机动车尾气污染控制技术及发展趋势

机动车尾气污染控制技术及发展趋势

李欣悦武文琪

（四川大学，四川成都610065）

摘要：随着我国经济社会持续高速发展，机动车保有量继续保持增长趋势，由机动车尾气造成的空气污染成为了首要问题。本文梳理了我国机动车保有量近况，介绍了机动车尾气污染物及其对人体动植物的危害，并提出了控制我国机动车尾气污染的技术与措施，主要包括机内净化、机外净化、改进燃油及新能源替代技术。

关键词：机动车;尾气污染;控制技术

引言

近年来，由于机动车数量的持续增加，其排放的氮氧化物（NOx）、一氧化碳（CO）、颗粒物（PM）等对环境造成了不可磨灭的伤害，机动车尾气带来的城市空气污染也不得不重视。针对此问题，笔者分析了中国机动车污染现状，并简述了机动车尾气污染控制技术。

1机动车尾气污染物

机动车的尾气较为复杂，由于其复杂性和多样性造成了不同程度的污染[1-2]。主要污染物包括：一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx），碳氢化合物（HC）、铅（Pb）、苯并芘（BaP）等[3]。

汽车燃料的不完全燃烧是有害气体产生的主要原因，其可以产生一氧化碳（CO）、颗粒物（PM）和碳氢化合物（CH），同时在高温高压的条件下会产生氮氧化物（NOx）。一般情况下，用于汽车功能的燃油大多使用含铅防爆剂，因此燃烧后会产生铅及其化合物[6]。

2机动车尾气处理技术

2.1机内净化

机内净化的方式一般由两种，一是改进发电机燃烧，二是控制有害物质产生。为控制有害气体的产生，需要了解其生成的决定性因素，根据研究表明，CO的生成主要取决于空燃比，而NOX的生成取决于最高温度。

废气再循环（EGR）为机内净化技术的一种[4]。该技术的应用主要有两个目的，一是提高燃料的利用性；二是降低污染气体的产生。排气歧管与进气歧管相连，此设计可以使尾气通过排气歧管进入进气歧管，这部分尾气可以进行二次燃烧，使燃烧更加充分，从而减少有害气体的排放。

电控汽油喷射系统（EFI系统）为另一种机内净化技术，是可能获得最佳空燃比的可燃混合气，从而控制CO的生成的技术。EEI系统主要由三部分组成，分别为燃油供给系统、进气系统、控制系统。其工作原理为由控制系统控制其汽油喷射。不同电控汽油喷射系统的控制系统的布置不完全一样，但基本原理不异。

除以上两种通过机内净化降低污染物的排放外，还有改进燃烧室结构，改进点火系统等机内净化方式。

2.2机外净化

机内净化技术主要目的在于控制有害气体的生成，而机外净化技术的目的在去除尾气中的有害气体。

2.2.1蒸发污染物控制

机动车（汽油车）除排放的尾气会污染大气外，它的燃油箱等燃料供给系统产生的汽油蒸汽，主要成分为HC，直接向外排放，也会污染大气。汽油车的燃油蒸发占HC总排放量的20%，是首要的污染源之一。

供油系统容易发生汽车燃油蒸发，通过以下几种方式产生：1）热浸损失；2）运转损失；3）昼间换气损失；4）渗透及迁移损失；5）注油损失。

燃油蒸发控制（EVAP）技术，可阻止燃油蒸发从而与大气混合，同时收集该部分蒸发燃油，用于二次利用[5]。

另一类防止汽油蒸发的技术为汽油车燃油蒸发排放物回收装置[6]。该成果有效的利用汽车发动机完成汽油蒸发吸附、脱附的再生循环，可使燃油蒸汽排放降低95%以上，节约燃油5%~10%。

2.2.2后处理装置

尾气的后处理装置有很多种，常用的为：热反应器，催化反应器，电晕处理器等。催化反应器为主要的机动车尾气后处理装置。

1）贵金属催化剂

贵金属三效催化剂（TWC）使用的贵金属为Pt、Rh和Pd三种贵金属。这种催化剂可以同时催化转化一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NOx）。汽车排放的尾气经过该催化装置时，催化装置中的铂催化剂会作用于一氧化碳（CO）以及碳氢化合物（HC），使其催化氧化为水蒸汽（H2O）和二氧化碳（CO2），铑催化剂会作用于NOx，使其发生还原反应从而生成氮气（N2）和氧气（O2）[6]。

2）非贵金属催化剂

非贵金属催化剂也是一种机动车尾气后处理装置，一般来说，非贵金属催化剂指的是过渡金属催化剂和由稀有元素组成的催化剂。研究发现，当机动车尾气温度过高时，过渡金属的催化作用会降低，这是因为在高温情况下，过渡元素催化剂会烧结从而丧失活性。同时单使用稀土元素氧化物作为催化剂是无催化作用的。目前着重研究稀土-过渡金属氧化物作为催化剂，此催化剂能够很好解决过渡金属不耐高温，稀土氧化物活性低的缺点[7]。

2.3改进燃油

掺入添加剂，改变燃料成分，从而减少污染气体排放。

研究表明，在汽油中加入水至10%，对于一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOX）污染物排放有减轻作用。在当汽油中加入的甲醇比例控制在30%~40%时，机动车尾气的大气污染物有很大程度的减少。

此外，使用消烟剂是降低柴油黑烟生成的方法之一。目前研制出的消烟剂有金属盐添加剂、石灰石添加剂、有机硅添加剂等多种[8]。

2.4新能源替代技术

2.4.1清洁替代燃料汽车

清洁替代燃料汽车指的是使用清洁能源为燃料的汽车，一般使用的清洁能源包括：液化天然气（非石油提炼）、压缩天然气、醇类燃料、氢气等。

清洁替代燃料汽车的特点是使用清洁替代能源作为燃料，在减少燃油消耗的同时控制机动车尾气污染，减少CO、NOx和有害颗粒物的排放。

2.4.2电动汽车

1）纯电动车

纯电动汽车是由电力作为动力源的汽车。目前车用蓄电池应用最广的为锂离子电池，这是因为锂离子电池能量密度大、自放电小、无记忆效应，相比其他的电池有很好的优势。

2）燃料电池汽车

燃料电池作为汽车动力也是现目前的研究方向，其具有噪声小，污染少的特点。

3结语

随着经济的不断发展，机动车使用频率的加强，机动车保有量逐渐增加，强化汽车排放污染净化研究和开发势在必行，也是保护大气环境的关键。加强机内净化，机外净化、新能源替代、电动汽车、混合动力汽车等技术的研究，共同防止汽车尾气污染。

参考文献

[1]SmitR,BluettJ．Anewmethodtocomparevehicleemissionsmeasuredbyremotesensingandlaboratorytesting:High-emittersandpotentialimplicationsforemissioninventories[J].ScienceoftheTotalEnvironment,2011，409(13):2626-2634．

[2]王科.汽车尾气危害及净化技术[J].山西:山西省晋城城市环境保护监测站,2013.

[3]田海军,机动车尾气污染控制的研究进展及新技术[X],阴山学刊,2010.

[4]王龙,张成,管乐乐.浅谈汽车燃油蒸发控制系统[J].科技展望,2016,26(30).

[5]金文才,汽车排出气的污染控制[J],环境科学,1983.

[6]魏笑峰.汽车尾气催化剂中贵金属的分析研究[D].福州:福州大学.2010.

[7]林培玫,俞寿明,非贵金属废气净化三效催化剂的研制[J],化学工程师,1996.

[8]吕九琢,王舅娜,维油添加剂的研究一有机钡盐的消烟助燃作用,环境科学学报,2010,7(3).

作者简介：李欣悦(1995年-)，女，重庆市人，四川省成都市四川大学，环境工程专业，研究生。