【正文】 當(dāng)海平面 p0=100kpa 時(shí)，可作出海拔高度和大氣壓力變化關(guān)系的曲線，見圖 4。 當(dāng)忽略空氣中飽和水蒸氣壓時(shí)，空氣密度可用下式表示： ρ=273p/(273+T)750(kg/m 3) 可以認(rèn)為空氣密度 ρ 和 P成正比，從簡單化油器理論可知，混合比和空氣密度的平方根成正比，即混合比 R=R0 1．進(jìn)氣空氣溫度 T。的影響 一般情況下，冬 天氣溫可達(dá) 20℃ 以下，夏天在 30℃ 以上，爬坡時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi) To80℃ 。隨著環(huán)境溫度的上升，空氣密度 ρ 變小，而汽油的密度幾乎可認(rèn)為不變 ,因此使化油器供給的混合比 R（即 AF）隨吸入空氣溫度的上升而變濃，圖 3為一定運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，進(jìn)氣空氣溫度與混合比的關(guān)系，大致和絕對(duì)溫度的方根成反比的理論相一致。 2．大氣壓力 p 的影響 大氣壓力隨海拔高度而變化，由經(jīng)驗(yàn)公式 P=P0（ ） （ kPa） 式中 h—— 海拔高度（ km）。 當(dāng)海平面 p0=100kpa 時(shí)，可作出海拔高度和大氣 壓力變化關(guān)系的曲線，見圖 4。 當(dāng)忽略空氣中飽和水蒸氣壓時(shí)，空氣密度可用下式表示： ρ=273p/(273+T)750(kg/m 3) 可以認(rèn)為空氣密度 ρ 和 P成正比，從簡單化油器理論可知，混合比和空氣密度的平方根成正比，即混合比 R=R0 這樣，可求得進(jìn)氣空氣壓力變化時(shí)，引起混合比的變化，見圖 5。由圖示出，當(dāng)進(jìn)氣管壓力降低時(shí)，空氣密度下降，使混合比 R(AF)下降，從而使混合氣過濃百分率提高，這將影響 CO的排放。圖中實(shí)驗(yàn)值稍高于理論值。 進(jìn) 氣管真空度的影響 當(dāng)汽車急劇減速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)真空度大于負(fù) 68kpa 以上時(shí)，停留在進(jìn)氣系統(tǒng)中的燃料，在高真空度下急劇蒸發(fā)而進(jìn)入燃燒室，造成混合氣瞬 時(shí)過濃，致使燃燒狀況惡化。 CO濃度將顯著增加到怠速時(shí)的濃度。 4. 怠速轉(zhuǎn)速的影響 圖 6表示了怠速轉(zhuǎn)速和排氣中 CO和 HC濃度的關(guān)系。怠速轉(zhuǎn)速 600r/min時(shí)， CO濃度為 %， 700r/min時(shí)，降為 1%左右，這說明提高怠速轉(zhuǎn)速，可有效地降低排氣中 CO 濃度，但是，怠速過高會(huì)加大挺桿響聲，對(duì)液力變扭汽車，還可能發(fā)生溜車的危險(xiǎn)。如果這些問題得到解決，一般從凈化的觀點(diǎn)，希望怠速轉(zhuǎn)速規(guī)定高一點(diǎn)較好。 圖 7為解放牌汽車負(fù)荷一定時(shí)，等速工況下排氣成分實(shí)測結(jié)果由圖可見。當(dāng)車速增加時(shí)， CO 很快降低，至中速后變化不大，這是由于化油器供給發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比，隨流量增加接近于理論混合比的結(jié)果。圖中也給出了 HC和 NOx的變化關(guān)系。 圖 8為 CA1OB 汽油機(jī)在 n=2022r/min時(shí)負(fù)荷特性下的排氣成分。 CO值隨負(fù)荷的增加（進(jìn)氣管真空度 △ p減?。┒饾u降低，由于供給混合氣的空燃比逐漸變稀之故。當(dāng)負(fù)荷加大到進(jìn)氣管真空度低于 后， CO 值開始升高是由于化油器加濃裝置起作用的結(jié)果。 對(duì)氮氧化合物的控制 空燃比 A F和點(diǎn)火提前角 Q的影響 ： A F和 Q對(duì)于 NO 的生成影響最大。從圖 11中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出，通過減小點(diǎn)火提前角 Q 和使混合氣比理論混合氣過濃或過稀的辦法可以降低 NO 排出濃度，但是，如果這些條 件選擇不當(dāng)，會(huì)大幅度降低功率、經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。 大氣濕度的影響 ： 空氣中的水分對(duì) NO2排出量的影響不小，所以美國的試驗(yàn)方法在一定濕度條件下評(píng)價(jià) NO2的排出量。它以絕對(duì)濕度（ 75 格林 /每磅干空氣）為基準(zhǔn)（注： 21格林 /磅 =），用下式校正濕度： KH =1/〔 （ H75）〕 式中 H一一進(jìn)氣中每磅干空氣的含水量（格林水 /1磅干空氣）所表示的濕度。 圖 12 給出大氣濕度對(duì) NOx排出量的影響，圖中實(shí)線為實(shí)驗(yàn)所得，虛線是根據(jù)式NOx=NO75/KH的計(jì)算結(jié)果所作。 NO75為 H=75格林 /每磅干空氣時(shí) NOx值。 燃料組成的影響 ： 燃料組成也是對(duì) NOx排出量影響較大的因素之一。從圖 13 可見，隨燃料中芳烴的增加， NOx排 出量也增加，這是由于芳烴燃燒溫度較高所致。 行駛工況的影響 ： 對(duì) 17 種車，用 7 工況冷啟動(dòng)循環(huán)按 CVS 分析的累計(jì)平均值，繪于圖 14 中?？梢钥闯?，從啟動(dòng)后慢慢暖機(jī)一直到完全暖機(jī)需要相當(dāng)長的時(shí)間。在暖機(jī)過程中，NOx排放量與 CO 和 HC 相反，是逐步增加的。圖 7 也指出，隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高，供給混合氣逐漸加濃，缸內(nèi)溫度升高， NOx排放也增加 。 對(duì)碳?xì)浠衔锏目刂? 在燃燒室形狀不變的情況下，排氣中 HC 的濃度及各種成分的生成，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)工況、混合比、燃燒條件及燃料性質(zhì)的改變而變化很大，下面簡單分析這些因素的影響。 1. 混合比 從圖 2可見混合比對(duì) 排氣中 HC濃度的影響，在濃混合氣時(shí)，和 CO有類似的傾向。但是當(dāng) α= 時(shí)（ AF≈18 ），某排氣濃度又開始增加，這是因?yàn)檫@樣稀薄的混合氣在一般發(fā)動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生丟火所致。 因此，與 CO一樣，影響混合比的因素（進(jìn)氣溫度、壓力等）同樣影響 HC的濃度，提高怠速轉(zhuǎn)速（見圖 6）也可降低 HC的排放濃度。 2. 進(jìn)氣管真空度（圖 9） 也和 CO類似，在轉(zhuǎn)速一定，改變負(fù)荷時(shí)，當(dāng)進(jìn)氣管真空度達(dá)到 的范圍， HC濃度明顯升高（見圖 9），在下坡使用發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)，就出現(xiàn)這種情況。 3. 燃料性質(zhì)的影響 HC 是光化學(xué)煙霧的起因物質(zhì)之一，但并不是排氣中所有 HC 和 NOx均產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)。 在日本，有人認(rèn)為和光化學(xué)煙霧有關(guān)的是芳烴和烯烴。因此，有人提出改善汽油性質(zhì)來降低污物。在美國，就汽油的揮發(fā)性、組成及添加劑對(duì)排放影響作了大量研究，但目前收效不大。 （ 1）揮發(fā)性 如果降低汽油的蒸氣壓，可以減少從化油器和燃料箱的蒸發(fā)損失。如對(duì)排氣也有效果，可以減少總 HC排出量，因而可減少 10%20%光化學(xué)反應(yīng)。 同時(shí)若以飽和烴代替同沸點(diǎn)的輕稀烴作燃料，在總 HC 排出量不變的情況下，可以減少光化學(xué)反應(yīng) 20%30%。 (2) 汽油組成 汽油組成對(duì) HC總排量的影響不顯著，而對(duì)排氣中 HC的組成則影響很大。 如圖 10所示，如果汽油中的芳烴增加，排氣中的多環(huán)芳烴、 酚類、芳醛呈直線增加，而總?cè)╊悾ㄖ饕羌兹﹦t略有減少。稀烴（ C2C4）也減少。 至于汽油中稀烴含量的變化，對(duì)排氣中任何類型的 HC對(duì)沒有顯著影響。 4. 發(fā)動(dòng)機(jī)工況的影響 由圖 7 顯示在負(fù)荷一定時(shí)，隨轉(zhuǎn)速升高 HC 排放很快下降，除混合氣隨流量增加接近理論混合比外，發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度增加，也加快了燃燒反應(yīng)。圖 8顯示隨負(fù)荷增高， HC 排放降低，這是由于燃燒溫度升高，同時(shí)燃燒室壁面激冷層逐漸減薄所致 。 對(duì)碳煙的控制 汽 油機(jī)排煙可分為 白 煙、藍(lán)煙和黑煙三種 。 白煙 在 正常的發(fā)動(dòng)機(jī)在暖車后，一般就不再形成。改 善起動(dòng)性可減少白煙。 減少藍(lán)煙方法：提高燃燒室和室內(nèi)空氣溫度，減少室內(nèi)空氣運(yùn)動(dòng)，以免燃料很快被吹散形成過稀混合氣，減少噴注貫穿力，以免燃料碰到冷的室壁等措施，都可減少藍(lán)煙。但是，上述措施大部分對(duì)減少黑煙的措施是矛盾的，因此在新機(jī)調(diào)試時(shí)，要妥善處理。 汽 油機(jī)中燃料的高溫裂解反應(yīng)是不可避免的，特別在空間混合燃燒的柴油機(jī)中，高溫的氣體包圍著液態(tài)的油滴，造成了進(jìn)行裂解反應(yīng)最有利的條件。對(duì)燃燒過程的高速攝影已證實(shí)，在燃燒初期上止點(diǎn)附近（燃料著火后 5176。 10176。CA ）都會(huì)出現(xiàn)大量黑煙。但是在一般情況下，含碳燃?xì)馀c 空氣混合時(shí)又在燃燒過程后期完全燃燒，而使排氣無煙。如果氣缸中空氣不足，混合不佳或由于燃?xì)馀蛎浂箽飧變?nèi)局部溫度下降到碳反應(yīng)溫度（約 1000176。C ）以下，則碳不能進(jìn)一步燃燒而保持其固體狀態(tài)排出氣缸外。因此研究指出：廢氣中是否出現(xiàn)碳煙，取決于膨脹期間溫度過分下降以前燃料是否能足夠快地與空氣混合和燃燒。 對(duì)硫化物的控制 由于汽車產(chǎn)生的硫化物是微量的 ,因此可以通過降低燃料中的含硫量以及采用無鉛汽油來有效控制 . 第 4 章 汽車尾氣排放控制研究中存在的問題 技術(shù)的 不足 考慮對(duì)環(huán)境保護(hù)和節(jié)約能源的要求，代用燃料的研究受到越來越多的重視。其中以對(duì)壓縮天然氣（ CNG）和液化石油氣（ LPG）為燃料的汽車的研究和應(yīng)用最為廣泛。 天然氣作為燃料與汽油相比具有很多優(yōu)點(diǎn)：辛烷值高，有利于冷啟動(dòng)；發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)沉積物比較少，減少了維修和保養(yǎng)；尾氣中煙霧和顆粒物少；二氧化碳排放和冷啟動(dòng)時(shí)一氧化碳的排放均較低。但天然氣機(jī)動(dòng)車尾氣排放中大量成分是甲烷（天然氣機(jī)動(dòng)車尾氣中 80%以上是未燃燒的甲烷；）而汽油車的尾氣中甲烷僅占5%8%），因?yàn)榧淄槭潜榷趸几鼜?qiáng)的溫室氣體。又非常難以被氧化，所以凈 化天然氣機(jī)動(dòng)車排放尾氣中的甲烷就成為了一個(gè)技術(shù)關(guān)鍵。另一方面，汽油車在空燃比富油一側(cè)具有最大的動(dòng)力，而天然氣機(jī)動(dòng)車是在空燃比更靠近計(jì)量比時(shí)具有最大的動(dòng)力，因而后者比前者的尾氣溫度更高。這樣研究耐高溫的催化技術(shù)就成為另一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。研究表明，天然氣機(jī)動(dòng)車運(yùn)行在空燃比為計(jì)量比或燃料稀薄的條件下時(shí)，尾氣中的碳?xì)浠衔锖鸵谎趸嫉臐舛染蠓冉档?，而氮氧化合物的濃度略有升高。故凈化天然氣機(jī)動(dòng)車尾氣中的碳氧化合物也是一個(gè)關(guān)鍵問題。 投入不足 針對(duì)目前我國天然氣汽車推廣困難的現(xiàn)狀，有關(guān)專家指出：“有關(guān)部門 對(duì)天然氣汽車推廣應(yīng)用重視不夠，投入不足，措施不力，是我國的天然氣汽車推廣應(yīng)用進(jìn)展緩慢的根本原因?！? 政府投入不足，影響了改車和建站業(yè)主的積極性；重視程度不夠，使得部分地區(qū)推廣應(yīng)用工作遲緩。如“加氣站建設(shè)滯后，分布不盡合理，站點(diǎn)未能形成網(wǎng)絡(luò)，都是制約我國天然氣汽車發(fā)展的主要原因。” 能源短缺 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及人民生活水平的提高，世界各國交通運(yùn)輸?shù)哪茉聪M(fèi)及其在能源消費(fèi)總量中所占的比例正逐漸上升，發(fā)達(dá)國家交通運(yùn)輸?shù)哪芎囊颜冀K端總能耗的 1/3左右。在交通運(yùn)輸消耗的能源中，又以公路為最，幾乎占 80％ 。 我國人均石油消費(fèi)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家，僅為美國的 1/25，但即使如此，我國的石油產(chǎn)量已不能滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，從 1993年起我國已經(jīng)成為石油凈進(jìn)口國，凈進(jìn)口量 988萬噸， 1998年凈進(jìn)口石油產(chǎn)品達(dá) 2033萬噸， 2022年達(dá) 3000 多萬噸。因此，從能源可供給量及消費(fèi)增長的趨勢(shì)看， 減緩能源消費(fèi)增長的勢(shì)頭，應(yīng)成為我國交通運(yùn)輸發(fā)展戰(zhàn)略選擇的一個(gè)重要內(nèi)容。 4． 4 汽車尾氣控制研究的前景與展望 針對(duì)汽車尾氣排放污染嚴(yán)重的現(xiàn)狀，需要從三個(gè)方面做好治理工作：第一，在汽車維修過程中加強(qiáng)對(duì)汽車尾氣的凈化、對(duì)更換的廢機(jī)油、報(bào)廢的舊電 瓶以及報(bào)廢的零部件的處理，防止對(duì)周圍的環(huán)境造成的污染和破壞。第二，在使用過程中，逐步淘汰空調(diào)的制冷劑 —— 氯氟烴（ＣＦＣ），防止其泄露及更換時(shí)的直接排放對(duì)大氣臭氧層的破壞。我國政府決定開發(fā)制訂中國制冷維修行業(yè)淘汰ＣＦＣｓ戰(zhàn)略，以保證中國制冷維修行業(yè)在2022年和2022年實(shí)現(xiàn)對(duì)ＣＦＣ消費(fèi)的控制目標(biāo)。第三，加強(qiáng)對(duì)汽車使用中尾氣排放的治理，控制在用車排放污染。 汽車環(huán)保專家指出，交通系統(tǒng)消耗了全球約１／３的能源。以石油產(chǎn)品為燃料的汽車是最主要的現(xiàn)代交通運(yùn)輸工 具，它給人們帶來方便和快捷的同時(shí)，也帶來了無法回避的問題 。尤其突出的是能源的短缺問題。有專家指出，我國單車年耗油量是日本的３倍，汽車燃料消耗水平普遍比世界上發(fā)達(dá)國家高１０％至２０％左右 . 目前我國的石油消耗已位居世界第二，交通用油呈快速上升勢(shì)頭，１９９５－2022年年平均增長近１０％。工程院咨詢報(bào)告預(yù)測，如果２０２０年國內(nèi)汽車保有量達(dá)到１．３億輛，汽車消費(fèi)柴汽油將再增加２億噸，達(dá)到４．６６億噸。而２０２０年我國可承受的石油消費(fèi)總量在４．５億噸比較適宜，而這個(gè)數(shù)字還是包括了可能進(jìn)口的２億噸。如果過分依賴國外進(jìn)口，國家能源安全將面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。 隨著全球能源的不斷緊缺 ，汽車節(jié)能作為汽車發(fā)展的未來趨勢(shì)將不可改變。郭孔輝院士介紹，我國從１９９９年開始發(fā)起“清潔汽車行動(dòng)”，尋求替代能源。實(shí)施歐１，停止含鉛汽油生產(chǎn)，推廣電噴，在陜西、吉林試行甲醇、乙醇，２００２年又啟動(dòng)了８６３重大專項(xiàng)與跨越趕超戰(zhàn)略，取得了重要成績。 當(dāng)前全球汽車能源日趨多元化，開發(fā)節(jié)能環(huán)保動(dòng)力汽車是未來汽車發(fā)展的趨勢(shì)，也是必然選擇。陳教授介紹，節(jié)能環(huán)保汽車有使用代用燃料壓縮天然氣汽車、共軌式直噴柴油機(jī)汽車、缸內(nèi)直噴汽油機(jī)和稀薄燃燒汽油機(jī)汽車以及混合動(dòng)力車、電動(dòng)汽車。陳教授對(duì)我國節(jié)能環(huán)保動(dòng)力汽車的發(fā)展前景作了預(yù) 測和展望，指出具有排放零污染、能源可再生、材料再循環(huán)和交通智能化優(yōu)點(diǎn)的節(jié)能環(huán)保汽車在我國將會(huì)具有良好的市場前景。 結(jié) 論 汽車作為現(xiàn)代化交通工具，給予了人們的生產(chǎn)與生活帶來十分方便的同時(shí)，可是它的尾氣排放物，給大氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染。 在如何控制汽車尾氣這個(gè)問題上，關(guān)鍵就在如何控制汽車尾氣中的 CO、氮氧化