尾气排放治理的现实意义

柚子精

浅谈如何有效控制汽油机HC化合物的排放

引  言

随着我国国民经济的不断增长，再加上我国巨大的消费市场，我国汽车市场每年都在以非常快的方式增长。而因此而带来的后果也是十分严重的。全球10个大气污染最严重的城市，中国独占4个。为了保护环境，保障国民身体健康，我国已经制定了汽车尾气的排放标准，成为制造、维修及检测必须遵守的法规。而如何有效控制发动机尾气有害物质的排放，俨然已经成为了当今发动机研究的重点与方向。本文将主要讲述汽油机在现有的技术情况下其他能降低HC化合物排放的方法。

1.汽车尾气的产生与主要成分

根据统计，从1994年到2003年的十年间，我国私人汽车总量增长了近6倍。当我们置身在川流不息的车流中时，很可能会闻到一股股刺鼻的气味。这就是汽车废气所发出的气味。据测定汽车废气可以通过排气管、曲轴管、油箱和汽化器等处排出。目前，人们已从汽车尾气中分离出了80多种有害物质，其中以一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、铅尘和苯并芘为主。在大中城市中，汽车尾气的污染能占整个城市大气污染的60%以上。

众所周知汽油本身就是碳氢化合物，所以汽油的燃烧产生碳氢化合物也就是理所应当的事了。汽油燃烧后产生的废气中一般含有72%的氮气，17%的二氧化碳9.3%的氧气和水，以及1.6%的有害成分。在这些有害成分中碳氢化合物约占5%。      而碳氢化合物的来源却不仅仅是废气排放这么简单。废气排放只占一辆汽车HC化合物排放的60%左右，其中还有20%~25%来自曲轴箱的泄漏，其余的15%~20%来自燃料系统的蒸发。

2.碳氢化合物的危害

2.1碳氢化合物对人体的危害

说到碳氢化合物对人体的危害，也许它并没有CO这样来的迅猛，动不动就是致人死亡、失明，但它的危害，同样不容忽视。光化学烟雾这一名词，相信大家都不陌生。20世纪40年代，在美国加利福尼亚州洛杉矶首先发现了光化学烟雾。这起事故，直接导致了400多人死亡。1952年12月伦敦发生的光化学烟雾，4天中死亡人数较常年同期约多4000。事件发生的一周中，因支气管炎、冠心病、肺结核和心脏衰弱者死亡分别为事件前一周同类死亡人数的9.3倍、2.4倍、5.5倍和2.8倍。在美国加利福尼亚州，由于光化学烟雾的作用，曾使该州3/4的人发生红眼病，3/4啊，这是什么概念？也就是说那一个州，随机4个人，就有3个人因为光化学烟雾而患上红眼病。这是一个多么可怕的比例！而这HC化合物对人体的危害，又是多么的严重！

2.2碳氢化合物对环境的危害

碳氢化合物不仅仅会对人体造成危害。它还会作用在植物上，影响植物细胞的渗透性，导致高产作物的高产性消失，甚至使植物丧失遗传能力。光化学烟雾还会促进酸雨的形成，造成建筑物裸露部分的腐蚀。很多历史的历史遗迹，都是裸露在大气中的，受到酸雨的影响尤其严重。比如故宫，按照现在的腐蚀进度，大约几百年以后，故宫裸露的石雕等便要完全模糊，甚至消失。

可喜的是随着科技的进步，人们也渐渐意识到了HC化合物等汽车尾气污染物的的危害。也许会有人认为，汽车的污染只是城市的事情，这个想法是错误的。2005年以后发现很多乡村地区的光化学氧化剂浓度增高，有时候，甚至会超过城市。光化学污染，它不止是城市的问题，而是一个区域性的污染问题。

3.控制汽车尾气中碳氢化合物的比例的方法

3.1机内净化

所谓机内净化，便是指从有害排放物的生成机理及影响因素出发，以改进发动机燃烧过程为核心，达到减少和抑制污染物生成的技术。所以，机内净化被公认为是治理车用汽油机排气污染的治本措施。

3.1.1使用高品质燃料

研究表明使用某些新能源和代用燃料的污染程度远远低于现有的燃料。目前，有些国家已经把液化石油气。醇燃料和氢气作为汽车的代用燃料。

液化石油气因为在发动机工作温度下呈气态，所以可以与空气均匀混合形成良好的混合气，所以燃烧后排放的HC化合物远比汽油低。但是因为装液化石油气的气瓶重量大，气瓶有爆炸的危险性，所以现在大多运用在固定线路的公共汽车上。

使用甲醇或甲醇与汽油的混合燃料也能有效降低HC化合物的排放。但是，甲醇具有毒性，对塑料和很多金属都有腐蚀作用。

氢气是一种不含碳的清洁燃料。燃烧后没有HC化合物的排放。但是，却有存在着运输、存储不方便等弊端，如果想要大规模普及还需要很长一段时间。

3.1.2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10%水分的水——汽油燃料都能在一定程度上解除或者消除HC化合物等污染物的形成。

3.1.3选用适当的润滑添加剂——机械摩擦改进剂

在机油中添加一定量的石墨、二氧化钼、聚四氟乙烯粉末等固体添加剂，加入到引擎箱中可以节约5%左右的燃油，而且这样可以使得汽车发动机的气缸密封性大大增加，使混合气燃烧更为完全。尾气排放中HC化合物的排放也随之大大的减少。

3.1.2控制空燃比

空燃比对HC化合物的排放图1所示：

图1  空燃比对HC排放的影响

由上图可有看出，HC化合物在17~18的时候会出现一个拐点，这表明此时废气中的HC化合物含量最低。除此之外，HC的含量都有所增加。这是因为当空燃比少于17的时候混合气过浓，空气严重不足，燃烧不完全，发动机动力性、经济性也会降低，燃烧室积炭增加，排气污染严重。空燃比大于18时，混合气过稀，空气量过多，汽油分子过少，燃烧速度降低，热量损失大，燃烧不彻底。

3.1.3控制点火角

点火提前角对尾气中HC化合物含量也有很大的影响，其结果见于图2：

图2  点火提前角对HC排放的影响

从图2我们可以看出来随着点火提前角的增加，HC的排放也随之增加。若要HC化合物排放降低就必须降低点火提前角。降低点火提前角后，点火推迟，排气温度升高，有利于HC化合物的进一步氧化。但是，降低点火提前角来降低HC化合物的排放是建立在牺牲燃油经济性的基础上来实现的。在当今世界石油资源短缺的情况下这种方式并不被广泛采纳。所以机外净化也就被大家多重视并逐渐发展起来。

3.2机外净化

控制排气的另一个有效措施就是汽油机的机外净化处理。它与机内净化处理相互配合，并最终达到控制有害气体排放。但与机内净化处理相比，机外净化实现起来要简单得多。因此，机外净化处理也是现在和未来主要的研究方向。机外净化的主要处理装置是催化净化剂，燃油蒸发排放控制系统和热反应净化剂等。

3.2.1三效（元）催化剂

三效（元）催化剂是利用其滤芯中的钯、铂、铑3种元素，通过氧化法或氧化还原法过滤废气中的碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物等3种污染物当汽车废气通过净化器的通道时，元催化器中的净化剂将增强CO、HC 、NOX 三种气体的活性，促使其进行一定的氧化-还原化学反应，其中CO在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体；HC化合物在高温下氧化成水(H20)和二氧化碳；NOX还原成氮气和氧气，使三种有害气体变成无害气体其净化效率很高，可以净化90％以上的有害物质。这种尾气净化剂也得到了大多数人的认可，并在全球范围内得以推广。

3.2.2其他型催化净化器

这里作为代表的便是吸附性催化净化器和电加热催化装置。吸附性催化净化器是利用氟石作为吸附剂，吸收汽油机冷启动后未完全燃烧得HC化合物。当净化剂正常工作时，HC被转化后才会被排出，这有效的降低了冷启动的HC化合物的排放。电加热催化装置是利用电加热的方法在发动机启动时间内使催化器内德催化剂达到工作状态，从而降低汽油机冷启动照成的有害排放物的排放。

3.2.3燃油蒸发排放控制系统

油箱中的燃油在多点喷射是受到从喷油嘴带回大量热量的回油的加热产生了较多的燃油蒸汽。如果不加以控制，由此照成的的HC化合物的排放占总排放的20%。

3.2.4热反应净化器

热反应净化器一般安装在靠近排气口处的排气管路中，空气和排气中的未燃混合气混合后，利用排气本身的余热保持高温，并给予了一定的反应时间使HC化合物再次燃烧。所以可以有效降低尾气中HC化合物的数量。

3.3其他净化方法

治理汽油机排气污染除了有机内净化和机外净化以外，还有其他的方式来间接达到控制尾气污染的目的。

3.3.1加强行政管理，提高汽车的尾气排放标准

这个在欧洲等发达国家是很早便提出来并加以实施了的，但在中国，似乎什么政策都不能得到很好的贯彻和实施，上有政策，下有对策。普通百姓对这些政策大多所知不详，改善汽车尾气的排放，从源头做起，不能达到标准的，直接不准其出厂，从源头控制好这一切。

3.3.2完善机动车的尾气检测体系

这个在我们已经实行有段时间了，但是在汽车的年检上，司机们的各种手段总是层出不穷，难以应付。年检在很多地方，变成了一种形式。所以，完善尾气检测体系是很有必要的。在路口设置检查站等等，而并不只局限于年检。对尾气检测不达标的汽车处以罚款。这样也能间接的控制空气中HC等污染物的比例。

3.3.3加强宣传，提高公众的环保意识

让更多的人了解，认识到汽车尾气污染物害处，自觉的来保护环境也是一个很有效的手段。提倡使用公共交通，限制私家车的使用。很多国家都在倡导使用自行车代替私家车。他们那里的人，即便开车出去，车的后备箱里面都放有自行车。当然，开辟地铁，磁悬浮列车等载客量大，无噪音和尾气污染的大型交通工具也是很好的解决办法。

结  论

当今社会已经有越来越多的人认识到汽车尾气污染所带来的危害。但尾气污染并不是一天两天造成的，想要治理好它，更不可能在短期内完成。总的来说，控制尾气排放，还得从源头做起。源头不是开的汽车，也不是汽车的汽油发动机，而是坐在驾驶室里的人。汽油机无论怎样改进只要用的还是汽油，那么尾气的污染也一定是必然的。在一边改进发动机的情况下，我们同时也因该想想如何才能在技术不变的情况下也能控制尾气的污染。控制尾气的污染，这并不只是一句口号，让我们用自身的实际行动，来保护自己赖以生存的自然环境。这样最终的受益者也必然是我们自己。相信随着技术的更新，随着人们意识的提高，纯净的空气会再次回到我们的身边。