汽车尾气污染控制分析

学校代码：10128 学 号：************

专科毕业论文

题 目：汽车尾气污染控制分析 ****：**

学 院：能源与动力工程学院 系 别：交通运输系 专 业：汽车检测与维修 班 级：汽检09 指导教师：林丽华教授

二〇一二年六月

内蒙古工业大学专科毕业论文

摘 要

随着经济条件的迅猛发展，汽车在全国范围内已越来越普及，在人们交通越来越便利的同时，汽车尾气排放的污染也越来越成为威胁人们赖以生存的环境。

现阶段国内车用发动机都达到了欧Ⅰ排放标准,2002年以来，国内车用发动机产品升级换代步伐加快，重点企业纷纷推出满足欧Ⅱ排放标准的发动机。总体来看，国内达到第二阶段排放的发动机仍是在传统发动机上进行改造，没有采用新型电控系统，难以满足欧Ⅲ排放法规。当前，国内车用发动机企业面临着许多挑战和问题，自主开发能力弱，缺乏开发核心技术的能力；从欧Ⅱ向欧Ⅲ迈进，发动机的结构需要作较大的改动，尚没有掌握电控喷射等关键技术；企业的资本实力较弱，难以投入巨资从事新产品开发和生产线的更新。

本文分析了汽车尾气的主要成分及对环境的危害，简述了一些治理的方法，最后叙述了发展研制可替代能源的环保型汽车的一些方法和具体行动。

关键词：汽车尾气,污染治理,环保型汽车

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目 录

前 言 ................................................................................................................................... 1 第一章 我国与国外汽车排放标准对比 ............................................................................. 3

1.1我国近几年的尾气排放标准 ................................................................................. 3 1.2 美国汽车排放标准 ................................................................................................ 3 1.3 欧洲汽车排放标准 ................................................................................................ 4 第二章 汽车尾气排放的主要成分及危害 ......................................................................... 6

2.1主要污染物 ............................................................................................................. 6 2.2污染物的危害介绍 ................................................................................................. 6

2.2.1 一氧化碳(CO) ........................................................................................ 6 2.2.2 碳氢化合物(HC) .................................................................................... 6 2.2.3 氮氧化合物（NOx） ................................................................................... 7 2.2.4 固体悬浮颗粒 ............................................................................................. 7 2.3 危害 ........................................................................................................................ 7 第三章 治理汽车尾气污染的意义及 ......................................................................... 8

3.1 治理效益 ................................................................................................................ 8 3.2 生态效益 ................................................................................................................ 8 3.3 社会效益 ................................................................................................................ 9 3.4 经济效益 ................................................................................................................ 9 3.5鼓励小排量汽车的使用 ......................................................................................... 9 3.6淘汰落后、污染重的汽车 ................................................................................... 10 3.7征收汽车交通堵塞税 ........................................................................................... 10 3.8鼓励市民骑自行车或乘坐公共交通工具出行 ................................................... 10 第四章 对汽车尾气的治理 ............................................................................................... 11

4.1提高燃油质量 ....................................................................................................... 11 4.2尾气污染治理 ....................................................................................................... 11 4.3定期保养和维修汽车 ........................................................................................... 12 4.4研制新型发动机 ................................................................................................... 12 第五章 努力发展研制可替代能源的环保型汽车 ........................................................... 14

5.1 使用可替代能源 .................................................................................................. 14 5.2 石油资源日益短缺，必须寻求新的替代能源 .................................................. 14

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5.3 缓解粮食阶段性和结构性过剩 .......................................................................... 15 5.4 改善生态环境，缓解大气污染 .......................................................................... 15 5.5 鼓励“酒精燃料”的生产 ....................................................................................... 17 5.6降低废气排放 ....................................................................................................... 19 5.7减少燃油消耗 ....................................................................................................... 19 第六章 总 结 ................................................................................................................... 21 致 谢 ................................................................................................................................. 22 参考文献 ............................................................................................................................. 23

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前 言

随着经济的高速发展，21世纪的今天，汽车是人类不可缺少的交通工具，但汽车尾气却是大气的主要污染源。本文的目的在于帮助大家认清汽车尾气污染的危害性，增强人们的环保意识，唤起人们加快治理汽车尾气污染的步伐。环保和节能，是当今和未来经济社会发展中人类面临的重大问题。汽车尾气是空气污染的主要因素，我国城市大气污染中，汽车尾气排放所占比例已超过70%，所以，加强汽车排放治理刻不容缓。我国汽车石油消耗量约占全国石油消费的1/3以上，而且随着汽车保有量的上升，我国汽车污染物排放总量也日趋增加，汽车排放造成的大气污染严重影响了人们的生活和身心健康。因此，在汽车工业发展和环境保护之间,需要寻求新的平衡。

在我国，汽车排放污染大的原因除人口密度大，汽车数量剧增外，最重要的是长时期的高度保护导致的我国汽车生产技术和环保标准落后、汽车性能差、使用年限过长、车用燃油品质差等问题，资料显示，我国的汽车尾气排放标准比大多数发达国家落后近10年，并且执行情况参差不齐。即使是达到我国排放标准的汽车，其排放的一氧化碳数量也是欧洲车辆的两倍左右，碳氢化合物和氮氧化物排放数量是欧洲车辆的3倍以上。与美国标准相比，我国一氧化碳排放量上限高出56%，氮氧化物高出32%，碳氢化合物则高出3倍以上。而大气污染的成本及其造成的损失是极其高昂的。据世界银行估计，因空气污染导致的医疗成本增加以及工人生病丧失生产力使中国GDP被抵消掉5%。我国从1994年到2003年的十年间，私人汽车总量增长了近6倍。1994年汽车保有量940万辆，私人汽车保有量205万辆；2003年民用汽车保有量约2400万辆，其中私人汽车保有量1200万辆。2010年我国机动车保有量已达1.99亿辆，其中汽车8500多万辆，每年新增机动车2000多万辆；机动车驾驶人达2.05亿人，其中汽车驾驶人1.44亿人，每年新增驾驶人2200多万人。汽车作为现代化交通工具，给予了人们的生产与生活带来十分方便的同时，可是它的尾气排放物，却给大气环境造成严重污染。

曾经我国某城市对该市的机动车辆尾气污染程度作了如下简单调查：该市目前拥有机动车辆13万辆，并以年增率15%的速度增加。机动车年排放一氧化碳4.4万吨，相当于该市工业企业一氧化碳排放量的46倍。市区主要交通道路中心点一氧化碳超标2倍以上的达65%，在车流量高峰的时候，有的监测点一氧化碳浓度高达

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每立方米70mg，超标6倍。在车流量相对比较集中的火车站，氮氧化合物测点平均值为每立方米0.059mg，超标0.18倍。因此,汽车尾气污染日趋严重,现代城市大气污染主要来源于汽车的尾气。有资料表明，我国各大中型城市汽车尾气排放物造成空气污染占到50%左右，而且对在用车检测结果来看，尾气排放不合格的车辆占被检测车的50—60%。

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第一章 我国与国外汽车排放标准对比

1.1我国近几年的尾气排放标准

2004年7月1日，全国范围内开始实施“国Ⅱ”排放标准。

2005年12月30日，北京实施“国Ⅲ”排放标准，之前已经上市并且通过“国Ⅲ”标准的车型可以延迟1年安装OBD。

2006年1月1日，北京在全国范围内率先实施“国Ⅲ”排放标准。 2006年7月31日，上海市环保局宣布，上海公交与出租车行业率先实施“国Ⅲ”排放标准。

2006年9月1日，正式批准广州实行“国Ⅲ”标准。 2006年12月1日，北京全面禁止在京销售未安装OBD的新车。 2007年7月1日，全国范围内开始实施“国Ⅲ”排放标准。 2008年1月1日，“国Ⅳ”燃油在北京上市

2008年1月1日，在全国范围内对重型汽车上牌执行“国Ⅲ”排放标准 2008年7月1日，在全国范围内对轻型汽车上牌执行“国Ⅲ”排放标准

1.2 美国汽车排放标准

美国是世界上最早执行排放法规的国家，也是排放法规最严格的国家。美国的汽车排放法规分为联邦排放法规即环境保护局(EPA)排放法规和加利福尼亚州空气资源局(CARB)排放法规两个标准。

美国加州1960年开始立法控制汽车排气污染物，在1963年美国颁布《大气净化法》当年，加州便开始了控制曲轴箱燃油蒸发物排放；1966年加州颁布实施“7工况法”汽车排放法规，1968年联邦采用“7工况法”控制汽车的排放物；1970年加州开始控制轿车燃油蒸发物排放，美国联邦从1970年开始制定了一系列车辆排放控制法规，1972年采用LA-4C(FPT-72)测试循环，并增加对NOx的控制，1975年改用LA-4CH(FPT-75)测试循环；从1975年起到80年代，美国排放法规大幅度加严，特别强化对NOx的限值，同时也提高对HC和CO的控制。1990年美国国会对《大气净化法》做了重大修订，对汽车排放提出了更高的要求。1994年加利福尼亚州制定了低污染汽车排放法规，将轻型车分为了过渡低排放车(TLEV)、低排放

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车(LEV)、超低排放车(ULEV)和零排放车(ZEV)，并且规定从1998年起销售到加州的轻型车必须有2%为无污染排放(零排放)，2001年为5%，2003年达到10%。同时计划在2004年进一步强化汽车排放法规(SULEV),限值为ULEV的1/4。表1-1是联邦轿车排放标准。

表1-1 美国联邦轻型车排放控制标准

实施年份 1993 1995 1999 2001 2002 2004 2006 2007 测试循环 — 7工况法 7工况法 FTP-72 FTP-75 FTP-75 FTP-75 FTP-75 CO 84 51 34 28 15 7 3.4 3.4 HC 10.6 6.3 4.1 3.0 1.5 0.41 0.41 0.25 NOx 4.1 — — 3.1 3.1 2.0 1.0 0.4

表1-2 美国轻型汽车排放限值（FIP-75测试循环）（g/km）

标准名称 实施年份 保证里程 80000 Tier1 1994 160002.61 0 80000 Tier2 2004 160001.06 0 （NMOG） 0.080.124 1.06 （NMOG） （NMHC） 0.080.124 0.190.37 CO 2.11 （NMHC） HC 0.160.25 N0x

1.3 欧洲汽车排放标准

随着欧洲一体化进程以及汽车保有量的不断增加，欧洲国家从1993年开始推行了日趋严格的排放标准，而且从1996年起除了日本以外，欧洲共体和大部分汽

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车工业发达的国家都相继采用了联合国欧洲经济委员会（ECE）的排放标准，这是由于此排放标准具有了实质性的变化；ECE扩大了限值有害气体排放的种类，试验运转循环更加接近实际使用条件，规定了汽车尾气排放物能够达到环保指标的行程，确立了按汽车环保参数认证的汽车生产稳定性和质量监督统计的方法等。汽车排放欧洲Ⅰ号标准（简称欧Ⅰ）是通过对ECER83进行了2此修改后形成的更加严格的排放法规，它于1993年正式生效。汽车排放欧洲Ⅱ号标准（简称欧Ⅱ）从1996年开始正式在欧洲实施，该标准对使用无铅汽油和柴油汽车的排放限值变得更加严格，它既规定电喷汽油机和使用气体燃料以及双燃料汽车排放的测定方法外，又对生产一致性采用了新的检查办法。2000年起开始实施欧Ⅲ标准。2005年开始实施欧Ⅳ标准。2008年起开始实施欧Ⅴ标准。各阶段排放标准如表1-3。

表1-3 欧洲汽车排放标准

年份 CO 1986年 19年 1992年（欧Ⅰ） 1996年（欧Ⅱ） 2000年（欧Ⅲ） 2005年（欧Ⅳ） 2008年（欧Ⅴ） 1.5 2.8 2.3 2.3 1.0 0.15 0.08 汽油机 NOx 4.6 1.0 0.3 0.2 0.1 HC NOx 14.0 8.0 8.0 5.0 5.0 2.0 柴油机 PM 0.5 0.36 0.25 0.10 0.02 0.02

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第二章 汽车尾气排放的主要成分及危害

2.1主要污染物

汽车尾气中含有上百种不同的化合物，其中的污染物有固体悬浮微粒、一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅及硫氧化合物等。一辆轿车一年排出的有害废气比自身重量大3倍。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。现在，我们来分析一下汽车尾气中的有害物质。

2.2污染物的危害介绍

2.2.1 一氧化碳(CO)

一氧化碳(CO)主要是燃料燃烧不完全的产物，主要是在局部缺氧或者低温条件下，由于烃不能完全燃烧而产生，混在内燃机废气中排出。当汽车负重过大、慢速行驶时或者空挡运转时，燃料不能充分燃烧，废气中的一氧化碳含量会明显增加。一氧化碳(CO)是一种无色、无味但有剧烈毒性的气体。它不易与其他物质发生反应而成为大气中比较稳定的组成部分,能停留2～3年之久。当人们吸入过多的CO后,CO可与血液中的血红蛋白有较强的亲和力，会妨碍血红蛋白的输送氧气的能力。当空气中的一氧化碳浓度超过一定数量时，人就会出现头痛、呕吐等中毒症状，浓度再大时，甚至可致人死亡。一氧化碳(CO)是汽车发动机排出有害成分中浓度最大的气体；它引起的公害称为汽车尾气排放的第一大公害。

2.2.2 碳氢化合物(HC)

HC的产生仍是燃烧过程不完全造成的。HC是一种混合物，成分非常复杂。当HC浓度较高时，会使人出现头晕、恶心等中毒症状。特别是HC化合物中的烯在大气上空,和二氧化氮(NO2)混合在一起，经强烈的日光照射后，起光化学反应产生的高浓度臭氧、醛等烟雾状物质,对人的眼睛、呼吸器官(喉、眼、鼻等黏膜)及皮肤有强烈的刺激性，甚至可能致癌。而且，它还使生态环境遭到破坏,严重影响了农

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作物的生长,使农业减产,因此碳氢化合物(HC)它成为汽车尾气排放的第二公害。

2.2.3 氮氧化合物（NOx）

NOx是NO和N02的总称，它是发动机在大负荷工作时，高温高压燃气中少量氮被氧化成NO、NO2等氮氧化物。其中NO与血液中的血红蛋白的结合能力比CO还强,容易使人们中毒而死亡。NO2是一种褐色有强烈毒性的气体，刺激人的眼睛和呼吸道引起喘息、支气管炎及肺气肿等，同时NOX也是光化学烟雾的组成成分,成为汽车尾气排放的第三公害。

2.2.4 固体悬浮颗粒

固体悬浮颗粒的成分很复杂，并具有较强的吸附能力，可以吸附各种金属粉尘、强致癌物和病源微生物等。固体悬浮颗粒随呼吸进入人体肺部，以碰撞、扩散、沉积等形式滞留在呼吸道的不同部位，引起呼吸系统疾病。当悬浮颗粒积累到临界浓度的时候，便会激发形成恶性肿瘤。此外，悬浮颗粒物还能直接接触皮肤和眼睛，堵塞皮肤的毛囊和汗腺，引起皮肤炎和眼结膜炎，严重的可造成角膜损伤，因此成为汽车尾气排放的第四公害。

除上述四种主要污染物外，汽车尾气污染还有SO2、游离碳(黑烟)、四乙基铅、臭味等物质，它们对人体呼吸系统、循环系统、神经系统都非常有害。

2.3 危害

综上所述:汽车尾气排出的污染,给人类健康造成了严重的威胁。(意大利每年大约有15000人死于汽车尾气引起的疾病)。 因此，汽车尾气污染可总结为以下三点：

（1）城市温度急剧增高，二氧化碳二氧化硫这些气体被称为温室气体，一旦进入空气中，一方面可产生温室效应，促进气温升高；另一方面破坏地球的保护层臭氧层，让阳光直接照射地球表面，加速气温升高。

（2）危害人体健康，氮氧化物、铅化物进入肺部和血液，极大地损害了呼吸系统，造成各种疾病。

（3）地球气候不正常，出现酸雨、黑雨等现象。

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第三章 治理汽车尾气污染的意义及

3.1 治理效益

进行汽车尾气治理，虽然技术上已不存在多少问题，但因其涉及面大、成本投入较高，对相关主体特别是车主会造成一定的经济压力。但考虑到汽车尾气治理所带来的广泛、持久和多层面生态、社会、经济效益，这种成本投入是值得的，也是必须的。

3.2 生态效益

治理汽车尾气将通过减少污染物排放而极大地改善大气质量（特别是城市汽车密集地区）并进而提高整个生态环境质量，这种生态效益虽然很难准确测算，但可通过对几种主要污染物CO、HC、NO2的排放情况的检验测算做出相应的估值，以下以成都市为例。

成都市有各类机动车近50万辆，每辆车按一年行驶3万公里，按国家标准GB93—14761.1即75工况法计算，每辆车的污染物排放量计算如下：

CO排放量为：（100.44克/试验÷4.7公里）×30000公里=0.1吨； HC排放量为：（13.79克/试验÷4.7公里）×30000公里=0.09吨； NO2排放量为：（11.06克/试验÷4.7公里）×30000公里=0.0705吨； 三项合计每辆车一年排放量为：0.1+0.09+0.0705=0.820吨。

成都市50万辆机动车一年的排放量为：40.1万吨，尾气治理后按80%的净化率计算，将有32万多吨的污染物被净化掉而不进入大气层。按国家标准GB1476.5-93即怠速法计算：

CO：每辆车一秒钟的排放量为：47500×25/24.45=.4克，50万辆车一年（按300天，每天运行1小时）的排放量为：.4克×50万×3600×300=2940万吨。

HC：按国际以平均分子量C1、C2、C3烷烃、烯烃、炔烃、低烃类平均分子量为34。

每辆车一秒种的排放量为2224.9毫克，50万辆车一年的排放量为：2224.9毫克×50万×3600×300=120万吨，CO和HC两项合计为3060万吨，若所有汽车都进

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行尾气治理，平均净化率按80%计算，成都市每年可减少致污尾气排放量：3060万吨×80%=2448万吨。

由以上计算可知，尾气治理将绝大部分致污尾气净化掉而极大地降低了城市大气污染，从而产生出巨大的生态效益。

3.3 社会效益

城市尾气治理除极大地改善城市大气生态外，还会带来良好的社会效益。一是提升城市形象，强化其召唤力和吸引力。通过有力的生态文明行为优化城市生态环境质量，展示城市生态管理成就，由此在社会上产生良好影响力并进而对有关人才、投资、外来消费群产生吸引力。 二是改善城市公众的生态意识，提高其生态文明素质。有关人群特别是车主的广泛参与使汽车尾气治理成为大众身体力行的环保运动。 三是培养城市公识。在实施汽车尾气治理过程中，接受公众举报、监督、利用有关部门、社会群体的配合，这将会使更多城市居民培养起公众参与意识。

3.4 经济效益

进行汽车尾气治理也会产出（直接、间接）相应的经济效益。一是生态环境好转、城市形象提升后将改善投资环境从而促进招商引资工作。二是生态质量的提高将使房地产、旅游、宾馆饭店等相关产业的商品质量随之提高，需求扩大。三是与汽车尾气治理相关的产品生产和服务提供将因此而发展起来，创造出相应的就业机会和经济产出。四是进行汽车尾气治理可以减少相关疾病的发生，减少医药费用支出。

3.5鼓励小排量汽车的使用

国家有关部门应加快制定有关措施，研究制定汽车燃油经济性标准，建立汽车能效标识制度，引导、鼓励消费者购买和使用低能耗、低污染、小排量的汽车。各地区要结合实际，积极制定具体措施，对节能环保型小排量汽车的生产商和使用者给予适当优惠或补贴，为节能环保型小排量汽车的使用创造良好的环境。

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3.6淘汰落后、污染重的汽车

对于已报废的汽车和污染重的汽车，应该强行管制。在每年对汽车进行年审的时候严格把关，不得再使用已报废的汽车；对于当地淘汰而被转入异地使用的旧车，要使其销售者和使用者付出高昂的成本；对于不能达标排放的汽车要征收污染排放税。

3.7征收汽车交通堵塞税

汽车空挡时的CO排放量最大，客车柴油机低速行驶时油耗高、烟度大，这就致使交叉路口的汽车尾气排放浓度特别高，危害严重。而且随着经济的发展，私家车的增多，城市交通堵塞现象越来越严重，虽然路越修越宽，但是交通堵塞现象却不见好转。因此，可实行对环境造成破坏性的活动进行征税，如对进入市区的车辆征收“交通堵塞税”，可有效缓解城市交通拥堵的状况，减少空气污染。

3.8鼓励市民骑自行车或乘坐公共交通工具出行

国家应优先发展公共交通，如修建地铁、开辟公交专用线和近郊旅游专线，使公共交通更加快捷、便宜和便利；企事业单位可对员工给予一定的交通补贴，以鼓励员工乘坐公共交通工具或骑自行车出行，减少汽车的使用，这样既可以减少汽车尾气污染，又能减少城市交通压力。

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第四章 对汽车尾气的治理

4.1提高燃油质量

燃油质量是影响汽车尾气污染的关键因素，应尽快建立清洁油品质量标准和有效监管体系。总体来看，我国燃油的质量与国际水平相比差距较大，主要是烯烃和硫含量比较高，特别是柴油带来的污染更为严重。研究低烯烃、低硫的清洁油品是国内炼油企业的当务之急，如果汽车使用了不符合标准的燃油，不但会损害车辆的供油系统，影响车辆的使用寿命，而且会给人体健康和社会环境都将造成不可估量的损害。所以要鼓励兼并或关闭小的炼油企业，防止不合格的燃油流向市场。在追求高质量燃油的基础上，还应当进行“燃油调质”处理，如美国环保局将汽油最大含铅量在 0.02kg/m3 ，以降低铅和添加剂二溴乙烷、二氯乙烷的排放，提高催化剂的转化率和使用寿命。因此，应当全面提高燃油质量，在研制清洁油品、加强监管体系和进行燃油调质的基础上，有效控制尾气污染。

4.2尾气污染治理

尾气污染治理是采用在汽车排气口增加尾气净化器的方式，对汽车产生的废气进行净化以减少污染，此方法虽然不能达到“零污染”，但可以采用物理、化学的方法减少汽车尾气中的污染物。 对于汽车尾气的治理，现实生活中比较常用的方法有：

（1）安装汽车曲轴箱强制通风装置，可以减少曲轴废气泄漏，削减汽车HC总排放量的20%～25%，削减汽车CO总排放量的1%～2%；

（2）安装汽油车燃油蒸发污染控制装置，可以减少汽油蒸发污染物，削减汽车HC总排放量的15%～20%；

（3）安装汽车电子点火器，可以削减汽车尾气中 HC和CO总量的10％； （4）安装汽车磁化净化器，可以削减汽车尾气中 HC和CO的20％； （5）在尾气排放口安装三元催化转化器是目前应用最多的汽车尾气净化技术。当发动机工作时，尾气经排气管进入催化器，其中的氮氧化物与尾气中的一氧化碳、氢气等还原剂在催化作用下分解成氮气和氧气，而碳氢化合物和一氧化碳分别与废气中残存的氧气及前一反应生成的氧气在催化作用下充分氧化，生成二氧化碳和水

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蒸汽。由于三元催化器中的催化剂是蜂窝结构，蜂窝表面涂有催化材料，与废气的接触表面积非常大，所以其净化效率很高。经测试，当发动机的空燃比（空气和燃料的比例）接近理论值时，三元催化剂可将90％的碳氢化合物和一氧化碳及70％的氮氧化物同时净化掉。

以上治理方法对控制汽车尾气污染都十分有效，但还不能达到理想的程度。在使用这些方法的同时，还应不断地研发新的方法，以完善尾气净化技术。

4.3定期保养和维修汽车

定期保养和维修汽车也是能有效控制汽车尾气污染的方式。虽然汽车在出厂时能够达到国家要求的排放标准，但这一水平的保持有赖于车主的良好驾驶习惯和正常的保养维护。只有定期保养发动机、定期更换机油及滤芯、定期清洗燃油系统、定期清洗曲轴箱及通风装置、定期保养水箱等以进行日常维修或季节性维修，使汽车正常运行，保持良好状态，消除不必要的污染，才能够健全汽车的质量保证体系，保证最佳的空燃比、适当的马力，达到国家现行的排放标准。

4.4研制新型发动机

发动机是汽车的动力源，被喻为汽车的“心脏”。它是汽车部件中最复杂、最难制造、更新换代最慢的产品，也是最主要的尾气排放污染源。要想有效控制汽车尾气污染，应当研制开发出新型的节能型的发动机，以达到对尾气排放量的控制。目前，主要可以通过以下技术的研发来研制新型的发动机：

（1）发动机结构优化技术。如采用多气阀进气机构，组织进气气流，改进燃烧室等。通过改善发动机燃烧状况，提高燃烧效率，降低发动机一氧化碳、碳氢化合物的生成量。

（2）闭环电控发动机管理技术。包括电控燃油喷射和电控点火。

（3）燃油蒸发污染物控制技术。对油箱和供油系统排出的汽油蒸发污染物进行控制。国外从20世纪80年代就普遍使用该技术，可控制汽油车20％左右的碳氢化合物排放。

对应于这些新技术，目前国际上研制出的比较成功的发动机有：本田Insight3缸汽油机、马自达新型转子发动机、法拉利F360ModenaV8发动机、雷诺F5R型直

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喷汽油机、丰田新型1.0L4缸发动机等。当然，这些新型的发动机投入运行后，某些排放问题仍会存在，与此有关的一些问题尚未得到完全解决，但它们能够控制汽车污染物的排放量，对汽车的发展和环境的保护都起到了重要作用。

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第五章 努力发展研制可替代能源的环保型汽车

5.1 使用可替代能源

从总的形势看，石油资源必将逐步减少，最终将枯竭。为此，世界各国从长远战略考虑，为保证车用能源供应的安全和节省大量外汇支出，有必要减少对进口原油的过分依赖，积极寻找替代能源，采用多种能源，以确保社会经济的发展。

实践证明：燃料乙醇作为石油的替代品和可再生能源，不仅对于解决粮食深加工转化，稳定粮价和农民收入，减少环境污染、保持生态平衡等诸多方面具有十分重要的意义，而且还能创造许多新的就业机会。因此，推广使用燃料乙醇必将成为中国可持续发展的一项长期战略。

从世界各国车用乙醇汽油使用情况来看，在美国、巴西早已成功推广，近年来欧盟和东南亚一些国家也在积极推广车用乙醇汽油。然而，这项工作在中国还仅处于推广试验阶段。可喜的是吉林作为中国燃料乙醇推广先行试点省，在推广使用乙醇汽油方面已摸索出许多成熟经验。推广使用车用乙醇汽油，大势所趋

目前，燃料乙醇的生产和应用在国际上已呈高速发展趋势，燃料乙醇产业已成为各国农产品供需矛盾，解决石油资源短缺问题，保护城市大气环境质量的重要手段和经济杠杆。

可以预见，随着世界石油资源的消耗、对环境关注程度的提高、ＭＴＢＥ的禁用以及燃料乙醇应用范围的拓宽，将极大地刺激对燃料乙醇的需求。

预计，今后相当长时间内，燃料乙醇的年增长率将达到１２％以上。 因此，推广使用车用乙醇汽油将成为中国替代能源选择与可持续发展的大势所趋。具体说，有四个理由。

5.2 石油资源日益短缺，必须寻求新的替代能源

今年以来，受一季度世界石油需求依然旺盛及一些权威机构不断上调2005年世界石油需求预测数据的支持，国际油价总体呈上扬趋势，纽约商品交易所西德克萨斯轻质油首行合约价格由42.12美元／桶攀升至57.27美元／桶，涨幅达35.9%。中国石油资源不及世界人均水平的1/6，从1993年开始，中国成为石油净进口国，供需矛盾日益突出。2000年，中国石油进口已经超过7000万吨，今后进口仍呈上

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升趋势，石油进口量约占使用量的20%左右，预计到2010年前后将达到40%，车用汽油年消耗量为00万吨。按照车用乙醇汽油所含变性燃料乙醇10%计算，每年可减少汽油消耗0万吨。

乙醇是可以再生、可以循环利用的新型生物能源及绿色能源，因此用车用乙醇汽油来代替目前所使用的普通汽油，这对于完善能源安全体系，减少对石油的依赖、节约外汇意义重大。

5.3 缓解粮食阶段性和结构性过剩

如何利用国内丰富且廉价的玉米资源，使农业得到快速的、可持续发展是面临的一项重大问题。为此，世界各国在发展燃料乙醇产业的同时，也带动了对农产品需求的快速增长，使农业产业得到了可持续发展。

“九五”以来，中国农业生产连年丰收，粮食综合生产能力已接近5亿吨，然而粮食深加工问题未能得到很好解决，出现了阶段性和结构性过剩。

一方面国家拿出400亿元建库存粮，同时每年拿出100亿元作补贴，财政不堪重负；另一方面，粮食没有转化市场，敞开收购和顺价销售成效不很明显，农民增收难以保障。

而推广使用车用乙醇汽油，可有效解决粮食等农作物的转化，形成一个长期、稳定、可控粮食消费市场，有助于增加农民收入。目前，全国汽油消费量近4000万吨，以加入变性燃料乙醇10%计，需变性燃料乙醇约400万吨，可消化粮食1000多万吨，使农民增收100多亿元。另外，生产燃料乙醇的玉米可另外生成第二副产品酒糟蛋白饲料和精制玉米油，解决玉米深加工问题，形成“增产—消费—刺激再生产”的良性循环。发展燃料乙醇产业还可以推进农业产品标准化、农业生产专业化、农业经营一体化，有利于推动农业种植结构的调整，保障粮食安全，对于解决“三农”问题具有十分重要的意义。

5.4 改善生态环境，缓解大气污染

随着工业化进程的迅猛发展，世界范围内汽车保有量快速增加，目前以汽油为动力的汽车尾气对大气的污染程度，已占所有大气污染源的60%左右。因此，国际上对汽车尾气造成对大气污染非常重视，在寻找、研究和开发汽油替代品方面作了

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很多工作，比如风能、电能、氢能等，包括目前正在使用的甲基树丁基醚，但这些能源都有各自的局限性。乙醇是良好的车用燃料，除了它的燃烧性能可与汽油相比外，汽车发动机的压缩比可以提高，另外可使用较高的空气与燃料比例，燃烧完全。减少汽车排放二氧化碳量是防止地球气温升高的最有效的措施之一，根据检测，当汽油中掺入10%—20%乙醇时，这种混合燃料排出的尾气完全可以符合加利福尼亚州严格的空气污染标准要求。燃料乙醇的使用，对大气污染日益严重的趋势可起到缓解作用。中国汽车保有量达1400万辆（不含农用车），摩托车4500万辆，并且以每年10%速度递增，大量汽车尾气影响空气质量，造成环境污染。据检测，汽油加入10%的变性燃料乙醇后，可使汽油辛烷值提高3%，含氧量增加3.5%，可使汽车有害尾气排放总量减少33%以上，大大改善汽油的使用性能，使燃烧更彻底。

另外，通过替代普通汽油中的对地下水资源破坏严重的甲基树丁基醚含氧添加剂，可有效防止地下水的破坏，是一种节能环保型燃料，对于改善大气环境有着十分显著的作用。乙醇汽油在替代能源中是比较理想、现实可行的。由于现代生物技术的发展，以及农产品的大量富余和价格的下降，使发酵法生产乙醇的成本逐步下降，再加上各国对使用乙醇汽油特殊的出台，在众多替代能源中乙醇汽油又成为比较理想和现实可行的能源。

因此，从20世纪70年代以来，在世界范围内乙醇汽油的生产和使用迅速发展，成为目前替代石油最合适的可再生的重要能源。

综上所述，推广使用车用乙醇汽油必将成为我国的一项长期战略性举措。因此，坚持科学发展观，积极全面推广使用燃料乙醇汽油，必将对中国国民经济的可持续发展、创造和谐社会有着极其重要的意义。

但应明确的是，在乙醇汽油推广过渡阶段，必须要唱主角。因为推广初期涉及的部门就有几十个，运行中要解决的难题就有数百个，这些问题方方面面，有上的、法规上的、技术上的，还有宣传导向上的等等。如果没有一个统一的，统一的协调机构来强力推进，单靠市场化运作，或是单靠某个企业单打独斗，是根本做不到的。

在我国推广使用车用乙醇汽油还是一项全新的工作，就全国而言，根据领导的多次重要批示精神，这项工作一直是按照统一规划，试点先行，分步实施的原则，积极稳妥地推进。

吉林作为该项工作先行试点的省份，在全国第一个制定并实施了规章，依法行政；在全国第一个成功实现了省级行政辖区内封闭运行推广使用乙醇汽油，第

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一个实现全品种覆盖市场，走出了一条具有自身特点的乙醇汽油推广之路；在推广使用车用乙醇汽油的法规、组织管理、生产供应、市场销售以及技术服务等方面取得了宝贵经验，形成了车用乙醇汽油生产、储运、销售及使用的成套技术措施和管理办法，为今后乙醇汽油的全面推广奠定了坚实的基础。尽管如此，目前吉林仍有两个急待解决的难题。一是乙醇成本居高不下，技术创新有待提高，生产原料要多元化。从2005年4月1日起，乙醇汽油的推广已经扩大到全国九省。但随着乙醇汽油推广范围的扩大，国内原本囤积严重的陈化粮将逐渐被酒精厂家消化完毕，现在燃料酒精的生产很大一部分转向使用新粮。这将面临两个问题：第一，生产成本难以降低；第二，新粮能否保证持续稳定供应还是个未知数。在这种情况下，我国乙醇汽油的推广战略面临着严峻考验。

5.5 鼓励“酒精燃料”的生产

国家出台了一系列补贴优惠，每年要拿出20多亿元补贴四大燃料酒精生产企业，但随着乙醇汽油推广范围的扩大和消耗的增长，国家的补贴负担会越来越重。因此，降低燃料乙醇的高成本，是乙醇汽油全面推广面临的首要问题。首先，生产企业要吸收国外生产企业的先进经验，加强管理，改进工艺，形成规模经营，以大幅降低生产成本。其次，要考虑采用一些其他的低成本生产原料，如广东、广西着手研发甘蔗燃料乙醇等。有关科研机构要加快替代原料的研发，加大技术攻关力度，国家有关部门应在这方面给予更大的关注和合理的资金投入。二是国民认知程度不足，宣传要坚持不懈。尽管乙醇汽油和普通汽油相比，性能、油耗相差无几，而且车用乙醇汽油和无铅汽油完全可以转换使用，在合格的车辆中，两种汽油可以混加，并不会对车辆燃油系统和其他部件产生太大的不良影响。但由于消费观念、市场监管等方面仍然存在着某些差距，有些人认为乙醇汽油在使用过程中耗油大、“劲儿小”等等。因此，在推广中要继续通过各种渠道和媒体大力宣传使用车用乙醇汽油对改善环境、缓解石油资源短缺以及促进农业发展的重要意义，使消费者充分了解车用乙醇汽油，自觉自愿使用。解决上述难题，吉林的对策与建议是：

一是加强监管，营造良好的封闭环境。在国家已经做出车用乙醇汽油发展规划的情况下，在试点地区相关部门虽然出台了相关管理办法，但还缺乏监管力度，仍然存在非乙醇汽油冲击市场的情况，工商管理部门应该加大管理和处罚力度，成立专门检查机构，加强对变性燃料乙醇和车用乙醇汽油生产企业以及销售市场的监督

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检查。对违反规定擅自从事燃料乙醇生产或销售、使用车用乙醇汽油以外的其他车用汽油的，不但要限期整改，还应严厉处罚，严防劣质成品油进入流通领域以及小炼油无序竞争，干扰乙醇汽油市场。另外，应加大整顿汽车配件市场，对假冒汽车配件的生产、流通等环节进行清理整顿，防止质量不合格的汽车零部件进入市场，以免乙醇汽油用户对使用乙醇汽油产生误解，从而形成一个良好的乙醇汽油封闭运行环境。

二是保持支持的力度和灵活度。试点期间，和经济性分析报告显示，使用车用乙醇汽油是没有经济效益的；但大范围的推广，对国家是有利的，比如可解决农民收入、环境污染等问题。因此，要保证车用乙醇汽油的顺利推广，就必须坚持相应的财政、税收、补贴等，保持现有或进一步增加补贴力度。特别是最近一个时期，食用酒精市场销量快速增长，如果这种情况持续下去，势必对燃料乙醇的供应产生一定程度的影响。为此，应根据生产、销售环节存在的市场波动，制定更加符合市场规律、相对灵活的补贴，从而使全面推广有良好的保障。

三是提高技术含量，使质量达到国际标准。相关部门曾经进行的一项性能试验表明，送检的乙醇汽油中烯烃含量和氧含量与欧Ⅲ燃料标准有差异。其中烯烃含水量主要由调和组分油成分决定，由于我国油品来源比较复杂，不同国家、不同地区、不同炼油厂生产的油品所采取生产工艺线路不同，导致烯烃含量都有差异。要与国际接轨，就需要生产单位进行有效的技术改造，调整和提高产品质量，各监管部门也要做好检测和质量监督，对不合格产品的生产和销售监督，对不合格产品的生产和销售企业依法进行处理，以保证车用乙醇汽油的质量和扩大试点工作的顺利开展。

四是加强汽车工业研发力度。汽车和摩托车行业应尽快针对燃料结构的变化着手研发，这不但是保证乙醇汽油大范围成功推广的重要因素，也是汽车产业发展的重大机遇。但从实际情况来看，国内汽车工业在对乙醇汽油适应性研究、设计、制造方面仍然相对滞后。使用乙醇汽油后一些汽车的零部件需要更换，但国内目前还没有厂家和科研单位对此进行深入研究，更换配件也没有规范的标准，已经影响到了试点工作。另一方面，中国的汽车制造业至今还没有真正开始研究开发与乙醇汽油相配套的车型，这种源头生产的滞后性将给乙醇汽油的推广使用带来根本性的制约，而德国大众等公司已经到河南的试点城市提取了乙醇汽油的样品进行研究开发，这些问题应引起有关部门和国内汽车生产厂商的重视。

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5.6降低废气排放

控制汽车污染物排放的技术可以分为两类:降低污染物生成量的技术，又称为机内净化技术；净化或处理发动机排出后污染物的技术，又称为机外净化技术。随着发动机技术的进步和发展，目前车辆排放控制的机内、机外净化技术都达到了比较完善的地步。现代汽油发动机排放控制较为成熟的技术主要有以下几个方面:

发动机结构优化技术，如采用多气阀进气机构、组织进气气流、对燃烧室加以改进等。通过改善发动机燃烧状况，提高燃烧效率，降低发动机一氧化碳、碳氢化合物的生成量。

闭环电控发动机管理技术是一种精确控制发动机供油过程和点火过程的技术，能根据反馈控制使发动机始终工作在最佳状态。一方面可以有效降低发动机一氧化碳、碳氢化合物的生成量；另一方面为加装三效催化转化器提供空燃比条件。

燃油蒸发污染物控制技术是一种对油箱和供油系统排出汽油蒸气污染物进行控制的技术，在国外是从20世纪80年代就较为普遍使用的技术。可控制汽油车20％左右的碳氢化合物排放。

闭式曲轴箱通风技术是一种控制发动机曲轴箱窜气造成环境污染的技术。这一技术国内若干年前就已普遍使用，可控制汽油车20％左右的碳氢化合物排放。

废气再循环技术是一种将发动机排气引入到进气中，通过降低发动机气缸内氧气的相对含量和最高燃烧温度，来减少氮氧化物生成量的技术。可降低40～60％的氮氧化物生成量。

三效催化转化器技术是一种利用氧化和还原反应，将汽车排气中的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物同时转化成无害的二氧化碳、氮气、水的技术。在一定条件下，对污染物的转化效率可达80％以上，是目前最为有效的汽油车机外净化技术。但是，为保证其工作效能，需要发动机具备闭环电控系统，并燃用无铅汽油。

改进油料。燃油的质量、组分、添加剂对排放均有一定影响。因此，改进油料的质量和组分，是进一步降低车辆污染物排放的有效方法。

5.7减少燃油消耗

（1）迅速起动，减少升温时间。做到这一点，需要发动机有良好的技术状况，这就是要求起动系、燃料供给系、冷却系各部件的工作正常，保证发动机能迅速起

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动。起动后，不要轰大油门，当发动机转速稳定后，即可挂低档起步。此时，要缓慢地踩下油门踏板，逐步从低速档变换到高速档，这样可减少升温时间，增加燃油的有效利用率，同时也能使传动系统的润滑油温度增加，减少磨擦阻力。

（2）适当换档，尽可能以直接档行驶。汽车可采用分段加速的方法，即：先将油门踩下1/2，待发动机转速稳定，车速不能提高时，再将油门踏板踩下至2/3位置，依次到3/4位置，达到需要的车速为止。在行驶过程中，不要拖档，要勤换档。在上坡时，更要注意做到：高档不硬撑、低档不硬冲。如使用装有自动变速器的车辆，要尽可能用超速档行驶，这样会使自动变速器在较低的换档点换入下一档位，而无须达到最高转速，从而节省燃油。

（3）坚持中速行驶。发动机在中速运转时最省油，因为它在中速时可以提供较大的扭矩输出，在没有大负荷需要发动机输出最大功率时，无须使发动机一直以高速运转。汽车在高速行驶时，需克服较大的空气阻力，会使燃料消耗量剧增。

（4）提前采取措施，减少制动及避免紧急制动。在行驶中，发现前面情况要提前处理，采取摘档滑行的方法，尽量减少紧急制动及制动的次数，以减少制动时的能量损失。因为汽车从80km/h车速降到0km/h车速，大约要消耗50-80ml燃油产生的能量。同时也会造成轮胎、制动器的磨损，影响车辆使用寿命。

（5）减少发动机空转。发动机在怠速运转时，需要较浓的可燃混合气。要尽量减少发动机的空转。一旦停车等人，最好熄火，减少燃油消耗。在夏季炎热的气候使用空调也会增加10%-18%的燃油耗量。还有人喜欢在高速行车时，关掉空调，而采用摇下车窗依靠行驶中的气流降温的方法，说这样省油。这种说法是错误的，因为摇下车窗玻璃会加大空气阻力面积的，使空气阻力增加，反而会使汽车多消耗12%-20%的燃油。

保持正常的工作温度。发动机工作温度的正常与否，直接影响燃油消耗量，温度过低，燃油得不到完全燃烧，热效率和磨擦的损失增大。

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第六章 总 结

汽车作为最大的流动污染源，随着其数量的不断增加，其污染将会越来越严重，汽车尾气控制的治理也已经成为世界的重要课题。我国这方面起步比较晚，许多控制技术处于探索和试用阶段，但正在努力与世界接轨。我国自1998年在大部分城市开始治理尾气，从2000年1月开始在全国范围内禁止生产含铅汽油，从2004年开始实行欧Ⅱ标准，并从2008年7月开始执行欧Ⅲ标准。经过这些年的不懈努力，目前我国汽车废气排放量已经降低到欧洲80年代中后期的水平，这与我国坚决执行的尾气治理密不可分。但要与国际排放控制水平接轨，还需要走很长的路。

从我国的实际情况出发，防治和减少汽车尾气污染是一个复杂的技术问题和需要广泛认知的社会问题，要加快汽车尾气治理进度，就必须以行政手段和法律为主、以宣传和经济为辅、以技术进步为基础，实行多种手段的互相配合、综合运用，才能事半功倍。它需要从尾气治理、提高燃油质量、研制新型发动机、定期的维修与保养、有针对性地进行燃油替代物及有关方面的研究与开发、完善有关等许多方面的综合考虑，全面治理。各地区、各城市应结合自身的实际情况，选择合适的控制对策，走综合治理的道路。

控制汽车尾气排放是一项庞大而复杂的系统工程，它与汽车的设计、制造、使用、维护保养、燃油品质等直接相关，同时也与城市交通管理以及财税密切相关。要抓住每一个影响汽车污染排放的环节，才能使汽车污染排放得到有效地控制。相信只要人人从自我做起，从今天做起，树立环保意识，积极加入保护环境的行列，那么蔚蓝的天空、清澈的河流将会再次展现在我们的面前。

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致 谢

在本次论文设计过程中，林丽华教授对该论文从选题，构思到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导,使我得以最终完成毕业论文设计。在学习中,老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模。这三年中还得到众多老师的关心支持和帮助。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意！

最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的各位老师表示感谢。

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参考文献

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