汽车排放超标的原因及影响因素分析

崔思亮

摘 要：本文针对点燃式发动机的排放污染物，进行了产生机理和影响因素分析，并在此基础上分析了检测方法对检测结果的影响。

关键词：汽车排放；生成机理；影响因素

1 点燃式发动机排放污染物生成的影响因素

1.1 混合汽浓度的影响

CO的排放量基本上完全取决于混合汽浓度。混合汽越稀，CO的排放量越小；反之则反。HC与CO不同，在一定范围内，混合汽越稀，HC的排放量越少，但混合汽过稀时（空燃比A/F超过18时），HC的排放量会大幅上升，因为此时火焰传播比较困难，甚至会发生断火现象。混合汽较浓时，HC排放也会升高，这是由于燃料的不充分燃烧导致的。混合汽浓度对NOX的排放也会产生巨大影响，当混合汽浓度在理论值附近且稍微偏小一些时，氧气相对充足造成NOX排放也最高。混合汽浓度偏离该区域，由于燃烧温度下降，NOX排放也随之降低。

1.2 点火时间的影响

推迟点火时间，HC的排放量将减少，这是因为点火时间被推迟后，在燃烧室内的燃烧时间将缩短，未燃燃料进入排气管后继续燃烧，使排气温度上升，促进了HC在排气管中的后氧化。虽然推迟点火时间可以使HC的排放量有所下降，但这种下降会使发动机功率降低，燃油消耗量也随之增加。一般情况下，点火时刻对CO排放影响不大，但是点火过迟，CO排放也会有所升高，这是由于燃料燃烧时间过短，氧化反应不够充分所致。点火时间提前，燃烧温度会上升，因此，加大点火提前角会使NOX的排放量增加。

1.3 节气门开度的影响

怠速时，节气门几乎完全关闭，进气量很小，燃烧室中残余废气所占的比例较大，为了维持发动机稳定运转，ECU系统所提供的新鲜混合汽浓度一般偏大，因此，CO排放量较高。同时，由于火焰的稳定性较差，HC排放浓度也较高；但由于怠速时的燃烧温度较低，因而NOX排放的浓度也较低。

节气门开度由怠速位置逐步增大时，燃烧室中残余废气所占的比例逐步变小，ECU系统所提供的混合汽逐步变稀，CO、HC排放的浓度随着燃烧情况的逐步改善而逐步下降，NOX排放的浓度则随燃烧温度的逐步上升而逐步增大，三种有害气体的排放总量则都随排气量的逐步增大而增多。当节气门开度超过80%左右时，ECU系统所提供的混合汽浓度会增大，燃烧温度也会进一步升高，因此，CO、HC、NOX的排放浓度及总量都会进一步升高。

1.4 发动机负荷的影响

在相同转速下，发动机负载的大小不同，所对应的节气门开度、进气总量及混合汽的浓度都会有所不同。空载或轻载时，较小的节气门开度和进气总量就可以维持这样的转速，CO、HC、NOX排放的总量也就相对较小；重载或满载时，维持这样的转速则需要较大的节气门开度和进气总量，CO、HC、NOX排放的总量也就相对较大。

1.5 加减速的影响

急加速时，ECU系统所提供的混合汽浓度会短时增大，CO、HC、NOX排放的总量也会随之短时增多；急减速时，ECU系统一般会短时切断燃料供给，CO、HC、NOX排放会短时下降。缓慢加减速则不会产生上述效果，CO、HC、NOX排放的变化规律则符合“节气门开度的影响”和“发动机负荷的影响”。

1.6 水温的影响

水温的高低会对混合汽浓度产生直接的影响，因而会对CO、HC排放产生间接影响。水温过低时，ECU系统所提供的混合汽浓度增大，CO、HC排放都会增多；水温过高时，燃烧温度的上升则会导致NOX排放的升高；水温在正常范围以内时，CO、HC、NOX排放的变化规律则符合上述“混合汽浓度的影响”、“点火时间的影响”、“节气门开度的影响”、“加减速的影响”和“发动机负荷的影响”等。

1.7 残余废气的影响

残余废气过多，CO、HC排放都会增大，但NOX排放会相应减少；残余废气较少，CO、HC排放都会较少，但NOX排放会相应增大。

1.8 压缩压力的影响

压缩压力增大，CO、HC排放都会减少，但NOX排放会相应增大；压缩压力不足，CO、HC排放都会增大，但NOX排放会相应减少。

2 检测方法对检测结果的影响

怠速法、双怠速法是在怠速及高怠速条件下检测CO、HC的排放浓度（此时的NOX排放较少，对其检测没有意义，因此不需要检测NOX排放的浓度），而浓度值并不能代表其排放的总量，即使此时它们的排放浓度较大，但由于排气总量较小，加上汽车在运行状态下，怠速运转的时间未必很长，CO、HC排放的总量未必较大，所以，怠速法、双怠速法的检测结果并不能反映汽车在运行状态下真实的排放情况。

通过以上分析可以看出，用怠速法、双怠速法检测合格的车辆，用简易工况法檢测，其结果未必合格；反之，用简易工况法检测合格的车辆，用怠速法、双怠速法检测，其结果也未必合格。因此，对于用简易工况法检测不合格的车辆进行修复后，不能通过怠速法、双怠速法检测来验证其修复的效果。由于采用简易工况法进行检测所需的检测设备比较昂贵，占用的场地面积也较大，一般的汽车修理厂不具备这样的条件，因此，以前采用怠速法、双怠速法进行检测，只是一种权宜之计，并不符合科学的汽车排放控制思想。随着国家排放法规的日益严格，简易工况法的采用也是大势所趋，而且符合世界发达国家的通用做法。