汽车尾气及其处理

汽车尾气污染以及其治理

发动机排放的污染物（engine pollution and its toxicity）发动机对环境的污染主要来自排气产物，汽油机的主要污染物是CO、NO x和HC，燃用含铅汽油还会产生铅污染。

发动机排气中另一种主要的污染物是二氧化碳，它是正常燃烧的主要产物，虽然二氧化碳本身是无毒的，但它却是引起“温室效应”的主要成分，所以备受全球关注。从健康的角度讲，大剂量的一氧化碳可致人死亡，城市中必须将一氧化碳控制在一个较低的水平。

主要污染物及危害

1.一氧化碳 CO

一氧化碳是烃燃料燃烧的中间产物，主要是在局部缺氧或低温条件下，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、慢速行驶时或空挡运转时，燃料不能充分燃烧，废气中一氧化碳含量会明显增加。一氧化碳是一种化学反应能力低的无色无味的窒息性有毒气体，对空气的相对密度为0.9670，它的溶解度很小。

2.氮氧化合物 NOx

NO x是NO、NO2等氮氧化物的总称。汽油机排气中的NO2浓度与NO的浓度相比可忽略不计，但在柴油机中NO2可占到排气中总NOX的10%～30%。它刺激人眼粘膜，容易引起结膜炎、角膜炎，严重时还会引起肺气肿。HC对人眼及呼吸系统有刺激作用，对农作物也有害。

3.碳氢化合物 HC

汽车尾气的碳氢化合物来自三种排放源。对一般汽油发动机来说，约60%的碳氢化合物来自内燃机废气排放20%～25%来自曲轴箱的泄漏，其余的15%～20%来自燃料系统的蒸发。排气中的HC和NO x在一定的地理、温度、气象条件下，经强烈的阳光照射，会发生光化学反应，生成以臭氧（O3）、醛类为主的过氧化产物，称光化学烟雾。臭氧具有独特的臭味和很强的毒性，醛类对人眼及呼吸道有刺激作用。此外，它们还妨碍生物的正常生长。

4.微粒

排气中的微粒的主要成分是吸附物中有多种多环芳香烃（PAHs），具有不同的致癌作用。

这种微粒由在燃烧时生成的含碳粒子（炭烟）及其表面上吸附的多种有机物组成，后者称有机可溶成分（SOF）。

在所有有害成分中，CO、HC和NO x以及微粒是主要的污染物，目前汽车的排放标准和净化措施均旨在降低这几种污染物的含量。

处理技术

1.燃油替代

⑴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。

⑵掺入添加剂，改变燃料成分，提升燃油品质等，比如添加千分之五左右的燃油伴侣。

汽油中掺入15%以下的甲醇燃料，或者采用含10%水份的水－汽油燃料，都能在一定程度上减少或者消除CO、NOx、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。

⑶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，或采用纳米技术的润滑油添加剂，如铜爵机油伴侣等，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。

⑷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。

⑸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。

⑹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。

2.内部调试

⑴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摄氏度），使NOx的生成量减少。

⑵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。

⑶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、CH和煤烟的生成。

3.尾气净化

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。

⑴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。

⑵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，可将粘在碳粒上的有毒物质，使碳粒子胀大而给予去除。

4.内部净化

⑴正曲轴箱通气系统的设计：把从气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。发动机上的PCV系统就是发挥这样的作用。

⑵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。

⑶蒸发排放控制系统的设计（碳罐）：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。

5.加强管理

⑴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，也还可改装汽车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。

⑵严格执行国家质量技术标准/控制燃油标准。