保养及驾驶对汽车排放性能的影响

一、汽车排放性能影响因素分析1．汽油机排放性能影响因素分析汽油发动机的排放物主要是CO、HC和NOx。其中CO是燃料燃烧不完全的中间产物，尤其当空燃比小于14.7时，CO的排放量随混合气浓度的增大显著增多。HC的排放有3个来源：缸壁淬冷层、混合气不完全燃烧产物以及在气门叠开期间由排气门逸出的混合气。在缸内形成的CO和HC，在换气过程中，有一部分会残留于缸内，残余废气中CO、HC的浓度要高于排出气缸的废气中的CO、HC浓度。NOx是高温富氧的产物，在混合气稍稀处（空燃比为14.7左右）浓度最高；过稀和过浓混合气工作时NOx都急剧下降。2．柴油机排放性能影响因素分析相对汽油机来讲，柴油机过量空气系数较大（一般Φa＞2），但由于混合气形成和燃烧特点不同，碳烟等微粒污染物远比汽油机大几十倍，而NOx的浓度与汽油机大致在同一数量级上，约少50%左右，而HC、CO排放较少。因此柴油发动机的排放物主要是NOx和PM(颗粒物)。其中氮氧化合物、微粒物质是主要的污染物质，对环境污染以及人体健康的危害是极大的。柴油机气缸内达到的最高燃烧温度是决定NOx生成量的最重要因素。NOx排放随柴油机负荷增大而显著增加，因为随负荷增大，可燃混合气的平均空燃比减小，使最高燃烧温度提高。NOx排放随转速的具体变化规律与燃烧系统特性有密切关系，如缸内涡流强度的变化规律，供气量和供油量的速度特性等。另外，喷油正时对柴油机燃烧过程有很大影响。柴油机排气中的PM主要由柴油中含有的碳产生，其生成的条件是高温和缺氧。由于柴油机混合气成分不均匀，尽管总体是富氧燃烧，但局部缺氧还是会导致PM的生成。二、驾驶与排气污染驾驶技术是影响有害物质排放的一个重要因素。正确地驾驶操作可以大大降低汽车污染物的排放。据测试证明，不同技术水平的驾驶员在相同使用条件下驾驶相同的汽车，污染物排放量差异很大，见表1。有丰富经验的驾驶员，在驾驶过程中对换档、加速减速的时机和强度有充分的了解，车辆运行平稳。而没有经验的驾驶员，驾驶时操作时机掌握不好，虽车辆运行不够平滑，空燃比波动较大，导致加速度和减速度超过排放法规值。提高汽车驾驶技术水平主要从以下几个方面进行：1）起动过程发动机起动时供给气缸的混合气浓度高，尾气中的CO，HC和PM含量大，特别是起动不成功时，进入气缸中的汽油没有燃烧直接排放到大气中，造成严重的HC污染。所以驾驶员应保持点火系、起动系和供油系性能良好，起动时控制好油门和节气门，争取一次起动成功。2）避免超速超载，做好车速控制。超载运输使发动机的负荷率几乎为100%。对于汽油发动机，其全负荷时过量空气系数低于1，CO、HC和NOx均处于较高的水平。对于高速柴油机，全负荷时过量空气系数一般在1.2~1.5的范围内，CO和NOx处于较高水平，并产生大量碳烟。发动机的负荷率与过量空气系数的关系如图1。另外，据理论分析和实验表明，车辆加速或减速时，尾气中HC、CO的含量显著增加。加速时由于发动机温度的升高还可能引起NOx排放增加，只有在等速行驶时汽车的排污量最低。因此，在道路条件和环境允许的情况下，应保持等速行驶，不要频繁变换车速。3）油门运用对装备电控燃油喷射系统的发动机而言，空燃比的控制对排放起着决定性的作用。油门踏板直接控制进入气缸的混合气浓度，对尾气排放影响很大。在急踩油门踏板时，燃油供给系向气缸供给极浓的混合气，尾气中的HC、CO、PM将显著增加。在急松油门踏板时，由于节气门突然关闭，造成进气歧管真空度急剧增大，这时附着进气歧管壁上的油膜会迅速蒸发，进入气缸，短时间内使混合气变浓，而后混合气迅速变稀，造成发动机燃烧条件恶化，工作不稳定，排污量增加。因此，驾驶员开车时应平稳运用油门，不宜急松或急踩油门踏板。4）水温保持避免发动机过冷或过热。发动机水温越低，混合气因温度低而不能燃烧，主要以HC的形式排出，形成污染，因此，冷车起动时应采取预热的措施，特别是冬季及严寒地区。若发动机过热，则会使进入气缸的空气受热膨胀，空气密度降低，导致充气系数下降，燃油和空气的混合比例失调，会发生早燃或爆燃现象，从而油耗增加，功率下降，排气管冒黑烟，产生严重的环境污染。5）保证净化装置性能良好三元催化器是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置。它可将尾气中90%以上的有害气体转换成无毒气体排入大气，对环境保护起到关键作用。但三元催化装置工作温度通常不能超过800℃。因此，驾驶过程中需避免过久的怠速运转（最好不应超过30min），点火时刻过迟，个别缸不工作，以免三元催化器失效。不使用含铅汽油，它会使氧传感器“铅中毒”的同时还会使三元催化装置的净化效率大大下降直至损坏。此外，行驶过程中避免拖底，催化器的载体是一个陶瓷元件，剧烈的拖底磕碰有可能使催化器陶瓷芯破碎并报废，从而影响汽车的行驶性能，并加剧排气污染。6）提高环保意识我国应该在加强交通法规管理和执法力度的同时，对国民进行环保教育，形成人人重视环保，爱护环境的意识。比如出行前提前计划合理线路，尽量减少汽车负重，在节省燃油的同时减少环境污染。三、维护与排气污染采用现代科学合理的汽车维修制度是长期稳定降低汽车排放污染物的重要措施，是一项投资少、见效快，效果好的措施。无论如何先进的汽车，安装如何高效的净化系统，只有保持经常正确的维护，才能保持其排放净化水平。在维护中，首先要保证起动系、点火系和供油系性能的良好。其次应加强排污装备的维护。现代汽车上装有一定数量的排污装备，常见的有曲轴箱通风装置，安装它的目的是减少发动机HC的排放量。汽车维修时应检查清洗PCV阀，保证其安装良好、性能可靠。三元催化器对汽车的行驶能力影响不大，常常被驾驶员忽视，坏了也不愿意修理，甚至擅自拆下，这会导致汽车的排污性能急剧下降。第三注意油箱的隔热，对燃油蒸发排放控制系统要做好维护。油箱中的燃油一方面受到外界热源的热辐射，在多点喷射的场合也受到从喷油嘴带回大量热量的回油的加热，造成温度上升而产生较多的燃油蒸气，如不加以控制，产生HC的量可超过HC总排放的20%。燃油蒸发排放控制系统可以有效地防止燃油蒸气直接进入大气，从而降低了HC的排放量。所以在车辆维护中应该更加注意检查该装置的完好性。第四防止气缸漏气，注意零部件之间的配合。气缸是发动机的重要组成部分，气缸的尺寸精度，表面形状和位置精度，以及表面粗糙度等几项指标对发动机的动力性、经济性和使用寿命都有很大的影响。若气缸加工精度高，则其与活塞组的配合良好，漏气少，可以减少气缸磨损和有害物的排放量。如果气缸的加工精度不高，则由于气缸壁表面粗糙度大的缘故，使燃烧室面容比增大，使气缸的激冷效应加强；同时，粗糙的气缸壁容易滞留一些不便燃烧的润滑油，使HC的排放大大增加。活塞环与气缸壁之间的间隙和气门挺杆周围的缝隙会使润滑油窜入燃烧室引起不完全燃烧，不但产生大量的碳烟微粒（蓝烟），而且还大大地促成可溶性有机物的生成。所以，在维修过程中要注意改善气缸套与活塞的配合，提高接触面的加工精度，改进气门挺杆的密封措施等，尽可能地减少窜漏的润滑油数量。同时，加强对各种维修及检测设备、器具的检修与保养，使其处于最佳的工作状况，以减少噪音的产生及能源的消耗。第五清洗空气滤清器。空气滤清器堵塞，会使进气阻力增加，进气量减少，混合气过浓，燃油燃烧不完全产生大量有毒污染物。因此，应定期对空气滤清器进行清洗，必要时更换。发动机维护中还要注意下列运行参数的控制和调整：1）适当提高怠速从排污角度讲，怠速越低，尾气中HC，NOx，PM含量越大，难以满足环保的要求。据有关测试结果得知，怠速转速从700r/min提高到800r/min，可以减少NOx约15%。2）喷油定时延迟或适当推迟点火提前角延迟喷油定时是柴油机降低NOx排放的一项行之有效的措施。推迟喷油定时的主要作用是降低燃烧峰值温度和减少高温出现的持续时间，但是增加了排气门出口的温度，会引起烟度和油耗的增加。要解决降低污染物排放与保证发动机性能之间的矛盾，较好的办法是综合运用EGR废气再循环、延迟喷油定时和高压喷射等技术，达到NOx和微粒排放、油耗、功率等的最佳平衡。对于汽油机来讲，适当推迟点火提前角可降低燃烧室最大压力和最高温度，从而使NOx化合物的排放量明显减少，这也是当今汽油机上减少NOx化合物排放的主要措施之一。3）气门脚间隙取允许值的上限由于气门重叠角的存在，发动机排气冲程后期、进气冲程初期必然有部分新鲜混合气直接从尾气中排出，形成排气污染。气门重叠角越大，尾气中的HC含量越多，因此在调整气门脚间隙时取允许值的上限，可减小气门重叠角，从而降低HC的排放。4）底盘维护底盘维护对汽车排放性能有间接影响。如维护中因调整不当而使传动系和行驶系的零件间隙增大或出现弯曲、扭转等，会导致车桥变形、前轮前束和主销倾角的变化，从而引起各部件摩擦阻力增大，轮胎气压不足，滚动阻力增大，汽车的加速时间延长，从而使发动机在浓混合气状态下工作时间过长，排污量增加。在底盘维护中凡是影响汽车加速性能、动力传递和变速器换档灵活性的项目都可能间接影响汽车的排放性能。因此，为了减轻汽车排气污染，必须加强底盘维护。四、结束语控制在用汽车的排放污染，保护环境空间是一项系统的社会治理工程，应从最基础的工作抓起，加强对驾驶员及维修人员的培训，提高他们的素质，从而加强对在用汽车正确的使用和维修检测，保证在用汽车的最佳技术状态，对减轻汽车有害物排放具有重要意义。