论机动车排放控制系统及检测技术

郭新平

（昆明市第二机动车安全检测站 云南 昆明 650217）

目前，空气污染是我国可持续发展过程中面对的主要问题之一。而空气污染的重要根源是汽车及摩托车排气中的有害排放物。由于空气受到严重污染，我国大城市空气质量位于世界清洁城市排序中的尾部。因此，提高汽车排放的控制水平已是我国政府部门、有关研究单位亟待完成的重要任务。

1 汽车尾气的有害成份与危害

汽车排放的尾气，除空气中的氮和氧以及燃烧产物二氧化碳、水蒸汽为无害成份外，其余均为有害成份。汽车发动机排放的一部分有毒性物质，是由于燃烧不完全或燃烧温度较低时发生较多。尤其是在次序起动、喷油器喷雾不良、超负荷工作运行，燃油不能很好地与氧化合燃烧，必定生成大量的一氧化碳、煤烟等。另一部分有毒物质，是由于燃烧室内的高温、高压而形成的氮氧化合物。碳氢化合物中，特别是烯在大气上空，在太阳光紫外线作用下，会与氧化氮起光化反应生成臭氧、醛等烟雾状物质，刺激人们的喉、眼、鼻等粘膜。它不仅危害人类以及其它动物，而且使生态环境遭到破坏，严重影响农作物的生长，迫使农业减产，同时还具有致癌作用。此外，铅化合物、硫化合物等等也为有害成分。

2 我国在汽车尾气排放控制方面的状况

2.1 燃油质量

燃油是汽车发动机的动力源，燃油质量不仅直接关系到汽车的动力性、经济性、耐久性，而且对汽车的排放性能及安全性能起到至关重要的作用。汽车产业的不断发展及汽车排放标准的日趋严格对我国车用燃油的质量提出了更高的要求。

目前我国的燃油质量与发达国家同标号的燃油质量相比有较大的差距。以汽油为例，我国从2000年1月1日起实施GBl7930-1999《车用无铅汽油》标准，能满足欧I排放标准要求。而欧盟各国早在1997年就开始执行欧Ⅱ排放标准，当时的EN228-1998无铅汽油标准规定，从1995年开始，硫含量已降到0.05%以下，目前中国的燃油品质尚不能满足《世界燃油规范》中第2类无铅汽油的要求。

2.2 汽油车

我国于1994年10月开始批量生产汽油机电子控制系统控制汽车尾气排放，缩短了与国外排放控制技术的差距。上海大众有限公司率先引进德国博世(BOSCH)公司的MotronicM1.5.4系统用于Alee型发动机，1996年又引进Motronic M3.8.2系统用于AJR(现改为AY刀型发动机)。一汽—大众汽车有限公司也使用MotronicM3.8.2系统用于捷达轿车。由中联汽车电子有限公司与德国博世公司在1995年底合资组建的联合汽车电子有限公司(UAES)，在国内首家引进生产汽油发动机控制系统(EMS)零部件，具有100万套的生产能力。投资1.5亿元人民币建成的技术中心，配备了国际一流的试验和匹配设备，进行发动机与整车的匹配标定，为EMS系统的技术开发奠定了坚实的基础。

2002年，上海大众公司、上海通用公司、一汽—大众公司、神龙公司、东风公司等一大批车型已申请并通过了对提前达到欧Ⅱ排放标准车辆减征30%的消费税的认定，这说明这些车辆已通过了8万km耐久性的考验。联合电子公司几十个项目的试验也证明：现行中国石化提供的符合GBl7930-1999《车用无铅汽油》标准的汽油，虽然没有达到《世界燃油规范》的第2类汽油的技术指标，但用这种汽油在国内匹配的电子系统的装车试验，完全能满足8万km耐久性的排放达到欧Ⅱ排放标准的要求。

2.3 柴油车

国外控制柴油机微粒排放措施主要是中冷涡轮增压、催化转化器、微粒捕捉器、电控可变技术、使用低硫柴油等。我国对柴油机微粒排放控制起步较晚，标准也较宽松，目前与世界发达国家柴油汽车微粒排放控制水平存在较大的差距，满足EuroI标准的柴油机刚刚被广泛使用。相应的净化技术措施基本限于对燃油系统和进气系统的改进。柴油机电喷、催化转化器、捕捉器等较为先进的控制排放技术还处于研究开发和试使用阶段。

虽然我国新开发的柴油机产品对排放、烟度等指标都提出了更为严格的要求，且环保指标有所改善，但废气中HC和NOx的含量比国外约高一倍，由柴油车造成可吸入颗粒物的分担率占50%。这些问题需要采取有效的技术和法规措施来加以限制和改善，对于经济性和排放性能的矛盾应加以全面的权衡，综合考虑。

3 我国在汽车排放控制方面的对策

由于汽车运行严重的分散性和流动性，因而也给净化处理技术带来一定的限制。除了开发机内净化技术外，还要大力开发机外净化处理技术。这应从两个方面入手：一是控制技术，主要是提高燃油的燃烧率，安装防污染处理设备和采取开发新型发动机；二是行政管理手段，采取报废更新，淘汰旧车，开发新型的汽车（即无污染物排放的机动车），从控制燃料使用标准入手。

3.1 汽车燃油的改用

（1）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。这种汽油是用甲荃树丁醚作渗合剂，它不仅不含铅，而且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。虽然我国城市的交通密度比发达国家的密度低，但有铅汽油燃烧带来的铅的污染程度不可忽视。因铅是一种蓄积毒物，它通过人的呼吸、饮水、食物等途径进入人体。对人体的毒性作用是侵蚀造血系统、神经系统以及贤脏等。诸如对血管系统、生殖系统以及癌致畸等毒性作用也可能发生。

（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，或者采用含水份10%的汽油燃料，都能在一定程度上减少或者消除CO、NO、HC和铅尘的污染效果。

若采用“甲醇燃料”，即采用甲醇和其它醇类同汽油混合所制成的燃料。当甲醇占比例30%-40%,汽车尾气排出的污染物可基本上消除。

（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。此外，采用上述固体润滑剂可使汽车发动机汽缸密封性能大大改善，汽缸压力增加，燃烧完全。尾气排放中，CO和碳氢含量随之下降，可减轻对大气环境的污染。

（4）采用绿色燃料同样可减少汽车尾气有毒气体排放量

据美国的俄亥俄州某研究所用豆油与甲醇、烧碱混合，然后去除其中的甘油，从而可获得“大豆柴油”。用“大豆柴油”，以3:7的比例掺入到普通柴油中，可供柴油汽车之用。它可大大减少发动机工作时排放的硫化物、碳氢化合物、一氧化碳和烟尘。故誉作绿色燃料。

（5）采用多种燃料作为汽车燃料来源

随着科学技术的发展和计算机的广泛应用，确保环境保护法规的实施和节能措施：汽车中可广泛使用新的配方汽油、电力、压缩的天然气体、太阳能以及生态燃料的蓄电池等等。然而在这种汽车上装上电脑，不断在行驶中早先调拨组合，以使汽车发挥最佳性能。采用计算机控制点火系统，以便对发动机的不同工况作出快速反应，可取得最佳燃料经济性和发动机动力性能，可减少尾气对大气的污染。

（6）节约能源，有利环境，大力推广车用乙醇汽油

根据有关专家指出，开发乙醇代替汽油，即节约能源，又可消化陈粮，使汽车排出的有害汽体减少，是一项有利于保护环境和资源的新课题。

3.2 汽车发动机内部的调试，可减少尾气污染物的排放量

（1）减少喷油提前角

减少喷油提前角，可降低发动机工作的最高温度（1500氏度），使NOx的生成量减少。

（2）改善喷油器的质量

控制燃烧条件（燃比、燃烧温度、燃烧时间），可使燃料燃烧完全，从而可减少CO、HC和煤烟。

（3）调整喷油泵的供油量

可降低发动机的功率，使雾化的燃料有足够的氧气进行完全燃烧，从而也可以减少CO、HC烟的生成。

3.3 发动机外部尾气净化措施

即汽车尾气由原有毒气体，变成为无毒气体，再排放到大气中。从而可减少对大气环境的污染。

（1）采用催化剂

将 CO氧化成 CO2，HC氧化成 CO2和 H2O，NOx被还原成为 N2等。采用的催化剂有氧化锰－氧化铜；氧化铬－氧化镍－氧化铜等金属氧化物和白金属（铂）等贵金属。它们都可以净化CO、HC。催化反应器设置在排气系统中排气歧管与消音器之间。

（2）水洗

通过水箱，使汽车尾气中的碳烟粒子经过水洗和过滤及蒸气的淋浴，可去除粘在碳粒上的有毒物质，使碳粒子胀大而给予去除。

3.4 发动机内部净化处理措施

（1）正曲轴箱通气系统的设计

把从汽缸窜入曲轴箱的气体（主要是未燃气体）再循环进入进气歧管，使其再次燃烧，改变了过去将其直接排入大气所造成的污染。

（2）排气再循环设计

发动机排气口用控制阀与进气歧管相连接，使排出的气体经过再次循环，以降低氮氧化物的排放量。

（3）蒸发排放控制系统的设计

将化油器浮子室中的汽油蒸发汽引入进气系统，而将油箱中的蒸发汽引入储存系统，可大大减少污染物的排放。

4 国家对汽车尾气排放的政策和法规

4.1 政府干预，重视投入

国家及各部门领导重视、关心，从立法、严格标准及执行制度着手，加强政府干预及投资力度，普及清洁空气、保护环境的国民教育。同汽车相关的研究与工业部门，特别是燃料、润滑油、交通运输管理和维修部门以及研究及生产发动机、汽车的部门一起参与降低汽车排放、清洁空气的工作。

4.2 综合治理控制

除了汽车排放污染大气外，还有其他移动工具、工业部门、能源开采生产部门以及民用燃料等排出的有害物都会污染大气，应进行综合治理。随着行驶里程的增加，汽车排放物也会增加，在用车的定期检查、维修、报废制度以及维修质量都会影响汽车排放对大气污染的程度。汽车怠速工况时排放率更高，发展城市立体交通干线，尽量减少汽车拥堵现象，同样属于综合治理控制的范畴。

4.3 分地区、分阶段实施排放法规

我国由于发展的不平衡，特别是汽油无铅化进程的地区不平衡性和在不同地区使用的汽油中实际含铅水平的差异，同时由于大城市机动车排放的NOx约占总污染源排放的50%以上，而部分落后地区，机动车排放污染相对于其他污染还不是主要污染源。因此，建议汽车排放法规应分地区、分阶段逐步实施。

4.4 严格企业标准

企业在设计或研究改进产品时，制定的排放性能目标应比国家规定的要严格，这是因为要考虑大批量生产的产品之间的品质及性能的差异，在汽车使用过程中性能的变差以及国家的任意抽样检查时需要的可信度及产品一致性等。

（1）淘汰旧车，采取报废迎新

开发并采用多种燃料的新型汽车，这是今后汽车的发展方向。以氢为燃料的电池电动车、太阳能汽车、电动汽车、复式汽车、液化气汽车、甲醇汽车等。它们是低公害、前途最佳的新型汽车。同时，目前也还可改装汽油发动机的汽车为柴油发动机汽车。虽然柴油发动机燃料费用高，但CO生成量少。如果对NOx、粉尘排放量作相对的限制的话，那么柴油发动机汽车也是未来最佳汽车。

（2）严格执行国家质量技术标准，控制燃油标准

按国家规定，不合质量的燃油不能使用，市场上不准出售低劣的燃油。汽车不准使用含铅汽油这一禁令已下，但难以奏效。其主要原因是广大市民对这一政策了解不足，含铅的70号和不含铅的90号及90号以上汽油，每吨差价比较大，加之无有效措施和得力宣传。另外，个别城市周边的地区又没有实行含铅汽油的禁令。市场调查结果显示含铅汽油库存数量还比较大，加之，车辆运输的流动性，故使得禁令难以实施。因此，对“禁令”的宣传力度和推行力度应大大加强，才能保证大气环境的洁净。