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1、汽车与环境保护初论摘要在现代文明的今天，汽车已经成为人类不可缺少的交通运输工具。自从1886年第一辆汽车诞生以来，它给人们的生活和工作带来了极大的便利，也已经发展成为近现代物质文明的支柱之一。但是，我们也应该看到，在汽车产业高速发展、汽车产量和保有量不断增加的同时，汽车也带来了大气污染，即汽车尾气污染。汽车工业的发展和汽车数量的增加，使汽车排放对环境的危害日益加剧。研究汽车排放污染的防治技术成了当前的重要课题。本文分析了汽车排放污染与人类生存环境的关系，介绍了应从发动机燃烧、结构设计、燃料提供等技术及加强车辆维修保养、开发新型环保汽车等措施着手，控制汽车排放，减少大气污染。关键词：污染物成分，
2、危害控制 ，尾气净化。第1章 绪论在车水马龙的街头，一股股浅蓝色的烟气从一辆辆机动车尾部喷出，这就是通常所说的汽车尾气。这种气体排放物不仅气味怪异，而且令人头昏、恶心，影响人的身体健康。在车辆不多的情况下，大气的自净能力尚能化解汽车排出的毒素。但随着汽车数量的急剧增加，交通拥堵成了家常便饭，汽车本应具备的便捷、舒适、高效的优势逐渐被过多的车辆所抵消。“汽车灾难”已经形成，由此带来的汽车尾气更是害人不浅。据环保部门的研究结果，北京市机动车排放对大气污染物中CO、HC、NO 的分担率分别为63.4% 、73.5% 和46%；上海市中心地区机动车排放对大气中CO、HC、NO 的分担率分别为86%、9
3、6%和56%。许多国家的大中城市的空气污染有五成以上来源于汽车所排出的废气。英国空气洁净和环境保护协会曾发表研究报告称，与交通事故遇难者相比，英国每年死于空气污染的人要多出10倍。此外，汽车尾气是光化学烟雾形成的主要原因，它的危害要更甚于汽车尾气。因此，必须严格控制汽车的排放污染，研究汽车排放污染的防治技术也成了当前的重要课题。第2章、汽车排放污染物的主要成分及其危害汽车排放的污染物主要是一氧化碳CO、碳氢化合物HC、氮氧化物NOx 和微粒(碳烟、铅化合物等)等，它们对人类造成了很大的危害：CO 是发动机中因空气供给不足或其他原因造成的不完全燃烧时所产生的一种无色、无味但有剧烈毒性的气体。CO
4、 被吸入人体后，与肺里的血红蛋白结合，致使人体缺氧、引起头痛、头晕、呕吐等中毒症状，严重时造成死亡。HC 是汽车发动机排气中的未燃部分。单独的HC 只有在浓度相当高的情况下才会对人体产生影响。但是当Hc 和NO2混合在一起，经强烈阳光照射后产生的高浓度臭氧，会对人的眼睛、呼吸器官及皮肤等产生强烈的刺激。NOx 是空气中的N2 与O2 在高温高压条件下反应生成的。NO2有剧烈的毒性，会刺激人的眼睛和呼吸道，引起喘息、支气管炎及肺气肿等。此外，NOx 与HC 受阳光照射后产生化学反应，形成光化学烟雾。光化学烟雾不仅对人体有害，还会损害植物、降低大气能见度等。微粒的排放对汽油车来说主要是铅化合物、硫
5、酸盐和低分子物质。铅化合物被人吸入并积累到一定程度时，会影响造血功能，造成贫血及使心、肺等器官发生病变。对于柴油车，微粒的排放主要是碳烟及其所吸附的高分子有机物。它除了本身对人的呼吸系统有害之外，还会妨碍车辆驾驶员和行人的视线，成为引发交通事故的因素。光化学烟雾：是由汽车尾气排出的碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NOx）等一次污染物，在阳光的作用下发生化学反应，生成臭氧(O3)、醛、酮、酸、过氧乙酰硝酸酯（PAN）等二次污染物，参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象。它包含对动物、植物和材料都有害的臭氧、PAN和丙烯醛、甲醛等二次污染物。而且，人和动物吸收光化学烟
6、雾后会受到眼睛和粘膜的刺激、头痛、呼吸障碍、慢性呼吸道疾病恶化、儿童肺功能异常等病症下面是光化学烟雾的成因及危害示意图：第3章、汽油机排放控制技术三元催化转换器中装有促使废气中有害物进行氧化或还原反应的催化剂（铂、铑和钯）。当废气流经催化器时，通过化学反应使有害气体转化为无害气体。催化转换器的净化效果受混合气浓度和工作环境温度的影响。为提高转化效率，可采用以下措施发动机冷机时，催化剂活性较差，不利于降低HC 的排放。这时，降低HC 的排放成为主要课题。在采用的方法中，稀薄燃烧技术最为有效。为保证空燃比的稀薄化，在进气口内设置涡流控制阀，改善发动机进气系统，提高充气效率；改进发动机燃烧系统，合理
7、组织燃烧室内的气体流动，促进火焰传播，改善着火稳定性，使发动机在稀混合气下维持稳定燃烧，从而降低HC 的排放量。活塞的第一道环岸脊(指第一道环槽至活塞顶之间的区域)和气缸壁之间，燃烧的火焰不能达到，此区域内的未燃HC 直接从气缸内排出。提高第一道活塞环的位置，即减小第一道活塞环岸的高度，可以减少活塞环与缸壁间的容积，从而减少未燃HC 的排放。为减少活塞环槽的磨损，一般情况下，对活塞表面实施氧化铝镀膜处理，但由于在活塞表面易形成许多细孔，被吸附的HC 在发动机排气行程时排出机外。为解决这一矛盾，在对活塞表面实施氧化铝镀膜处理时，只对活塞环槽进行处理，活塞顶面不进行处理，有利于进一步降低HC 的排
8、放。为促使催化剂的早期活性，有效的方法是提高其升温特性和降低其活性温度。提高升温特性的主要方法是采用双重排气管和使用“薄壁式”催化剂载体。合理选择低温特性好的贵重金属，如在催化剂中提高铂的含量，同时提高空燃比的稀薄化，是降低催化剂活性温度的有效手段。使用电加热催化剂(EHC)和在排气管内利用排放气体的燃烧产生的热量，促使催化剂升温，即排气燃烧器(EGC)能进一步提高催化剂的早期活性。EHC 采用电流预热的方法，可使金属载体的催化器在发动机起动后的510s 内达到催化剂的起燃温度，从而减少起动后最初几分钟内的有害物的排放。EHC 已达到实用化水平，但其电气系统较复杂。EGC 的原理是在发动机起动
9、后，在浓空燃比状态下产生的CO 等可燃成分与二次空气供给的氧气相混合，形成可燃混合气，在排气系统中设置排气燃烧器，通过火花塞点火装置，点燃未燃混合气，利用燃烧产生的热量提高催化剂的早期活性，同时还能燃烧净化发动机起动后的未燃HC 成分。EGC技术虽然处于研制阶段，但其催化转化效率高，大有超过EHC 之势。废气再循环(EGR)是目前常用于控制内燃机NOx 排放的有效措施之一。它把一定数量的废气引入发动机的进气系统，使发动机混合气中惰性气体的比例增加。由于这些惰性气体有较高比热，使经再循环废气稀释的混合气的比热增高，致使发动机最高燃烧温度下降，由于再循环废气对新混合气的稀释，降低了混合气中氧气的浓
10、度，因而废气再循环破坏了NOx 的生成条件，从而有效抑制了NOx 的生成。第4章.乙醇汽油 变性燃料乙醇，又称燃料乙醇，是以玉米、小麦、薯类、甘蔗、甜菜等为原料，经发酵、蒸馏制得乙醇，脱水后再添加变性剂变性的燃料乙醇。车用乙醇汽油（以下简称乙醇汽油），就是把燃料乙醇和汽油以一定比例混配形成的一种汽车燃料，又称汽油醇。 乙醇作为发动机燃料始于20世纪30年代，由于世界能源的短缺和环境保护的需要，醇类燃料自70年代以来成为新能源开发的方向之一。一些国家还在立法和政策上鼓励以醇类（主要为乙醇）作为车用汽油调合组分，巴西在这方面走在世界的前面（相关介绍见本报本期第11版）。 推广应用变性燃料乙醇对我国
11、国民经济、社会发展具有十分重要的影响。 首先，我国在1993年后成为石油进口国，受资源紧缺的影响，原油供求矛盾日益突出，成为制约我国经济发展的长期压力。变性燃料乙醇是通过光合作用，从田间获得的再生资源，是可以转化的太阳能，属可再生能源，资源十分丰富。根据我国汽油现在的消耗水平进行理论预测，如果在汽油中添加10%体积的变性燃料乙醇，则可以替代430万吨等量的汽油。 其次，我国是一个农产品生产和消费大国。近年来，我国农业生产连年丰收，粮食综合生产能力已接近5亿吨。然而粮食深加工转化问题未能得到很好的解决。粮食库存量逐年上升，形成了我国粮食存量的相对过剩，部分存粮已出现陈化。发展变性燃料乙醇，可有效
12、解决粮食作物的转化，更重要的是，它还可以为我国培育一个新的经济增长点和经济拉动点，并解决就业问题。另外，据预测我国推广变性燃料乙醇生产直接所耗谷物仅占粮食产量的0.66%, 综合利用所产饲料也可相应减少粮食消耗，粮食供应风险不大，不会对粮食安全造成冲击。最后，推广使用变性燃料乙醇有利于环境的改善。含燃料乙醇10%的乙醇汽油和普通汽油相比，可使汽车尾气中CO含量降低30%以上，碳氧化合物含量降低10%左右。老式的化油器车比新型的电喷车效果更为明显。第5章 研制可替代能源的环保型汽车要保持汽车工业持续发展，必须高度重视推动汽车环保技术，开发出可替代能源的环保型汽车，其主攻方向是使用替代能源，降低废
13、气排放，减少燃油消耗。这是世界各国都在努力的方向。目前我国环保型汽车研究的主要目标是：电驱动系统的可靠性及免维护性；电源动力蓄电池和提高比能量及比功率，达到长寿命、低成本、充电快捷方便、密封免维护；天然气内燃机驱动技术的可靠性，燃烧系统的合理性及储气装置的优化设计和混合动力型电动汽车的研究与开发等；采取有效措施降低环保型汽车的研究、设计、制造费用成本，最大限度地实现高可靠性和大众化价格等。而且，中国的新能源环保型汽车也在有条不紊的发展和研究中，发展环保型汽车新产品，是有效治理人为环境污染的必要措施，是保护生态系统服务功能与实现可持续发展的重要途径，对维持人类与自然环境的和谐统一有着重要的现实意
14、义和深远的历史意义。第6章 结论汽车排放控制是一项综合而复杂的课题。首先应该采取机内净化措施，即通过改进发动机设计，采用电子控制、可变气门正时和升程、可变进气管等先进技术，优化燃烧条件，减少未完全燃烧混合气的生成。其次对于发动机工作已产生的有害气体，通过加装三元催化转化器和氧传感器，将有害气体HC、CO 和NOx 转化为CO2、H2O和N2。为了进一步提高转化效率，可以通过优化布置转化器安装位置，采用排气歧管后置、安装加热器等措施。第三，在采用EGR 系统减少NOx 排量时，一定要与电子控制系统相结合，合理控制再循环到发动机燃烧室中的废气量。在汽车使用维修、燃料提供和新型车研制方面，经过科学的管理、深入的研究和大胆的构想，对排放控制也会产生积极意义。参考文献汽车排放污染物控制实用技术.交通部公路司.人民交通出版社.3