，汽油中硫的质量分数从10-4降到10-5数量时，尾气中的HC、CO、NOx等均有显著下降，高硫汽油会引起车载诊断系统的混乱和误报。3
45、.1.3 添加剂的影响车用汽油中的可能加入多种类型的添加剂：防止汽油爆燃的抗爆剂，如四乙基铅、MMT等；抑制烯烃聚合的抗氧剂，如氨基酚、烷基酚等。无铅汽油还添加一些高辛烷值的含氧有机化合物，如MTBE和乙醇等。汽油自身还有的氧有助于氧化汽油的不完全燃烧物CO和HC，并降低它们的排放，当用无反馈控制的供油系统时，从纯烃燃料改用含氧燃料表示着混合气变稀，也导致CO和HC的排放下降。3.2发动机负荷对尾气的影响发动机负荷可以用与节气门开度相关的进气管压力来表示，进气管压力越大（即进气管真空度越低），发动机负荷也就随之变大。3.2.1发动机负荷对一氧化碳CO的影响对CO来说，空燃比不变，功率输出的大小对CO的排放没有影响，CO的排放量随着功率及空气的消耗量的增加而增大，发动机在小负荷及大负荷工作时，所供给的混合气都比较浓，在2种情况下的CO排放都比较高。假设，最大功率时，节气
