汽車尾氣污染的生成機理和影響因素以及治理方法論文

　　汽車的問世可以說是現代文明發展和進步的重要標志之一，伴隨著人們生活水平的提高以及汽車生產工藝的改進，原本的高端產品開始進入了普通百姓的生活，給人們的日常出行帶來了巨大的便利，但是與此同時，汽車保有量的增加也造成了嚴重的尾氣污染，影響了城市的生態環境和人們的身心健康。因此，研究和解決汽車尾氣污染，已經成為全世界共同關注的問題。

　　1 汽車尾氣污染的生成機理

　　1.1CO 的生成機理

　　汽車尾氣中的CO，主要是由于汽油燃燒過程中，氧氣含量不足，導致燃燒不充分，從而生成CO。對于汽車發動機而言，氧氣不足造成的燃燒不充分，是由于可燃混介濃度過高導致的，其空燃比低于理論空燃比(14.7)。從理論方面分析，當空燃比大于14.7 時，混合氣中的氧氣含量不定，燃料在氧氣中能夠完全燃燒，生成水和二氧化碳;而實際上，當汽油機工作時，即使空燃比大于14.7，仍然會有少量CO 的產生，這主要是由于混合其中存在著局部濃度缺氧所導致的。

　　1.2HC 的生成機理

　　HC 主要是汽油混合氣不完全燃燒的產物，也包括沒有被燃燒的燃料。HC 產生的原因主要包括：其一，氣缸激冷面作用。氣缸的溫度相對較低，其內壁上會附著一層難以燃燒的混合氣，加上活塞與氣缸壁之間的距離過小，混合氣無法有效燃燒，使得活塞壁與氣缸壁之間的未燃混凝土直接排入大氣;其二，氧氣含量不足。在發動機工作時，如果混合氣濃度過大或者過小，又或者氣缸內存在過量殘余廢氣，輕則會影響火焰的正常傳播，重則完全斷火，使得HC 的排放量增加。而當氧氣濃度不足時，部分燃料無法完全燃燒，會轉化成為其他結構形式的碳氫化合物。

　　1.3HOx 的生成機理

　　汽車尾氣中的氮氧化物大部分是NO，NO2 的含量很少。汽油機在工作工程中，燃料在氣缸內部燃燒，生成高溫，對其他中的氧分子進行分解，得到的氧原子與氮分子共同反應，生成相應的氮原子和NO，氮原子與氧分子反應，又會生成NO 和氧原子。而這些反應的基本條件是高溫環境，如果處于低溫環境，反應基本上都是向著相反的方向進行，而NO 的生成和分解比較緩慢，如果溫度突然降低，則NO 來不及及時分解，會隨著廢氣排出，與大氣中的臭氧結合后，生成毒性較強的NO2。

　　2 汽車尾氣污染的影響因素

　　2.1 發動機性能

　　(1)發動機負荷：通常來講，發動機負荷是由其運行工況、車輛裝載質量等決定的。當發動機怠速、減速行駛時，由于負荷較小，化油器供給的混合氣體燃燒速度較慢，不完全燃燒會導致CO 的增加。同時，由于氣體溫度較低，氣缸中激冷面上的燃油無法燃燒，會生成HC 排出。簡單來講，在怠速狀態下，發動機排出的污染物最多。

　　(2)發動機轉速：當發動機轉速升高時，氣缸內的混合氣體擾動增加，火焰的傳播速度加快，燃料的燃燒比較充分，HC的排放量也會有所下降。在加速運動時，要求發出的功率較大，必須提高氣缸內燃氣的溫度，在這個過程中，會產生大量的氮氧化物，導致部分燃料的不完全燃燒，進而使得CO 和HC 排放量的增加。當發動機減速運行時，氣門的緊急關閉會導致進氣管內部瞬間出現高真空，吸入過量燃料，導致混合氣濃度過高，影響燃燒的充分性，進而造成CO 和HC 生成量的增加。

　　2.2 運行工況

　　在城市中，道路擁擠問題使得汽車在行駛過程中會頻發出現減速、停車、起步，造成發動機怠速或者小功率范圍內運行時間增長，進而使得污染物的排放量急劇增加。在我國，城市道路大致分為三種，一是主干道，路面寬、車流量大且基本上沒有紅綠燈;二是次干道，路面較寬，車流量較主干道小，存在紅綠燈;三是一般道路，路面較窄，平面交叉，商業區眾多。不同的道路類型對于汽車的運行工況影響不同，在快速道上，汽車怠速和加減速工況的比例較小，而在紅綠燈較多的道路上行駛時，怠速和加減速工況較多，很容易形成高密度污染排放。

　　3 汽車尾氣污染的治理方法

　　3.1 機前凈化技術

　　指在混合氣進入氣缸前，對其進行處理，包括燃油處理技術、燃油蒸發排放控制系統以及進氣系統。以燃油處理技術為例，主要是通過提高汽油品質，或者在汽油內加入相應添加劑的方式，使得汽油能夠得到充分燃燒，以減少有害物質的排放。從目前的技術發展和應用情況看，除無鉛汽油外，還要求降低汽油中苯、烯烴和硫含量，以降低排放。

　　3.2 機內凈化技術

　　主要是對發動機的燃燒過程進行優化，改進發動機設計，以達到降低排放的目標。常見的機內凈化技術包括汽油機直噴技術、空燃比控制、燃燒控制、廢氣再循環系統等。

　　3.3 尾氣凈化技術

　　(1)催化劑：可以利用氧化錳- 氧化銅、氧化鉻- 氧化鎳- 氧化銅等金屬氧化物，在催化反應器中，將CO 氧化成CO2，HC 氧化成H2O 和CO2，NOx 還原為N2 等。

　　(2)水洗：可以使汽車尾氣通過水相，經過水洗、過濾以及蒸汽淋浴，使得尾氣中的碳粒膨脹，去除大部分有毒有害物質。

　　3.4 熱力學處理技術

　　一是設置后二次空氣噴射系統，新鮮空氣進入發動機排氣門后，促使高溫廢氣中的CO 和HC 與新鮮空氣中的氧氣充分混合，形成無害的H2O 和CO2，減少HC 和CO 的排放量。二是在排氣道出口處安裝熱反應器，與二次空氣噴射系統同時使用，延長廢氣在高溫狀態的滯留時間，從而使得HC 和CO 可以更好的進行后反應，降低排放濃度。

　　3.5 提升道路通行能力

　　政府部門應該對城市道路進行合理設計布局，在一些車流和人流密集區域，設置相應的過街天橋或者地下通道，提升道路的通行能力，減少人流對于車流的影響。同時，在道路交叉口，可以采用可變周期信號控制，緩解交通擁堵問題。另外，也可以鼓勵市民選擇公共運輸系統，減少私家車的使用，從而減少城市交通擁堵和空氣污染。

　　3.6 提升市民環保意識

　　應該加強環保教育，引導市民樹立相應的環保意識，盡可能選擇小排量汽車，應用天然氣、乙醇汽油等無污染或者污染較小的燃料，同時自覺遵循交通法規，確保道路的暢通，減少汽車排放污染。

　　4 結語

　　總而言之，汽車尾氣污染是城市化進程不斷加快背景下產生的一個關鍵性的問題，對于城市空氣質量和人們的身心健康有著相當嚴重的危害。因此，相關管理部門應該充分重視起來，針對汽車尾氣污染的影響因素，采取合理有效的治理方法，降低有害物質的排放量，推動城市的綠色健康發展。

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