控制機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放要與其節(jié)約燃料采取統(tǒng)一應(yīng)對(duì)戰(zhàn)略

1、控制發(fā)動(dòng)機(jī)污染物排放要與節(jié)約燃料采取統(tǒng)一應(yīng)對(duì)戰(zhàn)略 作者：節(jié)能減排勇士控制發(fā)動(dòng)機(jī)污染物排放要與節(jié)約燃料采取統(tǒng)一應(yīng)對(duì)戰(zhàn)略隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)保有量的迅速增長(zhǎng)，能源消耗同時(shí)迅猛增長(zhǎng)，溫室氣體和空氣污染物也隨之快速增加，從同一源頭上解決這三個(gè)問(wèn)題不但能減少浪費(fèi)、緩解能源緊缺，而且可同時(shí)緩解氣候變化和大氣環(huán)境污染難題。機(jī)動(dòng)車(chē)是現(xiàn)代生活、現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防必不可少的生產(chǎn)、運(yùn)輸工具，它使人們的社會(huì)生活發(fā)生了顯著變化。但是機(jī)動(dòng)車(chē)上的發(fā)動(dòng)機(jī)在其將物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化動(dòng)能過(guò)程中，一方面一次性消耗著大量不可再生的礦物燃料，使全球能源走向枯竭，危機(jī)著人類(lèi)子孫后代，另一方面產(chǎn)生大量溫室氣體及污染物，使人類(lèi)賴以生存的

2、氣候環(huán)境發(fā)生了急劇變化，全球平均氣溫快速升高，自然災(zāi)害連綿發(fā)生，部分地區(qū)大氣受到嚴(yán)重污染，直接危機(jī)著現(xiàn)在人類(lèi)健康。目前我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)消耗燃料狀況截至2011年6月底，我國(guó)民用機(jī)動(dòng)車(chē)總保有量達(dá)輛，其中，汽車(chē)（含三輪汽車(chē)和低速載貨汽車(chē)）保有量為98463234輛，摩托車(chē)輛，掛車(chē)1613434輛，上道路行駛的拖拉機(jī)14657550輛，其他機(jī)動(dòng)車(chē)24122輛，加上農(nóng)業(yè)機(jī)械動(dòng)力、各種工程機(jī)械動(dòng)力、軍用車(chē)輛及機(jī)械動(dòng)力、各種艦船、內(nèi)燃機(jī)火車(chē)、內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組等，這些發(fā)動(dòng)機(jī)年耗費(fèi)大量原油，使我國(guó)成為世界第二原油消耗大國(guó)。2011年我國(guó)原油消費(fèi)總量4.68億噸，其中60%以上即2.8億多噸原油被發(fā)動(dòng)機(jī)燒掉，按2011年

3、我國(guó)進(jìn)口原油平均價(jià)格每噸737美元計(jì)算，一年被發(fā)動(dòng)機(jī)燒掉20636億美元。如果發(fā)動(dòng)機(jī)采用節(jié)約燃料技術(shù)，按10%節(jié)約，一年可節(jié)約2800萬(wàn)噸原油，價(jià)值2064億美元，這樣一方面直接增加兩千多億美元社會(huì)財(cái)富，又為進(jìn)口原油節(jié)約支付外匯兩千多億美元，還延長(zhǎng)了不可再生能源使用年限，造福于我們子孫后代，另一方面少生成溫室氣體、有毒有害污染物及懸浮顆粒一億多噸，對(duì)緩解氣候變暖，保護(hù)空氣質(zhì)量有巨大作用。因此，在全國(guó)范圍內(nèi)推廣發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)約燃料是硬道理。發(fā)動(dòng)機(jī)排放物成分及生成原因發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)排放物的來(lái)源有三處：從排氣管排出的廢氣，主要成分是CO2(二氧化碳)，其余為有毒有害污染物（即尾氣），其中CO（一氧化碳）占尾

4、氣總量的70%、HC（碳?xì)浠衔铮?、NOX(氮氧化合物)和其他鉛化合物、硫化合物、碳煙等，尾氣多以固體懸浮細(xì)顆粒形式存在。從活塞和氣缸之間泄漏至曲軸箱，再由曲軸箱通氣管排出的HC可燃?xì)怏w。從油箱及油管接頭等處泄漏的HC可燃蒸汽。發(fā)動(dòng)機(jī)工作產(chǎn)生的大量CO2氣體像一層厚厚的玻璃，把地球緊緊包圍起來(lái)，吸收了地面放出的長(zhǎng)波輻射，使太陽(yáng)短波輻射透過(guò)大氣層直射地球表面，把地球變成了一個(gè)大暖房，加速了地球兩極和高原冰川融化，海洋水含鹽比例降低，平均溫度升高，改變了地球原有規(guī)律，使地球大的自然災(zāi)害頻發(fā)。為此，減少發(fā)動(dòng)機(jī)CO2排放數(shù)量，我們?nèi)祟?lèi)必須馬上行動(dòng)并采取有效措施，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料消耗。發(fā)動(dòng)機(jī)排放的污染物

5、CO是燃料不完全燃燒的產(chǎn)物，是發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室缺氧或發(fā)動(dòng)機(jī)溫度低所造成，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度低，混合氣較濃、混合不均勻及霧化不良時(shí)，CO生成更多；HC是燃料未經(jīng)燃燒而排出的氣體，主要是發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度低，使混合氣形成條件不良所造成。碳煙是柴油分子在局部缺氧處裂解或聚合生成，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度低，柴油霧化不好，混合氣濃度大，碳煙產(chǎn)生最多；NOX是燃料在燃燒過(guò)程中高溫條件下生成的，在混合氣中氧氣局部濃度越大，燃燒溫度越高，燃燒反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，NOX生成的數(shù)量越多?？傊?，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的有機(jī)污染物均是因目前發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度不良所產(chǎn)生，故控制好發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度，為燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)充分燃燒創(chuàng)造良好條件，使發(fā)動(dòng)機(jī)不產(chǎn)生或最

6、大限度少產(chǎn)生CO、HC、碳煙、NOX等污染物，從而既節(jié)約了燃料，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力，又解決了發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣污染物排放難題。京城大氣污染物來(lái)源、危害及解決重心自2011年10月持續(xù)的灰霾天氣多次籠罩京城乃至華北地區(qū)?；姻彩谴髿庵兴腆w懸浮顆粒物超過(guò)一定濃度，使空氣能見(jiàn)度降低的一種天氣現(xiàn)象。空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備監(jiān)測(cè)證實(shí)，京城的灰霾主要來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)所燃燒的礦物燃料排放出的污染物，這些揮發(fā)性有機(jī)污染物以其細(xì)顆粒形式漂浮在大氣中，具有在大氣中停留時(shí)間長(zhǎng)，輸送距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)。氣象學(xué)家和醫(yī)學(xué)專家認(rèn)為，由細(xì)顆粒物造成的灰霾天氣是人體健康的大敵，其中直徑在0.5-5微米(pm0.5-pm5)之間的飄塵對(duì)人的危害最大，它可直

7、接到達(dá)肺細(xì)胞組織而沉淀，并進(jìn)入血液送往全身。細(xì)顆粒物表面有各種有毒物質(zhì)，進(jìn)入人體后可引起呼吸道、心肺等多方面疾病。世界衛(wèi)生組織（WHO）認(rèn)為，空氣中pm2.5年平均小于10微克/m³是安全值，從美國(guó)國(guó)家航空航天局2010年9月公布的全球空氣質(zhì)量地圖展示，北非和中國(guó)華北、華中、華東是全球pm2.5最高地區(qū)，pm2.5密度指數(shù)高于50接近80微克/m³，這些地區(qū)的人們的健康已經(jīng)受到嚴(yán)重危害。然而，華北、華中、華東也正是我國(guó)經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)地區(qū)，發(fā)動(dòng)機(jī)保有量最多，因此，解決這些地區(qū)的發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物已到刻不容緩地步。全球空氣質(zhì)量地圖（紅色即PM2.5密度最高)北京現(xiàn)在汽車(chē)總保有量約50

8、0萬(wàn)輛，其中大、中型車(chē)輛占14%（約70萬(wàn)輛），其耗費(fèi)燃料及排出的污染物占總耗燃料及總排放物的70%左右，排放懸浮顆粒物占總排放懸浮顆粒物的90%左右。因此，首先降低大中型車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)燃料消耗，減少大中型車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)污染物排放是解決首都地區(qū)空氣污染的重心。決定發(fā)動(dòng)機(jī)消耗燃料、排放物數(shù)量及質(zhì)量條件發(fā)動(dòng)機(jī)耗費(fèi)燃料及排放數(shù)量和質(zhì)量與兩大因素有關(guān)，首先是受發(fā)動(dòng)機(jī)本身的客觀因素影響，由三大條件所決定：發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度，燃料品質(zhì)，發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)水平及機(jī)械性能良好程度，三者相輔相成。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)水平及機(jī)械性能良好，燃料品質(zhì)較高，工作溫度控制好情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)燃料消耗最低，產(chǎn)生的排放物最少，不產(chǎn)生或極少產(chǎn)生污染物

9、，排放物較清潔。這三個(gè)條件之一不好，都將增加發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料消耗及排放數(shù)量增加和排放質(zhì)量下降，反之，三個(gè)條件之一較好，發(fā)動(dòng)機(jī)燃料消耗都會(huì)降低及排放數(shù)量減少和排放質(zhì)量提升。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，目前我國(guó)燃料品質(zhì)及發(fā)動(dòng)機(jī)(尤其大中型發(fā)動(dòng)機(jī))制造技術(shù)水平較低，加上發(fā)動(dòng)機(jī)工作控溫不好（發(fā)達(dá)國(guó)家大中型發(fā)動(dòng)機(jī)控溫技術(shù)也沒(méi)有大的突破），自然我國(guó)目前發(fā)動(dòng)機(jī)燃料消耗會(huì)高，排放物數(shù)量會(huì)大，排放的污染物會(huì)多。鑒于我國(guó)目前燃料煉制及發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)不能馬上提升情況，就要采用強(qiáng)制報(bào)廢老舊發(fā)動(dòng)機(jī)，減少?gòu)幕钊c氣缸之間泄漏至曲軸箱而排出的HC燃燒氣體，減少?gòu)娜剂舷浼肮芙宇^等處泄漏的HC燃燒蒸汽，在發(fā)動(dòng)機(jī)上采用國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品(2007G

10、RB10018)內(nèi)燃機(jī)溫度控制器（即發(fā)動(dòng)機(jī)智能控溫系統(tǒng)）技術(shù)，改造我國(guó)目前現(xiàn)有大中型發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻方法，將發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度始終控制在最佳溫度范圍內(nèi)，解決因發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度不穩(wěn)定導(dǎo)致的CO、HC、NOx、碳黑等污染物的產(chǎn)生，使CO、HC及碳煙在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室及氣缸內(nèi)燃燒干凈，轉(zhuǎn)化為發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)既節(jié)約燃料又減少了溫室氣體排放數(shù)量及提高了尾氣排放質(zhì)量。其次是人為因素，即發(fā)動(dòng)機(jī)超負(fù)荷工作或操縱者瞬間向發(fā)動(dòng)機(jī)猛加燃料所致，此因素通過(guò)控制超載，提高發(fā)動(dòng)機(jī)操作者的操作水平便可解決。排氣凈化裝置存在著諸多缺點(diǎn)采用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣再循環(huán)系統(tǒng)及三效催化轉(zhuǎn)換或柴油機(jī)微粒過(guò)濾器解決發(fā)動(dòng)機(jī)污染物排放不是最佳解決問(wèn)題方法，

11、與發(fā)動(dòng)機(jī)智能控溫系統(tǒng)技術(shù)相比存在諸多缺點(diǎn)：不能使發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)約燃料，也就不能減少?gòu)呐艢夤芘懦龅呐欧盼飻?shù)量;不能把CO、HC及碳黑轉(zhuǎn)化成發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力；CO、HC經(jīng)催化后產(chǎn)生CO2增加了溫室氣體排放；增加了排氣阻力，降低發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力；設(shè)備發(fā)生故障，失去作用，污染物照常生成，操作者無(wú)法知道設(shè)備處在什么工作狀態(tài)，更不知道污染物產(chǎn)生及排放情況；三效催化轉(zhuǎn)化器使用條件相當(dāng)嚴(yán)格，使用的汽油要無(wú)鉛，排氣管溫度要超350，混合氣符合理論比值，否則催化轉(zhuǎn)化器不進(jìn)行催化反應(yīng)或還原反應(yīng)進(jìn)行不完全，而我國(guó)現(xiàn)實(shí)狀況，汽車(chē)使用汽油不能保證都無(wú)鉛，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管溫度不能保持在350以上，尤其在市內(nèi)運(yùn)行的車(chē)輛，油門(mén)小，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低，排氣

12、管溫度也低，發(fā)動(dòng)機(jī)在寒冷季節(jié)工作，排氣管溫度更低，因此，采用催化轉(zhuǎn)化器解決市內(nèi)運(yùn)行車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣污染物排放效果不會(huì)好，除非人為給發(fā)動(dòng)機(jī)加大燃料供入量，才能使排氣管溫度提高，這個(gè)方法會(huì)加大燃料消耗，增加廢氣排出量，更不科學(xué)，且現(xiàn)實(shí)操控發(fā)動(dòng)機(jī)者也不會(huì)這么做；柴油發(fā)動(dòng)機(jī)采用微粒過(guò)濾器清除碳煙微粒向過(guò)濾器內(nèi)的燃燒器噴入燃油，目的是通過(guò)二次燃燒燒掉從氣缸排出的微粒，這些微粒在汽缸內(nèi)的高溫高壓條件下都沒(méi)燃燒，又怎能在溫度和壓力都不如氣缸燃燒條件的微粒過(guò)濾器里燃燒干凈呢！燃燒不凈，還產(chǎn)生二次污染，還另外增加油耗，增加廢氣排量；排氣再循環(huán)（EGR）系統(tǒng)是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)向新鮮的混合氣中摻入發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣，由廢

13、氣中的CO2吸熱，降低氣缸溫度，目的減少NOX生成。NOX是在發(fā)動(dòng)機(jī)高溫、過(guò)氧情況下生成較多，在正常工作溫度下生成很少，其實(shí)際情況在市內(nèi)正常運(yùn)行車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度達(dá)不到高溫，個(gè)別發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)高溫是存在故障。然而，向新鮮的混合氣中摻入廢氣，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)因缺氧可燃?xì)怏w不能充分燃燒，尾氣中CO、HC及碳顆粒增多，燃料消耗增加，發(fā)動(dòng)機(jī)功率還下降。發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳工作溫度及作用發(fā)動(dòng)機(jī)工作最佳溫度是85-95，在有關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)書(shū)籍或文章中稱為動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性溫度，又可稱為最佳排放溫度。低于這個(gè)溫度，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)（包括天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)）混合氣濃度加大，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)霧化不好，燃料在燃燒室內(nèi)得不到充分燃燒，部分燃料以細(xì)微顆粒狀態(tài)排出

14、，從而，燃料消耗增大，溫室氣體及有毒有害污染物增多，發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降，磨損加大，使用壽命縮短；高于這個(gè)溫度，氣缸內(nèi)空氣稀薄，氧氣不足，燃料在燃燒室內(nèi)也達(dá)不到充分燃燒，發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降，磨損更快，使用壽命更短，燃料消耗增加，廢氣及污染物（尤其是氮氧化合物)增多。目前，國(guó)內(nèi)外大中型發(fā)動(dòng)機(jī)（除啟動(dòng)溫度外）均不能實(shí)現(xiàn)始終保持在最佳溫度狀態(tài)下工作，都隨著發(fā)動(dòng)機(jī)工作的環(huán)境溫度變化而變化，即當(dāng)工作環(huán)境溫度低，發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度也低，當(dāng)工作環(huán)境溫度高，發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度也高，甚至出現(xiàn)高溫、開(kāi)鍋，這是受目前發(fā)動(dòng)機(jī)本身控溫技術(shù)存在缺陷所致。實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳溫度工作的辦法內(nèi)燃機(jī)溫度調(diào)控器（即發(fā)動(dòng)機(jī)智能控溫系統(tǒng)），是國(guó)家火炬項(xiàng)目（2006GH040224）和國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品（2007GRB10018）項(xiàng)