学文网摘要：随着社会的发展我国汽车行业已经越来越被受关注。汽车尾气的排放也同时给环境带来了严重污染，人们生命与健康带来了严重的危害。从根本上要解决这一问题，要从实际出发，多方面的去了解汽车尾气具有哪些危害，要从根本上解决汽车尾气给发展的社会带来的危害，我们应了解治理尾气的重要性，有针对性的做出有效治理，研究治理尾气排放的有效措施，从而给社会进步创造有利的条件。
关键词：发动机；尾气；治理
Abstract: with the social development of China's automobile industry has been more and more attention. Automobile exhaust emissions also brought serious pollution to the environment, human life and health caused serious harm. Fundamentally to solve this problem, we should start from the reality, many aspects to understand the automobile exhaust has what harm, harm to fundamentally solve the automobile exhaust brings to the development of the society, we should understand the importance of tail gas treating, targeted to make effective governance, effective measures of control emission, so as to create favorable conditions for social progress.
Keywords: engine exhaust; governance;
中***分类号： [TE991.1] 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）
一、汽车尾气排放治理的重要性
汽车排放是指从废气中排出的CO（一氧化碳）、碳氢化合物和氮氧化物、PM（微粒，碳烟）等有害气体。它们都是发动机在燃烧做功过程中产生的有害气体。废气中含有 150～200种不同的化合物，其主要有害成分为：未燃烧或燃烧不完全的CH、氮氧化物、CO、CO2、SO2、H2S以及微量的醛、过氧化物、有机酸和含铅、磷汽油所形成的铅、磷污染等。由于混合气不均匀、燃烧室冷等原因造成部分燃油未来得及燃烧就被排放出去。氮氧化物是燃料（汽油）在燃烧过程中产生的一种物质。PM也是燃油燃烧时缺氧产生的一种物质。
汽车尾气的危害程度主要取决于汽油的成分。过去，车用汽油通常都用四乙基铅作为防爆剂，这样的汽油叫做含铅汽油。含铅汽油使汽车排放的尾气中含有较高浓度的铅，对人体健康危害严重。在我国，无铅汽油是指含铅量在O.013g／L以下的汽油。所以说无铅汽油并非铅含量为零的汽油，因此，汽车尾气中仍然含有少量的铅。
目前国内的治理方法有三种：一是改变发动机性能；二是加装机内或机外净化装置，三是改用清洁燃料。
当今世界先进国家还成功地运用了燃油添加剂技术，使燃油成为不产生胶质和积炭的清洁型燃油，有效地降低了尾气污染。
二、对有害气体排放治理措施
（一）汽车尾气净化器
1.治理流动的污染源
随着汽车产量的猛增，汽车排放的尾气成了流动的污染源，对大气的危害十分严重。为了消除这一严重的社会公害，美、欧、日等国家和地区相继制定了严格 排放法规。因此，治理或控制汽车尾气排放，已成为全球保护环境急待解决的重大课题。
2.汽车尾气的净化
所谓汽车尾气净化就是采取种种有效措施，减少污染物的排放和使排放废气中的CO、 HC、氮氧化物分别被氧化或还原，生成无毒的CO2、H2O和N2。
一般来说，实现汽车尾气净化有两种方法：即发动机内部控制和发动机外部净化。机内控制就是利用发动机本身工作过程来降低汽车排放污染物。外部净化就是装在发动机外部装尾气净化器。
3.尾气净化器的工作原理
众所周知，尾气净化器的核心部分是催化剂，其工作原理是利用排放废气中残余的氧和排气温度，在催化剂表面进行氧化、还原反应，使有害物质CO、HC和氮氧化物转变成无毒害 的CO2、H2O和N2，从而减少了对环境的污染。
（二）尾气净化催化剂——三效催化剂TWC(Three-Way Catalyst)
汽车尾气的主要有害成分是碳氢化合物、一氧化碳(CO)和氮氧化物。这三种物质对人体都有毒害。消除汽车尾气中这些有害成分的方案主要有两种：一种是改进发动机的燃烧方式以减少有害气体的排放；另一种是采用催化转化器将尾气中的有害气体净化。汽车催化转化器有两种类型，一种是氧化型催化反应器，使尾气中的碳氢化合物和CO与尾气中的余氧反应，生成无害的H2O和CO2，从而达到净化目的。由于对氮氧化物等污染物排放标准的强制化和降低燃料消耗的要求，一方面应尽量控制空燃比在14.6附近运转，另一方面应采用控制点火时间和废气再循环等方法，以减少尾气中的氮氧化物。然而这些方法的缺点是往往会增加尾气中的碳氢化合物和CO。为了解决这个问题，出现了三效催化剂(英文名为Three-Way Catalyst)，简称TWC。这种催化净化器具有较高的净化率，但需要有氧传感器、多点式燃料电子喷射、电子点火等闭路反馈系统相匹配。这种催化净化器是利用尾气中的O2、氮氧化物为氧化剂，CO、碳氢化合物（以CH2为代表）和H2为还原剂，在理论空燃比附近可发生如下反应：
2CO+O2=2CO2
2CO+2NO=N2+2CO2
2CH2+6NO=3N2+2CO2+2H2O
2NO+2H2=N2+2H2O
三效催化净化器的优点是净化率与燃料经济性都比较好，主要问题是成本费用昂贵。由于柴油机排放的气体中残留的氧较多，使氧传感器的控制不灵敏，故三效催化净化器一般不用于柴油机，而只适用于汽油机。
（三）电控补气装置对有害气体的处理
1.安装电控补气装置的意义
为了改善化油器发动机在怠速、高怠速和中小负荷工况下的尾气排放，在排气歧管装氧传感器，在发动机冷却液中装水温传感器。氧传感器把上述状况废气中含氧量多少的信息输人电脑。电脑根据水温传感器提供的发动机工作温度信息，当水温在60℃以下时，对补气量适当加以修正，以达到较理想的空燃比，减少有害气体排放的目的。
2.电控补气装置的特点
（1）对改进化油器发动机的尾气排放有一定效果，主要是指CO、HC排放有改善作用。
（2）电控补气装置要求被改造的发动机供油系、点火系、配气机构、曲柄连杆机构应处于良好的技术状态。
（3）电控补气装置对发动机尾气排放污染物NO没有控制作用。为此，北京市***府明确规定，凡改装电控补气的车辆应同时加装相匹配的三元催化转换器，才能起到较好的净化尾气排放的作用。
3.使用注意事项
减少发动机冷启动的次数和加浓混合气的操作。
按要求对发动机的供油系、点火系和有关机件维护，使其经常处于良好技术状态。
及时发现发动机工作状况的异常变化。
定期检测尾气。
加注质量可靠的汽油。
三、对发动机尾气的利用的可行性
（一）机动车尾气废热应用于汽车的可行性
汽车尾气是属于雾状的气体，其成分主要为一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物，另外还有一些其它杂质。在400～500℃时，其密度与室外空气差别不大，因而在估算的情况下，其比热与密度都取空气在常温下的值。
在重型货车以及重型机械设备中利用发动机尾气废热进行吸收式制冷与吸附式制冷是可以满足室内空调负荷的，这是由于重型货车以及重型机械设备的驾驶室较小，发动机的废气排放量大，单单利用废热回收的吸收式或吸附式制冷设备的制冷量便可以满足室内冷负荷的需求。轻中型客车中为满足室内负荷所需要的尾气温度降很大，而在实际客车中不可能达到这么大的温降，因此单单利用发动机尾气废热进行吸收式与吸附式制冷无法满足室内负荷，必须加以辅助设备。因此在重型货车以及重型机械设备中进行利用发动机尾气废热进行制冷的吸收和吸附式制冷是有意义的。
（二）量子发动机 利用汽车尾气热能
美国德克萨斯A＆M大学的物理学家斯卡利提出一个创新想法，利用一个量子加力燃烧室，将尾气中的热量转化为激光，从而给汽车发动机提供更高效的动力。
据1月30日英国《自然》杂志报道，斯卡利目前正试***研制一个真正的“量子发动机”，以验证其理论的可行性。斯卡利打算在汽车尾气排气管上增加一个光激射器和一个微波激射器，他说，一旦尾气中的高能量分子的数目异常增多时，两个激射器就会产生辐射，形成激光。
实现能级粒子数反转是产生激光的先决条件。粒子数反转，就是处于高能级（或激发态）的粒子数比处于低能级的多。当其受激以光子形式释放出来时，同时也释放出能量。
要想获得粒子数反转，必须使用多能级系统。斯卡利说，汽车尾气中的分子有三种不同的能级，量子加力燃烧室就是依靠这个三能级系统来工作的。微波激射器能吸取尾气中的部分热量，使处于中间能级的分子失去能量而跃迁到低层能级，这样处于高层能级的分子数就相对增多，从而出现粒子数反转状态，激光也随之产生。
斯卡利表示，他是基于普通四冲程内燃机的循环原理提出这一理论的。普通四冲程内燃机的活动活塞可将燃料吸进汽缸然后压缩点火，燃料受热膨胀后推动活塞向外，产生的热量随废气一并排出。经斯卡利改良的“量子发动机”则可充分回收并再利用废气中的热量，从而提高发动机的效率。
四、汽车发动机有害尾气净化处理技术
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。除了开发在机内净化技术外，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***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。
（一）汽车燃油的改进
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。
2.掺入添加剂，改变燃料成分。
3.选用恰当的添加剂－机械摩擦改进剂。
4.采用绿色燃料同样可减少汽车尾气有毒气体排放量。
5.采用多种燃料作为汽车燃料来源。
6.节约能源，有利环境，大力推广车用乙醇汽油。
（二）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摄氏度），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、CH和煤烟的生成。
（三）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经过水洗和过滤及蒸汽的淋浴，可只对粘在碳粒上的有毒物质，使碳粒子胀大而给予去除。
（四）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。
（五）加强行***管理，减少和消除汽车尾气对大气环境的污染
1.淘汰旧车，采取报废迎新。
2.严格执行国家质量技术标准，控制燃油标准。
（六）其他有效的治理方法
1.实行车辆分流行驶。
2.开辟地铁，施行电力牵引行驶。
3.今后现代化的城镇建设，还应考虑自身的循环、多功能的结构形式。4.加强和提高人们对保护环境的意识－从自己做起，从家庭做起。
上述汽车尾气的排放是大气环境污染的一个重要组成部分。但是，个人与家庭的污染占大气环境污染源一定的比例。人们生活中制造的垃圾、废气、废水在人们享受便利的同时也使大气环境污染日益加剧，这是我们不可忽视的一部分。
参考文献：
[1] 杨良宜《汽车尾气排放控制技术》，北方工业出版社2005年11月第一版。
[2] 黄亚英《未来汽车新技术》，汽车爱好者出版社2006年第3期。
[3] 刘定华《汽车百科全书》，中国汽车技术论坛2004年第2期。
[4] 何波《环境治理与规划》，人民交通出版社2006年版。
[5] 金塞波《汽车工业结构调整及环境保护操作指南》，上海交通大学出版社2007年第6期。
[6]王柠 《汽车尾气的危害及治理》，汽车***书出版社2006年8月版。
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