1一氧化碳污染
对于机动车来讲,提供动力的汽油、柴油燃料主要组成为碳氢化合物,在燃烧过程中会有大量的水、二氧化碳生成。如果在燃烧过程中二氧化碳不充分(燃烧不充分的原因在于发动机零部件有磨损,火花塞出现老化情况;还有就是,机动车在怠速情况下发动机内部压力、温度以及转速出现下降的情况就会使得发动机氧气没有充足供给,汽油柴油不能与空气进行充分地接触和燃烧造成的),大量一氧化碳产生,对空气造成严重污染。
2碳氢化合物污染
机动车尾气排放中,碳氢化合物也是其中主要的污染物种类。碳氢化合物中主要成分包括苯、醛类、丁二烯、多环芳烃及醛类,这些物质经过呼吸系统进入到人体内部,会对神经系统造成严重的损伤。比如,人体吸收过多的苯会对神经系统造成麻痹,人体会有头晕、恶心等症状。碳氢化合物出现在机动车尾气中的原因是油箱出现泄漏,挥发性燃料在燃烧过程中有气体释放,还有就是燃烧室内的燃料释放导致。碳氢化合物浓度大小主要受到机动车辆发动机运行状态影响,发动机在怠速情况下没有充分燃烧气体,就会导致大量高浓度碳氢化合物释放。
3氮氧化合物污染
机动车尾气污染排放物中,还有大量的氮氧化物以及硫化物。其中氮氧化物主要包括二氧化氮和一氧化氮,其中一氧化氮稳定性比较差,一氧化氮会跟空气中的氧气进行反应生成二氧化氮,与空气混合会形成酸雨对环境造成不利影响。硫化物中大量的硫元素会与氧气反应生成二氧化硫,二氧化硫浓度超标以后会对机动车尾气净化装置的净化效果产生影响。
4颗粒物污染
机动车在行驶中不仅直接排放颗粒物,同时还会将大量氮氧化合物等排放出来,这些气体遇到氧气并与氧气发生化学反应又会形成细小颗粒物,如硝酸盐和硫酸盐等。固体悬浮颗粒随呼吸进入人体肺部,极易滞留在呼吸道的不同部位,进而引发呼吸系统疾病。
汽油发动机一般将汽油喷入进气管同空气混合成为可燃混合气再进入汽缸,经火花塞点火燃烧膨胀作功。人们通常称 它为点燃式发动机。而柴油机一般是通过喷油泵和喷油咀将柴油直接喷入发动机气缸,和在气缸内经压缩后的空气均匀混合,在高温、高压下自燃,推动活塞作功。人们把这种发动机通常称之为压燃式发动机。
汽油机汽车具有转速高(轿车用汽油机转速可高达5000—6000转/分,货车用汽油机达4000转/分左右)质量轻、工作 时噪声小、起动容易、制造和维修费用低等特点,故在轿车和中、小型货车及军用越野车上得到广泛应用。其不足之处是燃油消耗较高,因而燃油经济性较差。柴油机汽车因压缩比高,燃油消耗平均比汽油机汽车低30%左右,所以燃油经济性较好。如最近上市的一汽大众生产的TDI17升柴油轿车比16升汽油轿车每百公里可节约2升油。一般货车大都采用柴油机。柴油机的弱点是转速较汽油机低(一般最高转速在2500—3000转/分左右)、质量大、制造和维修费用高(因为喷油泵和喷油器加工精度要求高)。但目前柴油机的这些弱点正在逐渐得到克服,它的应用范围正在向中、轻型货车扩展。国外柴油轿车也有 很快的发展,其最高转速可达5000转/分。
通常,柴油发动机与汽油发动机相比热效率高30%,因而从节约能源、降低燃料成本角度上讲,柴油发动机轿车的推广使用具有重大意义。柴油发动机与汽油发动机相比具有功率大,寿命长,动力性能好的特点,它排放产生的温室效应比汽油低45%,一氧化碳与碳氢排放也低,在整车的使用寿命期氮氧化合物排放略大于汽油机。柴油机的不足之处是有害颗粒物排放大。近年来,柴油发动机采用涡轮增压、中冷、直喷、尾气催化转换和颗粒捕集器等先进技术,柴油发动机汽车的排放已达到欧III、欧IV排放标准。在欧洲,柴油轿车比较普及,随着环保与节能可持续发展的严格要求,今后汽车,特别是柴油小轿车将是一个发展趋势。目前我国一汽大众已经开发出捷达、宝来柴油轿车,并已在国内部分城市上市。
汽车在一定的使用条件下,以最小的燃料消耗量完成单位运输工作的能力称为汽车的燃料经济性。汽车燃料经济性是汽车的主要使用性能之一。通常,燃料的消耗费用占到汽车运行费用的37%左右。影响汽车燃 料经济性的主要因素有:从汽车本身讲,首先要提高发动机的热效率、进气效率和降低摩擦损失。其次要减少车身重量,减少空气阻力,减少车轮的滚动阻力。第三,提高传动效率,合理匹配变速比。从使用方面讲,不同等级的路面跑起来耗油不同。交通拥挤、堵塞严重的状况与畅通行驶的耗油完全不同。风、雨、气候变化对汽车的耗油量都有影响。驾驶者的技术对耗油水平也有很重要的作用。影响汽车燃料油经济性的因素十分多,其中最主要的还是汽车发动机本身。
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柴油车的排气温度只有300-400度,并且柴油一般很难一次完全燃烧,不完全燃烧回生成CO,CO会和排气中的NO发生化学反应生成C+NO2,所以柴油车尾气为黑烟
而汽油车排气温度一般多能高达700度以上,这样的温度下,C都被烧了,变成CO2,所以没有黑烟,青烟一是因为温度高,二是因为排气中有很多NO2等气体的缘故
汽车尾气中的主要成分是一氧化碳,碳氢化合物,氮氧化物,二氧化碳,二氧化硫,铅,还有一些颗粒物。汽车尾气中可以对环境造成污染的物质为一氧化碳,碳氢化合物,氮氧化物,二氧化硫,含铅化合物,以及一些颗粒物。
汽车尾气是汽车使用时产生的废气,含有上百种不同的化合物,其中的污染物有固体悬浮微粒、一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅及硫氧化合物等。
尾气在直接危害人体健康的同时,还会对人类生活的环境产生深远影响。尾气中的二氧化硫具有强烈的刺激气味,达到一定浓度时容易导致“酸雨”的发生,造成土壤和水源酸化,影响农作物和森林的生长。
作为空气污染的主要来源之一,汽车尾气中含有大量的有害物质,包括一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物和固体悬浮颗粒等。成为社会关注焦点的PM25就属于固体悬浮颗粒的范畴。
汽车尾气除了是大型城市PM25的主要来源之一外,还是很多城市大气污染的罪魁祸首之一,光化学烟雾就是其主要影响之一。
尾气在直接危害人体健康的同时,还会对人类生活的环境产生深远影响。尾气中的二氧化硫具有强烈的刺激气味,达到一定浓度时容易导致“酸雨”的发生,造成土壤和水源酸化,影响农作物和森林的生长。
东窗事发
2014年,国际清洁交通委员会(International Council on Clean Transportation,ICCT)联合西佛吉尼亚大学(West Virginia University)的科学家们测试了三款轻型柴油动力汽车,大众旗下的捷达、帕萨特,以及宝马X5的实际运行中的氮氧化物排放量。实验人员将车载式排放测试系统放在运行的试验车辆中,在多种不同类型的美国公路上进行了试验。结果显示:捷达的氮氧化物排放量是美国标准(31毫克/千米)的15-35倍(试验结果受路况不同而有所变化);帕萨特的排放量是标准的5-20倍;宝马X5除了在上坡的乡村路段行驶时超标外,在其他路况上行驶均没有超标,在一些路况上的排放量甚至低于标准。这次试验引起了美国环境保护署(Environmental Protection Agency,EPA)的注意,他们警告要吊销大众汽车的柴油动力汽车销售许可,随后,大众汽车公司承认了自己在实验数据上舞弊的事实。
兴师动众?
此次被调查的大众汽车主要存在的问题是氮氧化物含量超标,但其实早在大众排放丑闻事发之前,就有多项研究表明:不少柴油动力汽车(包括大众和其它品牌)在实际使用中都存在氮氧化物排量高于实验数据的问题。
2011年,来自欧盟委员会研究中心(European Commission’s Joint Research Centre,JRC)的科学家们公布数据称:目前市场上运行的柴油动力汽车的平均氮氧化物排放水平比审批标准(美国标准)高14倍,而汽油动力汽车的氮氧化物排放符合审批标准。
2012年,研究中心又测试了按照新的欧盟审批标准生产的柴油动力汽车,并将新车与六种老款柴油动力汽车对比,发现新车在氮氧化物排放方面有了明显进步,但仍高出审批标准26倍。
2014年10月,国际清洁交通委员会对15款新型柴油动力汽车的氮氧化物排放水平进行了分析,发现虽然这些车中有部分表现良好,但大多数仍比欧盟标准(80毫克/千米)高出25倍,15款汽车的平均氮氧化物排放量是欧盟标准的7倍。
柴油机排放的这些物质真的这么可怕么?答案是肯定的。柴油汽车尾气的主要成分为一氧化碳和氮氧化物,对人体健康的危害极大,其中氮氧化物会诱发严重的呼吸系统疾病。在广泛使用柴油动力汽车的欧洲,柴油汽车排放的氮氧化物是最主要的空气污染源之一,伦敦每年有超过1200人死于氮氧化物污染,在欧盟国家中,20%的城市人口生活在氮氧化物超标的空气环境中。因此,此次大众丑闻的爆发使科学家们不得不重新审视现行柴油机排放审批程序的有效性,思考这些程序是否能够真正有效地控制柴油机的尾气排放,对公众健康保驾护航。
"问题"销售
根据大众汽车公司的称述,目前大众汽车公司已在美国市场上已售出50万辆柴油动力汽车、全球其他国家市场累计售出1100万辆,上述柴油动力汽车在实际应用中排放的氮氧化物高于实验室标准,对人类健康的影响尚未查明。据《纽约时报》透露,大众公司每年在中国销售300万辆车,其中只有不到1000辆是柴油动力车,汽油动力汽车在中国依然占据绝对优势。
何去何从
不能否认的是,相比传统的汽油动力汽车,柴油动力汽车确实能排放更少的温室气体,更有利于减缓气候变暖。另外,只要使用适当的科技,像宝马X5这样的柴油动力车也可以将氮氧化物排放量控制在标准之内。因此,柴油动力汽车排放问题的解决之道还是在于加强监管和制定正确的排放测试标准。
欧洲国家已经开始行动了,他们计划改善现行柴油机排放测试的质量,在2017年之前,推出新的“实际运行排放”标准来管理所有种类的客运汽车,以实际运行下的排放情况代替实验室数据,确保汽车真实的氮氧化物排放达标。这项改革的具体操作细节还尚公布,汽车制造商们希望新标准应更精确的标明测试时的车速、路况、路面坡度等细则;而专家们则认为想要真正达到环保标准,接受测试的车辆应该有能力在各种的情况下都保持达标排放的能力。因此,这项改革的具体实效和作用,还有待考量。
不过和欧洲相比,中国的柴油车国四标准直到2015年1月1日才正式宣布实行,而且直到现在也尚未真正落地,而之前的国三排放标准在实施过程中,也存在很多企业的舞弊行为,售出的产品只是在原有国二标准下添加了一个装置——EGR,勉强达到标准,而在实际使用过程中,很多司机都直接拔掉该装置。
尘埃落定?
虽然到目前为止,还没有大众汽车以外的汽车企业被牵连进这一次的柴油机排放丑闻,但专家们仍旧相信这次清查还会波及到更多的汽车制造商,结合过去的研究数据,他们更倾向于认为大众汽车公司不是市场上唯一生产超标柴油动力汽车的公司。除此之外,此次大众丑闻很可能导致汽车行业加强对于汽车排放量的监管力度和监督标准,这将迫使所有柴油动力汽车制造商投入更多的科研经费和时间成本来实现产品的达标。更严重的是,大众的此次排放丑闻在一定程度上引起了普通民众对柴油动力汽车的恐慌,给日后宣传和推广柴油动力汽车在环保方面的作用带来了消极的影响。
(原文来自nature,http://wwwnaturecom/news/the-science-behind-the-volkswagen-emissions-scandal-118426 ;译审/编辑:ZH Cello)
1、柴油发动机尾气中的有害物质是氮氧化物和颗粒物,大家经常可以看到有些柴油发动机汽车加速时排气管会冒出大量黑色烟雾,这些黑色的物质就是碳颗粒,这个东西对人体是有害的,并且也会污染环境。
2、国内的大部分家用轿车或suv都会使用汽油发动机,只有一些拖拉机,货车才会使用柴油发动机。
3、柴油发动机的工作原理与汽油发动机是有一些区别的。
4、四冲程汽油发动机有一个做功冲程,在压缩冲程结束时火花塞会点燃燃烧室内的可燃混合气,这样可燃混合气可以燃烧,燃烧的可燃混合气可以向下推动活塞,这样发动机就可以做功了。
5、四冲程柴油发动机是没有火花塞的,柴油发动机是依靠比较高的压缩比压燃的。
6、活塞向上运行时可燃混合气的温度和压力会升高,此时柴油发动机燃烧室内的可燃混合气会自行燃烧,所以柴油发动机不需要使用火花塞。
7、柴油发动机的优点是扭矩大,所以大部分货车都会使用柴油发动机。
8、使用柴油发动机的汽车可以拉很重的货物,但是这种车的最高速度是比较低的,这一点不如使用汽油发动机的汽车。
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