汽車與環(huán)境保護(hù)初論

1、汽車與環(huán)境保護(hù)初論摘要在現(xiàn)代文明的今天，汽車已經(jīng)成為人類不可缺少的交通運(yùn)輸工具。自從1886年第一輛汽車誕生以來，它給人們的生活和工作帶來了極大的便利，也已經(jīng)發(fā)展成為近現(xiàn)代物質(zhì)文明的支柱之一。但是，我們也應(yīng)該看到，在汽車產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展、汽車產(chǎn)量和保有量不斷增加的同時(shí)，汽車也帶來了大氣污染，即汽車尾氣污染。汽車工業(yè)的發(fā)展和汽車數(shù)量的增加，使汽車排放對(duì)環(huán)境的危害日益加劇。研究汽車排放污染的防治技術(shù)成了當(dāng)前的重要課題。本文分析了汽車排放污染與人類生存環(huán)境的關(guān)系，介紹了應(yīng)從發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、燃料提供等技術(shù)及加強(qiáng)車輛維修保養(yǎng)、開發(fā)新型環(huán)保汽車等措施著手，控制汽車排放，減少大氣污染。關(guān)鍵詞：污染物成分，

2、危害控制 ，尾氣凈化。第1章 緒論在車水馬龍的街頭，一股股淺藍(lán)色的煙氣從一輛輛機(jī)動(dòng)車尾部噴出，這就是通常所說的汽車尾氣。這種氣體排放物不僅氣味怪異，而且令人頭昏、惡心，影響人的身體健康。在車輛不多的情況下，大氣的自凈能力尚能化解汽車排出的毒素。但隨著汽車數(shù)量的急劇增加，交通擁堵成了家常便飯，汽車本應(yīng)具備的便捷、舒適、高效的優(yōu)勢(shì)逐漸被過多的車輛所抵消。“汽車災(zāi)難”已經(jīng)形成，由此帶來的汽車尾氣更是害人不淺。據(jù)環(huán)保部門的研究結(jié)果，北京市機(jī)動(dòng)車排放對(duì)大氣污染物中co、hc、no 的分擔(dān)率分別為63.4% 、73.5% 和46%；上海市中心地區(qū)機(jī)動(dòng)車排放對(duì)大氣中co、hc、no 的分擔(dān)率分別為86%、9

3、6%和56%。許多國家的大中城市的空氣污染有五成以上來源于汽車所排出的廢氣。英國空氣潔凈和環(huán)境保護(hù)協(xié)會(huì)曾發(fā)表研究報(bào)告稱，與交通事故遇難者相比，英國每年死于空氣污染的人要多出10倍。此外，汽車尾氣是光化學(xué)煙霧形成的主要原因，它的危害要更甚于汽車尾氣。因此，必須嚴(yán)格控制汽車的排放污染，研究汽車排放污染的防治技術(shù)也成了當(dāng)前的重要課題。第2章、汽車排放污染物的主要成分及其危害汽車排放的污染物主要是一氧化碳co、碳?xì)浠衔飄c、氮氧化物nox 和微粒(碳煙、鉛化合物等)等，它們對(duì)人類造成了很大的危害：co 是發(fā)動(dòng)機(jī)中因空氣供給不足或其他原因造成的不完全燃燒時(shí)所產(chǎn)生的一種無色、無味但有劇烈毒性的氣體。co

4、 被吸入人體后，與肺里的血紅蛋白結(jié)合，致使人體缺氧、引起頭痛、頭暈、嘔吐等中毒癥狀，嚴(yán)重時(shí)造成死亡。hc 是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的未燃部分。單獨(dú)的hc 只有在濃度相當(dāng)高的情況下才會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生影響。但是當(dāng)hc 和no2混合在一起，經(jīng)強(qiáng)烈陽光照射后產(chǎn)生的高濃度臭氧，會(huì)對(duì)人的眼睛、呼吸器官及皮膚等產(chǎn)生強(qiáng)烈的刺激。nox 是空氣中的n2 與o2 在高溫高壓條件下反應(yīng)生成的。no2有劇烈的毒性，會(huì)刺激人的眼睛和呼吸道，引起喘息、支氣管炎及肺氣腫等。此外，nox 與hc 受陽光照射后產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，形成光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧不僅對(duì)人體有害，還會(huì)損害植物、降低大氣能見度等。微粒的排放對(duì)汽油車來說主要是鉛化合物、硫

5、酸鹽和低分子物質(zhì)。鉛化合物被人吸入并積累到一定程度時(shí)，會(huì)影響造血功能，造成貧血及使心、肺等器官發(fā)生病變。對(duì)于柴油車，微粒的排放主要是碳煙及其所吸附的高分子有機(jī)物。它除了本身對(duì)人的呼吸系統(tǒng)有害之外，還會(huì)妨礙車輛駕駛員和行人的視線，成為引發(fā)交通事故的因素。光化學(xué)煙霧：是由汽車尾氣排出的碳?xì)浠衔铮╤c）和氮氧化物（nox）等一次污染物，在陽光的作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成臭氧(o3)、醛、酮、酸、過氧乙酰硝酸酯（pan）等二次污染物，參與光化學(xué)反應(yīng)過程的一次污染物和二次污染物的混合物所形成的煙霧污染現(xiàn)象。它包含對(duì)動(dòng)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，人和動(dòng)物吸收光化學(xué)煙

6、霧后會(huì)受到眼睛和粘膜的刺激、頭痛、呼吸障礙、慢性呼吸道疾病惡化、兒童肺功能異常等病癥下面是光化學(xué)煙霧的成因及危害示意圖：第3章、汽油機(jī)排放控制技術(shù)三元催化轉(zhuǎn)換器中裝有促使廢氣中有害物進(jìn)行氧化或還原反應(yīng)的催化劑（鉑、銠和鈀）。當(dāng)廢氣流經(jīng)催化器時(shí)，通過化學(xué)反應(yīng)使有害氣體轉(zhuǎn)化為無害氣體。催化轉(zhuǎn)換器的凈化效果受混合氣濃度和工作環(huán)境溫度的影響。為提高轉(zhuǎn)化效率，可采用以下措施發(fā)動(dòng)機(jī)冷機(jī)時(shí)，催化劑活性較差，不利于降低hc 的排放。這時(shí)，降低hc 的排放成為主要課題。在采用的方法中，稀薄燃燒技術(shù)最為有效。為保證空燃比的稀薄化，在進(jìn)氣口內(nèi)設(shè)置渦流控制閥，改善發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)，提高充氣效率；改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)，合理

7、組織燃燒室內(nèi)的氣體流動(dòng)，促進(jìn)火焰?zhèn)鞑ィ纳浦鸱€(wěn)定性，使發(fā)動(dòng)機(jī)在稀混合氣下維持穩(wěn)定燃燒，從而降低hc 的排放量?；钊牡谝坏拉h(huán)岸脊(指第一道環(huán)槽至活塞頂之間的區(qū)域)和氣缸壁之間，燃燒的火焰不能達(dá)到，此區(qū)域內(nèi)的未燃hc 直接從氣缸內(nèi)排出。提高第一道活塞環(huán)的位置，即減小第一道活塞環(huán)岸的高度，可以減少活塞環(huán)與缸壁間的容積，從而減少未燃hc 的排放。為減少活塞環(huán)槽的磨損，一般情況下，對(duì)活塞表面實(shí)施氧化鋁鍍膜處理，但由于在活塞表面易形成許多細(xì)孔，被吸附的hc 在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣行程時(shí)排出機(jī)外。為解決這一矛盾，在對(duì)活塞表面實(shí)施氧化鋁鍍膜處理時(shí)，只對(duì)活塞環(huán)槽進(jìn)行處理，活塞頂面不進(jìn)行處理，有利于進(jìn)一步降低hc 的排

8、放。為促使催化劑的早期活性，有效的方法是提高其升溫特性和降低其活性溫度。提高升溫特性的主要方法是采用雙重排氣管和使用“薄壁式”催化劑載體。合理選擇低溫特性好的貴重金屬，如在催化劑中提高鉑的含量，同時(shí)提高空燃比的稀薄化，是降低催化劑活性溫度的有效手段。使用電加熱催化劑(ehc)和在排氣管內(nèi)利用排放氣體的燃燒產(chǎn)生的熱量，促使催化劑升溫，即排氣燃燒器(egc)能進(jìn)一步提高催化劑的早期活性。ehc 采用電流預(yù)熱的方法，可使金屬載體的催化器在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后的510s 內(nèi)達(dá)到催化劑的起燃溫度，從而減少起動(dòng)后最初幾分鐘內(nèi)的有害物的排放。ehc 已達(dá)到實(shí)用化水平，但其電氣系統(tǒng)較復(fù)雜。egc 的原理是在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)

9、后，在濃空燃比狀態(tài)下產(chǎn)生的co 等可燃成分與二次空氣供給的氧氣相混合，形成可燃混合氣，在排氣系統(tǒng)中設(shè)置排氣燃燒器，通過火花塞點(diǎn)火裝置，點(diǎn)燃未燃混合氣，利用燃燒產(chǎn)生的熱量提高催化劑的早期活性，同時(shí)還能燃燒凈化發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后的未燃hc 成分。egc技術(shù)雖然處于研制階段，但其催化轉(zhuǎn)化效率高，大有超過ehc 之勢(shì)。廢氣再循環(huán)(egr)是目前常用于控制內(nèi)燃機(jī)nox 排放的有效措施之一。它把一定數(shù)量的廢氣引入發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣中惰性氣體的比例增加。由于這些惰性氣體有較高比熱，使經(jīng)再循環(huán)廢氣稀釋的混合氣的比熱增高，致使發(fā)動(dòng)機(jī)最高燃燒溫度下降，由于再循環(huán)廢氣對(duì)新混合氣的稀釋，降低了混合氣中氧氣的濃

10、度，因而廢氣再循環(huán)破壞了nox 的生成條件，從而有效抑制了nox 的生成。第4章.乙醇汽油 變性燃料乙醇，又稱燃料乙醇，是以玉米、小麥、薯類、甘蔗、甜菜等為原料，經(jīng)發(fā)酵、蒸餾制得乙醇，脫水后再添加變性劑變性的燃料乙醇。車用乙醇汽油（以下簡稱乙醇汽油），就是把燃料乙醇和汽油以一定比例混配形成的一種汽車燃料，又稱汽油醇。 乙醇作為發(fā)動(dòng)機(jī)燃料始于20世紀(jì)30年代，由于世界能源的短缺和環(huán)境保護(hù)的需要，醇類燃料自70年代以來成為新能源開發(fā)的方向之一。一些國家還在立法和政策上鼓勵(lì)以醇類（主要為乙醇）作為車用汽油調(diào)合組分，巴西在這方面走在世界的前面（相關(guān)介紹見本報(bào)本期第11版）。 推廣應(yīng)用變性燃料乙醇對(duì)我國

11、國民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展具有十分重要的影響。 首先，我國在1993年后成為石油進(jìn)口國，受資源緊缺的影響，原油供求矛盾日益突出，成為制約我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的長期壓力。變性燃料乙醇是通過光合作用，從田間獲得的再生資源，是可以轉(zhuǎn)化的太陽能，屬可再生能源，資源十分豐富。根據(jù)我國汽油現(xiàn)在的消耗水平進(jìn)行理論預(yù)測，如果在汽油中添加10%體積的變性燃料乙醇，則可以替代430萬噸等量的汽油。 其次，我國是一個(gè)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)和消費(fèi)大國。近年來，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)連年豐收，糧食綜合生產(chǎn)能力已接近5億噸。然而糧食深加工轉(zhuǎn)化問題未能得到很好的解決。糧食庫存量逐年上升，形成了我國糧食存量的相對(duì)過剩，部分存糧已出現(xiàn)陳化。發(fā)展變性燃料乙醇，可有效

12、解決糧食作物的轉(zhuǎn)化，更重要的是，它還可以為我國培育一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)拉動(dòng)點(diǎn)，并解決就業(yè)問題。另外，據(jù)預(yù)測我國推廣變性燃料乙醇生產(chǎn)直接所耗谷物僅占糧食產(chǎn)量的0.66%, 綜合利用所產(chǎn)飼料也可相應(yīng)減少糧食消耗，糧食供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)不大，不會(huì)對(duì)糧食安全造成沖擊。最后，推廣使用變性燃料乙醇有利于環(huán)境的改善。含燃料乙醇10%的乙醇汽油和普通汽油相比，可使汽車尾氣中co含量降低30%以上，碳氧化合物含量降低10%左右。老式的化油器車比新型的電噴車效果更為明顯。第5章 研制可替代能源的環(huán)保型汽車要保持汽車工業(yè)持續(xù)發(fā)展，必須高度重視推動(dòng)汽車環(huán)保技術(shù)，開發(fā)出可替代能源的環(huán)保型汽車，其主攻方向是使用替代能源，降低廢

13、氣排放，減少燃油消耗。這是世界各國都在努力的方向。目前我國環(huán)保型汽車研究的主要目標(biāo)是：電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性及免維護(hù)性；電源動(dòng)力蓄電池和提高比能量及比功率，達(dá)到長壽命、低成本、充電快捷方便、密封免維護(hù)；天然氣內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的可靠性，燃燒系統(tǒng)的合理性及儲(chǔ)氣裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)和混合動(dòng)力型電動(dòng)汽車的研究與開發(fā)等；采取有效措施降低環(huán)保型汽車的研究、設(shè)計(jì)、制造費(fèi)用成本，最大限度地實(shí)現(xiàn)高可靠性和大眾化價(jià)格等。而且，中國的新能源環(huán)保型汽車也在有條不紊的發(fā)展和研究中，發(fā)展環(huán)保型汽車新產(chǎn)品，是有效治理人為環(huán)境污染的必要措施，是保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑，對(duì)維持人類與自然環(huán)境的和諧統(tǒng)一有著重要的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的歷史意義。第6章 結(jié)論汽車排放控制是一項(xiàng)綜合而復(fù)雜的課題。首先應(yīng)該采取機(jī)內(nèi)凈化措施，即通過改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)，采用電子控制、可變氣門正時(shí)和升程、可變進(jìn)氣管等先進(jìn)技術(shù)，優(yōu)化燃燒條件，減少未完全燃燒混合氣的生成。其次對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)工作已產(chǎn)生的有害氣體，通過加裝三元催化轉(zhuǎn)化器和氧傳感器，將有害氣體hc、