【正文】 氧化硫生成的硫酸等一起生成酸雨，造成土囊酸化，進(jìn)而影響生態(tài)平衡。 4 第二章 汽車廢氣排放物的影響因素 汽 車廢氣中 CO、 HC 和 NOX三種有害氣體的影響因素比較多，主要為可燃混合氣的空燃比，點(diǎn)火提前角、發(fā)動機(jī)的負(fù)荷和轉(zhuǎn)速、發(fā)動機(jī)溫度以及發(fā)動機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)等。 可燃混合氣對空燃比的影響 空燃比 (A/F)對 CO、和 NOx 的影響見圖 211。 HC 在理論空燃比附近，曲線有一個拐點(diǎn)， CO 當(dāng) A/F 減少時，可燃混合氣過濃，燃油無法充分燃燒， CO 生成物便急劇增加；當(dāng) A/F 增大時，氧含量充足，燃油可以充分燃燒，使 CO 生成量減少， 圖 211 空燃比對有害氣體的危害 而且比較穩(wěn)定?？杖急葘τ泻怏w的影響 HC 曲線在 A/F 為 17～ 18 附近有一個拐點(diǎn)，此時廢氣中的HC 含量最低。除此之外， HC 的生成量都有所增加。其原因是當(dāng) A/F 少于 17 時，混合氣過濃，燃燒不徹底，當(dāng) A/F 大于 18 時，混合氣過稀，燃燒速度緩慢同樣會出現(xiàn)燃燒不徹底現(xiàn)象， HC 都會增加。 NO 曲線在 A/F 為 15～ 16 附近有一個波峰，此時生成的 NO 量最多，除此之外，過濃或過稀的空燃比都會降低燃燒速度和燃燒溫度，使 NO 的生成量都有所下降。 點(diǎn)火提前角的影響 點(diǎn)火提前角對 CO 的生成量影響不大，但對 HC 和 NOx的影響較大，其結(jié)果分別見圖221 和圖 222。 5 圖 221 點(diǎn)火提前角對 HC 的影響 圖 222 點(diǎn)火提前角對 NOX 的影響 點(diǎn)火提前角對 HC 的影響及點(diǎn)火提前角對 NOx的影響由圖 2 和圖 3 可看出，隨著點(diǎn)火提前角的增大， HC 和 NOx生成物都會急劇增加，其原因與燃燒時的速度、壓力、溫度等有關(guān)，當(dāng)點(diǎn)火提前角增大到一定值后，由于燃燒時間過短， HC 和 NOx生成量便有所下降。當(dāng)然，正確的調(diào)整點(diǎn)火正時是非常必要的，過遲的點(diǎn)火提前角會使發(fā)動機(jī)動力下降，油耗增大，工作不穩(wěn)。 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的影響 由于 NOx 是高溫燃燒時的生成物，當(dāng)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù) 荷提高時，使氣缸的燃燒溫度升高， NOx生成量隨之增大， CO 和 HC 的生成量稍有增加，但影響較小。碳微粒的影響因素主要有空燃比、發(fā)動機(jī)的溫度、轉(zhuǎn)速和負(fù)荷以及燃燒室的形狀，燃油的霧化情況等?？杖急冗^濃，溫度過低，均不利于燃油的霧化和燃燒，使碳微粒生成量增加；發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷增大，使燃燒溫度提高，有利于完全燃燒，使碳微粒的生成量減少。 SO2 和 Pb微粒的生成主要與燃油中的含硫量和鉛化合物的加入量有關(guān)。因此，往往對燃油中的最大含硫量作了限制，推行使用無鉛汽油。 發(fā)動機(jī)溫度 若發(fā)動機(jī)溫度低供給的燃油霧化不良，進(jìn)入氣 缸的混合氣遇到冷壁而發(fā)生冷凝，所以需供給濃混合氣。結(jié)果由于空氣量不足， CO 增加，但此時燃燒溫度低，使 NOX減少，而未燃燒 HC 增多；若發(fā)動機(jī)溫度過高，會引發(fā)起發(fā)動機(jī)過熱而出現(xiàn)爆燃及早燃等故障，使燃燒溫度異常升高，從而導(dǎo)致 NOX增加。 火花塞間隙及分電器觸點(diǎn)的影響 汽車廢氣排放物的影響因素使用經(jīng)驗表明，火花塞電極之間間隙大于最佳值，則 HC 排放量將增加 12%14%，對于四缸發(fā)動機(jī)，若一個火花塞不工作， HC 排放量將增加 倍。分電器觸點(diǎn)間隙過大或過小，對最佳點(diǎn)火提前角有明顯影響，若間隙變化 將使點(diǎn)火提前角偏離 6176。，則 HC 排放量可增加 3%。 6 第三章 汽油車廢氣污染物的控制和治理 隨著環(huán)保意識的加強(qiáng)，歐、美、日等一些發(fā)達(dá)國家對廢氣排放污染的限制越來越嚴(yán)格，各汽車生產(chǎn)廠都投入巨額資金開展廢氣污染物的控制研究，早于 90 年代初，汽油車已基本上普遍采用了電控燃油噴射發(fā)動機(jī)，使廢氣中的有害氣體大為減少，動力性和燃料經(jīng)濟(jì)性均有所提高，再加上其他多種措施的綜合應(yīng)用，使汽油車的廢氣污染得到了有效的控制。 對于廢氣排放的控制和治理 廢氣再循環(huán)： 已查明 NOx是燃油在高溫燃燒中的生成物。廢氣再循環(huán)就 是根據(jù)發(fā)動機(jī)的不同工況，將廢氣中的一部分 (3%～ 15%)引入燃燒室，用以降低氣缸的燃燒和溫度速度，從而進(jìn)一步減少 NOx的排放量。 二次空氣供給： 二次空氣供給系統(tǒng)是在排氣管的上段設(shè)置一個反應(yīng)器，通過空氣泵、控制閥、單向閥和噴射管等引入適量的新鮮空氣，在高溫下，令 CO 和 HC 在熱反應(yīng)器內(nèi)繼續(xù)燃燒 (生成 H2O 和 CO2)，從而進(jìn)一步減少了 CO 和 HC 的排放量。有的發(fā)動機(jī)則向三元催化器提供二次新鮮空氣，以使 CO 和 HC 在催化器內(nèi)獲得更充分的氧化反應(yīng) (燃燒 )。 三元催化凈化裝置： 三元催化凈化器的催化劑 為鉑、銠、鈀和釕等貴金屬，其載體的形狀分為粒狀和片狀 (見圖 311)。根據(jù)生產(chǎn)工藝的方便性，后者的應(yīng)用較廣泛。 圖 311 三元催化凈化器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 7 三元凈化器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)鉑和鈀為氧化劑，使 CO 和 HC 發(fā)生氧化反應(yīng)，生成 CO2和 H2O。銠為還原劑，使 NOx脫氧，還原成 N2并釋放出 O。后者正好為 CO 和 HC 的氧化提供了充分的條件。 三元催化凈化器的工作特性是要求發(fā)動機(jī)處于理論空燃比狀態(tài)下工作時，才表現(xiàn)出良好的凈化效果 (見圖 312)。現(xiàn)代電控燃油噴射發(fā)動機(jī)的電控系 統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)對理論空燃比的監(jiān)測和控制而應(yīng)用了能檢測廢氣中氧殘留量的氧傳感器，電控系統(tǒng)接收到氧傳感器反饋的信號后便及時調(diào)整噴油量，使發(fā)動機(jī)工作處于理論空燃比狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了燃油噴射的“閉環(huán)”控制。三元催化凈化器的最佳工作溫度為 400～ 800℃，如果同時不配合使用氧傳感器時，則很快就會出現(xiàn)早期損壞，壽命大大縮短。 圖 312 空燃比與凈化率的關(guān)系 貴金屬差，但價格便宜得多。而我國的資源相當(dāng)豐富，目前這方面的開發(fā)研制已取得了令人振奮的效果。 無鉛汽油 無鉛汽油： 汽油中加入千分之 ～ 四乙鉛后便可大大提高汽油的抗爆性能，有利于減少機(jī)件的損壞，但鉛對人體的毒害非常大，同時也會使三元凈化器中毒而早期失效，所以世界各國已嚴(yán)格限制含鉛汽油的生產(chǎn)和使用。我國一直在長期使用含鉛汽油，可喜的是，我國已決定 20xx 年將全面禁止生產(chǎn)和銷售含鉛汽油，推動汽油標(biāo)號升級。目前北京、上海、廣州、深圳等 20 多個城市已禁止含鉛汽油的銷售和使用，為全國推廣無鉛汽油的使用邁出了第一步。 富氧燃料和燃油添加劑： 甲醇、乙醇、異丁醇、叔丁醇、乙基叔丁基醚等許多含氧化合物具有很高的辛烷值，是良好的抗爆劑。汽 油中加入少量的含氧化合物可以改善燃料的燃燒性能，可明顯地減少 CO 和 HC 的生成。但過量的加入會影響發(fā)動機(jī)的動力性。美國 ASTMD481494 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定含氧化合物的體積加入量：甲醇類為 2%；非甲醇類為 %。 機(jī)內(nèi)控制法 8 機(jī)內(nèi)控制法： 從排氣凈化的角度出發(fā)，為了促進(jìn)燃燒完全應(yīng)使用稀混合氣并保證點(diǎn)火可靠，以及促進(jìn)燃料的汽化，保證混合氣各缸分配均勻和改善混合氣在燃燒室內(nèi)的燃燒狀況。為此，需要對進(jìn)氣系統(tǒng)、燃燒室及配氣相位等方面進(jìn)行改進(jìn)。目前采取的措施有：自動調(diào)節(jié)進(jìn)氣溫度裝置；電子控制燃油噴射裝置；改進(jìn) 化油器的結(jié)構(gòu)，加裝電控進(jìn)氣補(bǔ)氣裝置；廢氣再循環(huán)系統(tǒng)；降低燃燒室面容比和改進(jìn)配氣相位及點(diǎn)火裝置；開發(fā)新型發(fā)動機(jī)、應(yīng)用磁化等技術(shù)使燃料燃燒更充分；采用多級噴油和多氣門技術(shù)等。 機(jī)外控制法 機(jī)外控制法： 采用低污染動力裝置和促進(jìn)燃燒完全的各種措施是解決排氣凈化的根本措施，但還需要作大量工作，而且對于正在使用的汽車很難采用。在現(xiàn)有發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)上加裝凈化裝置是一種比較可行的方法。而對這種排氣凈化裝置的要求是：對發(fā)動機(jī)性能影響很小，且結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，使用方便，壽命長。目前的方法有二次空氣噴射法、在排 氣出口加裝熱反應(yīng)器、或加裝催化轉(zhuǎn)換裝置、采用后燃法等。 國內(nèi)政策對廢氣排放的控制 （ 1）汽車排放污染物限制標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》和《中華人民共和國大氣污染防治法》，我國于 1993 年重新修訂和頒布了《汽油車怠速污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（ ）和《車用汽油車排放污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（ ）。詳見表 321。 車型 車別 CO（ %） HC（ 106） 四沖程 二沖程 輕型車 重型車 輕型車 重型車 輕型車 重型車 1995 年 7 月 1日以前的定型汽車 900 1200 6500 7000 1995 年 7 月 1日以前的新生產(chǎn)汽車 1000 1500 7000 7800 1995 年 7 月 1日以前的在用汽車 1200 20xx 8000 9000 1995 年 7 月 1日起的定型汽車 600 900 6000 6500 1995 年 7 月 1日起的新生產(chǎn)汽車 700 1000 6500 7000 9 1995 年 7 月 1日起生產(chǎn)的在用汽車 900 1200 7500 8000 （ 2）歐 洲汽車排放污染物標(biāo)準(zhǔn)歐洲一號：我國 GB147611999＜汽：車排放污染物限值及測試方法＞與此等效。歐洲二號：我國 GB1476120xx＜汽車排放污染物限值及測試方法＞與此等效。歐洲三號在我國以實(shí)施。 （ 3）強(qiáng)化車輛管理，嚴(yán)格控制在用車數(shù)量。前已所述，由于環(huán)境的污染程度不僅與每車排污有關(guān)，而且也與該環(huán)境中的在用車數(shù)量有關(guān)。因此必須加強(qiáng)車輛管理，合理制度，疏導(dǎo)交通并提高車輛利用率，提高車輛平均速度，減少車輛密度。 （ 4）采用無污染電動汽車：電動汽車以蓄電池電力為能源，而蓄電池的電力不僅可以來電網(wǎng)充電，而且 還可以來自燃料電池、原子能或太陽能，因為零排放無污染的電動氣車將是最有發(fā)展前途的汽車，也是今后城市交通的主流。 （ 5）加大執(zhí)法力度。環(huán)境保護(hù)部門、公安、交通部門要聯(lián)合執(zhí)法，加大執(zhí)法力度，嚴(yán)格檢測標(biāo)準(zhǔn)，對那些老、舊、破、殘的在用車，排污大戶進(jìn)行徹底整改，強(qiáng)制報廢，以凈化生態(tài)環(huán)境。 10 第四章 柴油機(jī)廢氣排放物與汽油機(jī)的差異 柴油機(jī)的燃燒過程與汽油機(jī)不同，壓縮比高，而且是在富氧狀態(tài)下燃燒，廢氣中的CO 和 HC 含量較少，約為