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王梓瑞
中国第一汽车股份有限公司天津技术开发分公司 天津市东丽区 300300
摘 要： 随着我国各大城市空气状况的进一步恶化，汽车排放污染物的控制也逐渐被中央和各地方政府所重视。对于各大汽车制造企业来说，汽车排放污染物的控制情况也是其产品能否达到政府要求并投放市场的重要指标。
而明确排放污染物的生成机理和污染物排放状况随汽车工况变化的情况，对于汽车排放污染物的控制有着重要的意义。本文以采用汽油机的小型乘用车为例，分析了三种主要汽车排放污染物（CO、CH、NOX）的形成机理和污染物排放状况随汽车工况变化的情况。
关键词：汽车；排放污染物；工况
1 引言
处理汽车排放污染物的控制问题，首先要对汽车排放污染物的形成机理有足够的认识，只有明确了汽车排放污染物的形成机理，才能够系统地分析造成不同的汽车污染物排放情况的原因。
不同的行驶状况下，汽车的污染物排放情况也不一样。而根据汽车排放污染物的形成机理，结合实际行驶工况分析汽车在不同行驶状态下的排放状况，有助于有的放矢地控制其排放污染物的含量。
综上所述，认识排放污染物的形成机理和与汽车行驶工况的关系，有着重要的意义。本文以采用汽油机、加装三元催化器的小型乘用车为例，分析汽车尾气中的三种主要污染物：一氧化碳（CO）、碳氢化合物（CH）与氮氧化合物（NO X）的生成机理及它们随着汽车工况发生的排放量变化。汽车尾气处理
2 一氧化碳（CO）的生成原因和其排放量与汽车行驶工况的关系
2.1 一氧化碳（CO）的生成原因
汽车排放污染物中的碳氧化物主要都是来自于以烃化物为主要有效成分的燃油在燃烧过程中的氧化反应。其中，CO主要来自于烃化物中的含C成分的不完全氧化反应，较完全
氧化反应产物CO2来说要少上许多。
CO形成的主要反应过程为：
C n H m
2
→
2
CO污染
物能够在催化剂作用下与尾气中的另一种污染
物NO发生氧化还原反应：
2CO+2NO→2CO2+N2
该反应的有效进行需要三元催化器内部达
到足够的温度（与三元催化器的转化特性，如
起燃温度等属性有关），它可以大幅减少尾气
中的CO含量。
2.2 一氧化碳（CO）的排放量与汽车行
驶工况的关系
下面根据实际汽车行驶（按照标准
GB18352.30-2013中的I型试验用运转循环[1]
进行）过程中CO生成量的变化情况来进行实
际分析。
图表1是某小型乘用车（使用汽油机及三
元催化器）按照GB18352.5-2005标准中的I
型试验用运转循环行驶过程中CO排放量随车
速变化情况。
从上图可以看出，汽车刚刚启动时的一段
时间之内，尾气中的CO含量大大高于其它行
驶工况。同时，在高速状态下， CO的排放量
较低速行驶（而催化器温度足够）时大幅提高
了。此外，在所有情况下，汽车加减速时——
尤其是加速时尾气中CO增量明显。
结合2.1中所述，可以分析出造成这些现
象的原因：当汽车刚刚发动的一段时间内CO
排放量极高是因为催化器温度较低，因而导致
CO在其中的反应效率很低。车速较高时，由
于发动机功率需求变高，喷油量加大，空燃比
变低，导致尾气中的CO含量显著提高；此外，
在汽车需要较强动力性完成加速，或是发动机
节气门开度很小的汽车减速过程中，由于燃烧
混合气中的O2不足，即空燃比较低的情况下，
CO的生成量也会明显提高。
图表 1 汽车按照GB18352.5-2005标准
中的I型试验用运转循环行驶时CO排放
量的变化
3 氮氧化合物（HC）的生成原因和其排放量与汽车行驶工况的关系
3.1 碳氢化合物（HC）的生成原因
HC在排放污染物中被大致分为CH4（甲烷）和非甲烷HC物质两种类型，它们被统称为HC污染物。在发动机燃烧过程中生成的HC污染物主要可以分为两类：没有被燃烧或燃烧不完全的燃料（汽油）本身；燃料在高温状态下的裂解产物。
汽油中的烃类物质自身便属于HC物质，因此，尾气中的燃料残余可以被归类为HC污染物。而这种燃料残余之所以会出现，除了有汽车急加速或减速时进入缸体的混合气过浓或
过稀造成的不完全燃烧这一原因之外，气缸壁上的壁面淬熄效应也是重要原因之一。
所谓壁面淬熄效应，指的是发动机气缸壁的温度远低于燃气的温度的情况下，高温燃气遇到相对温度极低的缸体后，火焰中的能量被低温缸体迅速吸收，造成燃烧反应中断，导致大量未燃烧燃料直接被排出，从而造成汽车尾气中HC含量大幅升高的情况。实际行驶过程中，壁面淬熄效应对于尾气中HC污染物含量的影响巨大。
气缸表面在活塞运动时产生的润滑用油膜和发动机进气排气节门、气缸燃烧室缸壁表面在燃烧过程中产生的积碳，也会吸收部分未燃烧的燃料。这些被吸收的燃料在发动机运转过程中会逐渐地脱离吸附它们的物质，作为燃料残余随尾气排出，提高尾气中HC污染物的含量。这被认为是壁面淬熄效应之外的最大HC 污染物产生原因。
此外，燃料在高温状态下的裂解也是HC 生成的重要原因之一。高温裂解产物中被归类为HC污染物的主要是单环的苯类物质和多环的芳香烃类物质。对于其中多环芳香烃类物质的来源，业内尚没有明确而统一的说法，而对于单环苯类物质的生成，一般认为是有两个丙炔基的二聚反应、或C4H x与乙炔的反应，其中前者在一般情况下为主要生成原因，而后者在贫氧条件下扮演主要角[2]。
另外，同2.1中所述的CO一样，三元催化器的也在HC尾气含量的削减上扮演了重要角。对于HC来说，其在三元催化器中的主要反应是与另一种尾气污染物NO发生氧化还原反应：
4HC+10NO→4CO2+2H2O+5N2
上述反应也需要在一定的温度条件下才能
达到有效反应量，这与三元催化器本身的转化
特性有关。
3.2 碳氢化合物（CH）的排放量与汽车
行驶工况的关系
下面根据实际汽车行驶（按照标准
18352.3中的I型试验用运转循环进行）过程
中CH生成量的变化情况来进行实际分析。
图表2是某小型乘用车（使用汽油机及三
元催化器）按照GB18352.5-2005标准中的I
型试验用运转循环进行汽车行驶过程中的HC
排放量随车速变化情况。
从上图可以看到，汽车在刚刚启动的一段
时间里尾气中的CH含量极高，之后逐渐下降；
另外，汽车在加速至最高速状态时（根据引用
的运转循环，此时汽车进行的是100km/h至
120km/h的加速）尾气中HC含量也有一段比
较明显的升高；而在其它工况下，只有在各个
加速阶段（15km/h以上）时HC含量有一定
程度的升高。
结合3.1中所述，可以分析出造成这些现
象的原因：在汽车刚启动的一段时间里，气缸
壁的温度往往只有数百度，大大低于高达上千
度的燃气温度，满足了3.1中所述的缸壁淬熄
效应的条件，此时尾气中HC的含量会非常高，
之后随着缸壁温度在发动机运转过程中逐渐升
高，CH的排放量开始显著下降，同时，在汽
车刚启动的一段时间内，催化器的温度较低，
HC的转化量低下，同前述的缸壁淬熄效应一
并造成了HC含量的大幅升高。
如前文所说，可以发现在缸壁温度升高之
后的每个速度大于15km/h的加速过程中，尾
气中HC含量都有可见的升高。此时，发动机
内喷油量增大造成空燃比较低，会引起混合气
燃烧不完全，燃烧不完全的混合气被润滑油膜
和缸壁积碳吸收后又在其后逐渐脱离，这一现
象导致了尾气中HC的含量升高。
4 氮氧化合物（NOx）的生成原因和
其排放量与汽车行驶工况的关系
4.1 氮氧化合物（NO x）的生成原因
高温环境下，原本惰性的N2在会进入激
发状态，与空气中的未参与其它反应的富余
O2结合生成NO，即：
N2+O2→2NO
生成的NO还会与空气中的富余O2进一
步发生氧化反应生成其余类型的NO x，比如
NO2：
2NO+O2→2NO2
以上的反应是汽车行驶过程中尾气里NO x
的最主要来源。
4.2 氮氧化合物（NO X）的排放量与汽
车行驶工况的关系
从4.1中可以看出，NO x的生成与发动机
内部环境中的温度和空燃比情况有着重要关
系：在高温和空燃比较高（即氧气含量大，富
余O2也会增多）的状况下，NO x的生成量也
较高。而在实际情况下，高温是NO x生成的
最主要因素，车速较高时，由于燃气温度也较
高，NO x的生成量也会相对低速状态下多。
同时，如2.1和3.1所述的，在三元催化
器中NO X同时参与了CO与HC两种物质的
氧化还原反应从而被消减；自然地，与CO和
HC的消减要求一样，若要达到有效的转换效
率，需要催化器内部达到一定温度。
下面根据实际汽车行驶（按照标准
18352.3中的I型试验用运转循环进行）过程
中NOx生成量的变化情况来进行实际分析。
图表3是某小型乘用车（使用汽油机及三
元催化器）按照GB18352.5-2005标准中的I
型试验用运转循环进行汽车行驶过程中的NO X
排放量随车速变化情况。
从图表3中可以看到，汽车刚启动的一段
时间内，NO X在尾气中的含量较高；同时，在图表 2 汽车按照GB18352.5-2005标准
中的I型试验用运转循环行驶时HC排放
量的变化
（下转第49页）
避免在工作中产生不必要的失误，减少企业对项目的投入[3]。随着科学技术的发展，一些更为先进的管理技术在现代的物流行业得到了应用。
在我国的改革开放的影响下，更多的西方先进的技术理念，在我国物流行业得到应用，同时，根据我国的物流行业的具体情况，制定出了符合我国物流行业发展的计划，比如，目前最先进的JIT准时制基本的管理原则等，汽车的运用和管理应用于现代物流行业中，能够把正确的货物在规定的时间内根据规定好的方式送到客服手中，这样的一种运输方法能够有效的解决物流中产生的消极性，同时可以有效的避免因为库存的原因而引起的巨大的经济损失。3 结语
综合上文所提到的，现代物流行业的各
种好处开始引起人们的关注。同时，目前的
物流行业中的高效已经准确的管理思路同汽
车的运输行业的每一个环节都有着极大的联
系，同样可以理解为运输行业可以具体的把
目前的物流行业的各种优势都表现出来。在
运输的行业里，最常见的运输工具就是汽车，
对于汽车的使用以及管理、汽车的相关的不
断提升以及汽车的相配套的安全管理和目前
的物流行业有着比较密切的关系，利用先进
的管理技术以及成功的管理经验能够让企业
获得更多的经济利益。在企业内部的管理工
作中，最重要的因素就是先进的管理理念，
不论是汽车的技术还是管理的技术，物流行
业都能够从中得到重要的经验。
参考文献：
[1]王新国.物联网技术在仓储物流领域应用分
析与展望[J].电子技术与软件工程，2013，
22：52-53.
[2]高强.汽车运用与管理技术优化在现代物流
业中的应用[J].科技传播，2013，12：91.
[3]胡杰.杨小佩.蒋婷婷.信息技术在物流领
域的应用现状分析[J].中国商贸，2014，
14：139-140.
作者简介
董鹏： （1971.12-），男，宁夏银川市人，宁夏回
族自治区交通技师学院汽车系，讲师。研究
方向：汽车运用与维修。
每个15km/h以上的加速阶段尾气中NO X的含量都有可见程度的升高；最后，在行驶末尾过程的120km/h高速阶段尾气中NO X的含量达到了高峰。
结合4.1中的内容，可以分析出尾气中NO X在汽车开始一段时间的含量升高是因为催化器的温度不够，而在最后的高速阶段，由于
此时发动机内温度达到峰值，大量的N2发生
氧化，NO X含量也随之大幅提高了。
5 结论
结合各章第二节可以看出，尽管三种排气
污染物随工况的生成情况各有特点，但还是有
以下的共同之处：首先，在汽车刚刚发动的一
段时间内，三种排气污染物的生成量都很高。
其次，三种排气污染物的生成量都会随车辆加
速而呈现一定程度的增加态势。同时，在汽车
处于100-120km/h的高速行驶状态下，排气污
染物的生成量会有明显增长。
于是可以进一步得到以下结论：
1.降低汽车刚发动时的排气污染物生成
量对于控制排气污染物的生成量有着重要意
义——减少整个燃烧系的预热时间、以及使催
化器可以更快达到起燃温度能够有效达到这一
目的。
2.司机在车辆行驶中对油门的控制，亦即
加速时的缓急状况对汽车排气污染物的生成状
况是有一定的影响的，车辆加速/减速工况中
对于发动机空燃比的控制也会影响此时的排气
污染物含量。
3.汽车高速状态下，控制发动机中的燃料
燃烧温度和保持合适的空燃比对于汽车排气污
染物生成量的控制也很重要。
参考文献：
[1]国家环境保护总局，国家质量监督检验检
疫总局.GB18352.3-2005轻型汽车污染物
排放限值及测量方法 （中国Ⅲ、Ⅳ阶段）[S].
北京：中国环境科学出版社，2005：35-39
[2]王海.汽油机排气中芳香烃生成机理的实验
研究[D/OL].[2008-06-01].
图表 3 汽车按照GB18352.5-2005标准中的I型试验用运转循环行驶时NOX排放量的变化
（上接第47页）
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