1、高职毕业论文高职毕业论文题 目 汽车排放污染对环境的影响 学 院 西安汽车科技学院 专 业 汽车检测与维修 毕业届别 姓 名 指导教师 职 称 西安汽车科技学院教务处制年 月目 录摘要1关键词1前言1第一章 汽车尾气的污染危害11.我国汽车污染现状22.汽车尾气的主要成分33.污染气体的危害5第二章 汽车尾气排放标准 61.国内与国外汽车尾气排放标准的比较62.我国汽车尾气排放标准的实施7第三章 排放及控制技术71.汽油机缸内直接喷射技术 7 1.1 缸内直喷汽油机( GDI,Gasoline Direct Injection) 71.2 燃烧及排放 8第四章 汽车尾气治理的对策及趋势 91.
2、汽车燃油的改用 91.1 采用无铅汽油,减少汽油尾气毒性物质的排放量91.2 掺入添加剂, 改变燃料成分91.3 机械摩擦改进剂9 1.4 多种燃料作为汽车燃料来源102.汽车发动机内部的调试 102.1 减少喷油提前角 102.2 改善喷嘴质量 控制燃烧条件 113. 发动机外部尾气净化113.1 采用催化剂114.磁驱动技术 11 参考文献11结语11汽车排放污染对环境的影响摘要：汽车尾气排放对人们的生产生活造成严重的危害。目前，尾气排放及控制技术正在迅速的发展，本文主要对汽油机缸内直接喷射技术的发展以及在降低汽油机有害物排放方面具有潜在的优势进行阐述。关键词：尾气排放 危害 排放及控制技
3、术 缸内直接喷射前言随着汽车工业的飞速发展，人们的出行条件得到了极大的改善，同时在很大程度上也推进了社会经济的发展，呈现出一片繁荣的景象，出行变的舒适而便利。无论在发达国家还是发展中国家，汽车都具有巨大的市场空间，尤其是中国。城市汽车保有量迅速递增，汽车排污负荷幅度加大，直接影响到空气环境质量及人们的健康。对汽车尾气污染控制技术的研究无疑是当今的一个重要课题 1第 1章 汽车排放污染物及其危害1. 我国汽车污染现状汽车已成为城市大气污染中最重要的污染源，而且其贡献率远远超过其他污染源。与工业污染排放相比较，汽车尾气污染排放的人体吸入比例更高。随着我国汽车保有量的迅速增长，汽车污染也日趋严重。早
4、在“九五”期间，对几个重点城市汽车污染的调查就显示，汽车已成为城市大气中最重要的污染源，而且其贡献率远远超过其他污染源(如表)。研究结果还表明，汽车的浓度分担率高于排放分担率。由于汽车是近地面排放，在街道环境中不易扩散，易造成道路沿线的污染，直接形成较高污染物浓度的大气污染。而工业污染源排放一般为高空排放，在高空中易于扩散稀释。与工业污染排放相比较，汽车尾气污染排放的人体吸入比例更高。根据北京 2011 年的相关数据，计算得到汽车排放中一氧化碳、氮氧化物、一次可吸入颗粒物的人体吸入比例。一氧化碳的人体吸入比例(106)为 106，氮氧化物的人体吸入比例(106)为 35.5，一次可吸入颗粒物的
5、人体吸入比例(106)为 81.5。进一步的研究表明，汽车尾气排放污染物的人体吸入比例大约是相应电厂污染物人体吸入比例的 10 倍。有关近几年汽车污染现状的研究结果尚未公布，但从飞速增长的汽车保有量即可断定:情况要比前些年更加严重。2.汽车尾气的主要成分尾气污染主要是指柴油、汽油等机动车燃料因含有添加剂和杂质，在不完全燃烧时，所排出的一些有害物质对环境及人体的污染和破坏。汽车发动机排放的尾气中有一部分毒性物质在燃料不完全燃烧或燃气温度较低时产生较多。尤其是在次序起动、喷油器喷雾不良、超负荷工作运行时，燃油不能很好地与氧化合燃烧。另一部分有毒物质，是由于燃烧室内的高温、高压而形成的。汽车排放的尾
6、气中含有上千种化学物质，除空气中的氮、氧和水蒸汽为无害成份外，其余均为有害成份。这些有害物质可分为气体和颗粒物两大类。气体包括：一氧化碳、二氧化碳、氮氧化合物、碳氢化合物、硫氧化合物、挥发性有机物和臭氧等。颗粒物包括：碳黑、焦油和重金属等。2.1 一氧化碳汽车发动机若进气不足或燃油喷射时间过长，使得气缸内燃油不能完全燃烧，则汽车尾气中将产生 CO。CO 与血液中的血红蛋白结合的速度比 O2快 250 倍。CO 经呼吸道进入血液循环，与血红蛋白亲合后生成碳氧血红蛋白，从而削弱血液向各组织输送氧的功能，导致人体缺氧，危害中枢神经系统，造成人的感觉、反应、理解、记忆力等机能障碍，引起头晕、头痛、呕吐
7、等中毒症。重者危害血液循环系统，导致生命危险。即使是微量吸入 CO，也可能给人造成可怕的缺氧性伤害。交通高峰时段常常出现CO 的污染峰值，汽车内浓度有时比车外更高。不同浓度一氧化碳对人体的危害CO 浓度（1/10000） 对人体的危害10 慢性中毒但对健康者间题不大30 4-6h 内中毒, 引起麻木或植物神经麻痹100 头疼、恶心、强活动时呼吸困难120 全身无力、梢神不振动、瘫痪、痉挛200 数小时后神经机能低下400 4h 后头痛晕眩，呼吸困难1500 1h 后死亡2.2 氮氧化物氮氧化合物主要是指一氧化氮和二氧化氮，它是发动机大负荷工作时，在燃烧室高温富氧的环境中产生的一种褐色且有臭味的
8、气体。氮氧化合物吸入肺部后能形成亚硝酸和硝酸，对肺组织产生强烈的刺激和伤害，以致引起肺部病变。当空气中氮氧化合物含量达 1020ppm 时，可刺激鼻粘膜、咽喂、气管、眼角膜等，引起呼吸道干涩不适，流泪及红眼病等病症；当氮氧化合物超过 500ppm 时，几分钟内就可使人出现肺气肿而死亡。在二氧化氮浓度为 9.4mg/m3的空气中暴露 10 min，即可造成人的呼吸系统功能失调。此外，氮氧化物还会导致酸雨和光化学烟雾污染，在水系中的沉降会造成富营养化。2.3 碳氢化合物碳氢化合物是不完全燃烧的排放物，包括未燃和未完全燃烧的燃油和机油蒸汽，气态时是 VOCs，固态则为颗粒物。单独的碳氢化合物只有在浓
9、度相当高的情况下，才对人体产生伤害，一般影响不大。但碳氢化合物和氮氧化合物在阳光紫外线照射下发生化学反应，形成光化学烟雾。当光化学烟雾中的化学氧化剂超过一定浓度时，即对人体产生较强刺激性，人体吸人后可明显感觉到呼吸系统不适，引起急性喘息症。2.4 硫氧化物主要是指 SO2，它是形成酸雨的主要成分，严重污染河流、湖泊等水系，殃及野生动植物的生存安全，破坏生态系统的自然酸碱平衡，并严重腐蚀建筑物。对人类会造成气管壁绷紧，使呼吸道疾病加重，患有心肺疾病和哮喘病的人尤其敏感。汽车尾气中 SO2主要来源于柴油车的排放。2.5 挥发性有机物包括多环芳烃(PAH)、苯系物、烯烃等，是光化学烟雾形成的前体物。
10、苯已被证明是致癌物质，WHO（世界卫生组织）认为即使微量的苯，对人体健康也是有害的。除尾气排放外，汽车燃油箱和加油过程中也会排放挥发性有机物。2.6 臭氧光化学烟雾主要的生成物是臭氧，具有强氧化性，可使空气能见度降低，橡胶制品开裂损坏，植物受害。臭氧刺激呼吸系统的黏膜，导致咳嗽、呼吸困难，削弱肺功能，对室外锻炼的人特别有害。臭氧还引起一些常见症状，如头疼、眼鼻喉刺痒、深呼吸时胸部不适等。臭氧会增加人对过敏源如花粉的敏感性，也降低人体对细菌和病毒的抵抗力，如易引起感冒、肺炎等。2.7 铅铅是有毒的重金属元素，为了改善燃油的抗爆性，人们在汽油中添加含铅物质四乙基铅或甲基铅，导致汽车尾气排放时产生含
11、铅化合物。城市大气中的铅 60以上来自汽车含铅汽油的燃烧。铅化合物以颗粒状排人大气中，是污染大气的有害物质。人体长期吸入含铅颗粒浓度较高的空气后，铅会逐渐在体内积累。当达到一定程度时，铅阻碍血液中红血球的生长，致使人体正常造血功能降低，血液、心肺器官等发生病变 4。而铅对脑细胞和中枢神经的损害更是不可逆转的，铅侵入人体大脑时会引起头疼、精神恍惚，严重时甚至会出现昏迷、惊厥等铅中毒症状。由于铅尘比重大，通常积聚在 1m 左右高度的空气中，因此对儿童的威胁最大，直接影响儿童的智力发育。2.8 碳烟微粒是指柴油发动机燃烧不完全所排出的黑色烟雾状的炭烟颗粒。炭烟微粒能影响大气、道路的能见度，并含有少量
12、带有特殊臭味的乙醛，吸入后使人感到恶心和头晕。微粒表面吸附的可溶性有机物对人的呼吸道也有较大伤害。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、强致癌物苯并芘和病原微生物等。固体悬浮颗粒随呼吸进入人体肺部，以碰撞、扩散、沉积等方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时，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，阻塞皮肤的毛囊和汗腺引起皮肤炎和眼结膜炎，甚至造成角膜损伤。3.污染气体的危害从 1886 年诞生的第一辆汽车开始，各国就争相发展汽车工业。特别在 20 世纪，世界汽车保有量的增加速度大大超过了人口增长的速度。在
13、1950 年，全世界只有 5000万辆汽车，大约每 1000 人仅有 2 辆汽车；到 1995 年，全球已经拥有 6.5 亿辆汽车，平均 100 人拥有 10 辆汽车；根据目前的估计，2010 年之前全世界机动车的数量可能达到 8.16 亿辆（不包括两轮和三轮机动车） ，到 2050 年全球将拥有 30 亿辆汽车。世界卫生组织专家迈克尔克里斯赞罗瓦斯基表示，专家估计在全球范围内，每年由于空气污染问题死亡的人数达到 75 万，其中超过 53 万人来自亚洲各大城市。专家指出，大气中一种名叫“PM10”的空气污染物的含量正呈现上升之势，PM10一旦被吸入人体，就会停留在人的肺部里。PM10 由煤炭、
14、石油和天然气等矿物燃料的燃烧产生，而在亚洲城市里，PM10 主要通过汽车废气排放到空气里。亚洲发展银行在一份报告中警告称：“在达卡、河内、胡志明市、雅加达、加德满都、加尔各答和新德里等亚洲大城市，空气中 PM10 的含量已达到严重水平。 ”随着机动车保有量的持续增长，我国机动车污染物排放总量持续攀升。2003 年全国机动车碳氢化合物（HC） 、一氧化碳（CO）和碳氧化物（ ）排放量是 1995 年相XNO应污染物排放总量的 2.51、2.05 和 3.01 倍。事实上，汽车所产生的空气污染比任何其他单一的人类活动产生的空气污染量都多。全球因燃烧矿物燃料而产生的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物的
15、排放量，几乎 50%来自于汽油机和柴油机。因此，汽车排放及控制的新技术亟待解决。亚洲发展银行的研究指出，在亚洲民众使用的交通工具中，私人机动车所占的比例仍很低，而且大部分以摩托车为主。但随着亚洲国家经济的发展，私人机动车的拥有量将会大幅度上升。以印度为例，在未来 30 年内，私人汽车的数字可能会出现 13倍的增长，相应地，在同一时期内印度的二氧化碳排放量也可能会出现 5.8 倍的增长。第二章 汽车尾气排放标准1. 国内与国外汽车尾气排放标准的比较欧盟国家为限制汽车废气排放污染物对环境造成的危害而共同采用的汽车尾气排放标准。当前对几乎所有类型的车辆排放的氮氧化物、碳氢化物（HC）、一氧化物（CO
16、）和颗粒物都有限制，比如小轿车、卡车、火车、拖拉机和类似机器、驳船，但不包括海轮和飞机。对每一种车辆类型，汽车废气排放标准有所不同。欧洲标准是由欧盟经济委员会的汽车废气排放法规和欧盟的汽车废气排放指令共同加以实现的。汽车废气排放法规由 ECE 参与国自愿认可，排放指令是 ECE 或 EU 参与国强制实施的。在欧洲，汽车废气排放的标准一般每四年更新一次。在 1992 年实行了欧洲一号标准，从1996 年开始实行了欧洲二号标准，从 2000 年开始，实行了欧洲三号标准，从 2005 年开始，实行了欧洲四号标准。相对于美国和日本的汽车废气排放标准来说，测试要求比较宽泛，因此，欧洲标准也是发展中国家大
17、都沿用的汽车废气排放体系。例如中国大陆于 2001 年实施的轻型汽车污染物排放限值及测量方法（）等效于欧洲一号标准；2004 年实施轻型汽车污染物排放限值及测量方法（）等效于欧洲二号标准；2007 年实施的国III标准相当于欧洲三号标准，将于 2010 年实施的国 IV 标准相当于欧洲四号标准。据国家环保总局科技司副司长罗毅介绍说，中国轻型汽车国、国 4 排放标准在污染物排放限值上与欧、欧标准完全相同，但在实验方法上作了一些改进，在法规格式上也与欧、欧标准有很大差别。国四标准中的颗粒物排放限值要比国三标准进一步降低 80%. 可见柴油商用车国 4标准的严格执行对国内空气净化有着莫大的环保意义！
18、 但商用车的国四执行时间，远落后于发达国家，甚至落后于其他发展中国家.我商用车国四排放标准原定 2011 年 1 月 1 日执行，经过两次推迟， 目前商用车的国四执行时间推迟到 2013 年 7 月 1 日. 例如欧盟于 2009 年就开始执行了比欧四要求更高的欧五排放标准；日本，韩国，印度也早于 2010 年开始执行欧四排放标准，并将于 2015年执行欧五排放标准;俄罗斯也已于 2012 年开始执行欧四排放标准，并将于 2015 年执行欧五排放标准。我国轻型汽车标准语欧洲标准实施日期比较标准 中国实施年份 欧洲实施年份 相差时间（年）国前（欧 0） 1956 1973 17国（欧） 2000
19、 1992 8国（欧） 2004 1996 8国（欧） 2007 2000 7国（欧） 2010 2005 52.我国汽车尾气排放标准的实施相较于国四标准，国五标准轻型车的氮氧化物排放量可以降低 25%，重型车氮氧化物排放量可以降低 43%。上海市环保局副局长吴启洲表示，按照上海市机动车年度注册登记总量统计，预计上海市年度新增车辆可以减少氮氧化物年度排放量 1000 吨左右。另外，为配套实施机动车国五标准，上海市已在去年 11 月起全面供应国五标准汽柴油，总质量小于 3.5 吨的轻型汽油车及公交、环卫、邮政用途的重型柴油车已提前实施国五标准,国五排放标准如图 2.2 所示。根据上海市市政府 3
20、 月 27 日发布的通告，今年 4 月 30 日起，上海市将提前实施机动车国五排放标准。市环保局在昨天召开的新闻通气会上表示：本月 30 日起，国四标准车辆将停止办理注册登记；各汽车制造和销售企业应当组织安排生产和销售计划，4 月 30 日以后不得继续销售国四产品，并有义务向购车者告知有关规定，与其签订购销合同时予以书面提示，告知车辆的排放等级。此前在环保部 2013 年 9 月发布的轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第五阶段)中,明确全国将从 2018 年 1 月起实施汽油车排放国五标准。因此,上海国五标准的实施提前了 4 年,是继北京提前实施国五标准(2013 年 9 月)后又一个提前
21、实施汽油车国五排放标准的城市。第三章 排放及控制技术1.汽油机缸内直接喷射技术1.1 缸内直喷汽油机( GDI,Gasoline Direct Injection) 近年来，由于能源紧缺和环境污染问题的日益突出，发动机面临着越来越严峻的考验。而 GDI 的研究得到长足的发展。1996 年，三菱公司在世界上最先推出商品化的GDI 发动机。到目前为止，三菱、丰田、福特、Nissan、Isuzu、奔驰、Mazada、奥迪、本田、Fiat、雷诺、AVL、FEV 等许多国外汽车公司和研究机构都开发了比较成熟的GDI 机型和产品。目前为绝大多数汽车所采用的 EFI 发动机已显出明显不足，主要由于混合气在进
22、气门处形成，汽油雾化不完全、混合气质量欠佳，所以燃烧不充分冷启动排放和燃油经济性较差。汽油机缸内直接喷射系统则与 EFI 系统迥然不同，汽油机缸内直接喷射技术在降低汽油机的燃油消耗方面较进气道喷射汽油机有明显优势，并在降低汽油机有害物排放方面具有潜在的优势，其经济效益和社会效益明显，有着广阔的应用前景，被认为是提高汽油机燃油经济性最有前途的对策。现代的 GDI 机型，大都根据工况不同而采用了不同的燃油喷射模式：第一种是后期喷射模式。在中小负荷区域，通过在压缩行程后期喷油和燃烧系统的合理配合，形成分层稀薄快速燃烧的混合气，并采用质调节以避免节流阀的节流损失，以达到与柴油机相当的燃油经济性；第二种
23、是早期喷射模式。在大负荷和全负荷工况下，通过较早地把燃油在进气行程中喷入气缸，在点火时刻形成预混燃烧的均质混合气，以保持汽油机升功率高的优点。也有某些 GDI 机型采用两段喷射技术，把燃油分两次分别在进气和压缩行程中喷入气缸，形成界于两者之间的混合气。利用“二次混合技术” ，使燃料充分燃烧。据报道可以实现负荷从中小区域向大负荷区的平稳过渡，并可以降低缸内气体温度，从而抑制了爆燃的发生，增加了功率的输出。通过两段喷射分层燃烧方式，能大幅度改善稀薄区域的燃烧稳定性、热效率及排放性能。在低负荷区域能显著扩大稀气极限，在高负荷区域能扩大爆燃极限。1.2 燃烧及排放燃烧系统的设计是 GDI 开发的关键之一，它要兼顾大负荷均质预混和中小负荷分层稀薄的要求。GDI 发动机的燃烧系统设计，需要进行油、气、室合理配合,还要优化喷油器和火花塞的位置、进气道的设计、喷油定时和点火定时等。已经开发的 GDI 燃
