摩托车尾气排放

摩托车发动机是将燃料经化学能变成热能，最后转变为机械能的机器。它在进气、压缩、爆炸、排气的工作过程中，始终离不开燃料热能的转换。发动机吸进新鲜空气，排出的必然是弃用的废气。科研资料显示，发动机是摩托车排放的最大污染源，约占整车总排污量的60％～85％，其排放污染物的来源通常由以下三个方面构成：
  第一是发动机燃烧的尾气，主要通过排气管释放出来，其有害成份是一氧化碳CO、碳氢化合物HC和氮氧化合物NOx，此外还有夹杂在废气中的炭烟和摩擦副运动件在使用和磨损过程中排出的微粒，如作为抗爆剂添加在汽油中的铅和鼓式制动器（盘式制动器除外）中飘逸出来的石棉粉尘等。
  第二是曲轴箱窜气、其有害成份是HC。
  第三是燃油蒸发，其有害成份也是HC。
  在上述有害气体中，一氧化碳CO对人的危害最大。它飘逸在流动的空气中，一旦被吸入人的肺部，极易与血球素融合并阻碍血球素带氧，造成人体不同程度地缺氧，使人头痛恶心。若车辆所在地通风条件欠缺时，能致人窒息死亡。碳氢化合物HC是通过阳光的光合作用和氮氧化合物NOx进行光化学反应，生成过氧化合物而形成肉眼看不见的烟雾，一般称之为光化学烟雾。这种浓度极高的光化学烟雾具有较强的氧化能力和特殊臭味，它能使橡胶开裂、植物受损、人的可见度下降并伴随眼睛红肿、咽喉疼痛，发展严重时会导致人手足抽搐等。氮氧化合物NOx则是指一氧化氮NO和二氧化氮NO2，它们与碳氢化合物HC作用后，也能生成光化学烟雾，并会引起呼吸道的各种疾病的滋生。另外，摩托车排出的二氧化碳CO2虽然没有毒性，但它属于温室气体。各国相关研究机构的检测报告一致表明，大量的温室气体长时间集中释放是造成地球气温升高、改变地球气候的主要原因之一，这一点已引起世界许多科研人员及有识之士的极大关注。那么，废气中CO、HC和NOx这些有害排放物是怎样形成的呢？
  1，一氧化碳CO和碳氢化合物HC的排污机理，一般是由于进入气缸的混合气燃烧不完全造成的。要知道，任何物体的燃烧都离不开二个条件：第一是空气中的氧气，第二是温度。当燃烧室内的可燃混合气由于诸多原因而氧气不足时，燃烧中的碳分子就不可能完全燃烧，或是当混合气混合不均匀或混合气过浓时，亦会造成燃烧不完全而将其中燃烧不清的碳分子排到大气中。碳氢化合物HC则是未燃的燃料裂解反应的碳氢化合物及少量的氧化反应的中间产物，它们是由于混合气形成不良或燃烧室内存在窜机油和发动机温度过低的情况下产生的。发动机在做功的过程中，燃烧室内的温度最高，其最大爆发时的瞬间温度可达2000～2500℃。由于传热、润滑和冷却的作用，活塞、气缸部分的温度就低得多了，只有150～300℃，而活塞顶端的温度最多也不超过350℃，所以说，燃烧室内的温度是极不均匀的，况且燃烧的火焰前锋不可能到达燃烧室的任何地方。当火焰在气缸里传播遇到温度相对较低的气缸壁时（主要是靠进气一侧，即受进气气流冲刷的区域），在约距缸壁0.05～0.37mm处火焰就出现淬灭现象，这是由于燃烧室壁面处的温度比火焰区低很多的缘故。这一薄层在理论上称为激冷层，它对保护气缸、活塞不被烧损起着极为重要的作用。但是该层内留下来未反应的混合气则会随着活塞的下移与活塞环刮下来的润滑油膜一起留在了缸壁上，从而生成了碳氢化合物HC，但也不排除由于某种原因在个别工作循环中，火花塞偶然断火、火花微弱没有点燃混合气或在火焰传播过程中突然中途熄灭，还有当发动机运行时，若混合气过浓或过稀，引擎处于怠速和低速负荷工况时，残余废气将会稀释严重，在某些工作循环中可能引起火焰传播不完全，甚至完全断火，从而产生大容积可燃混合气的激冷现象。这些诸多因素都会使循环中的混合气以未燃的HC形式排至大气。
  2、氮氧化合物NOx是NO和NO2的统称。在废气中多为NO，一排到空气中部分NO就会变成NO2，其中高温和氧是NOx生成的主要条件。发动机工作时，空气中的氮气N2不可避免地要进入气缸中，燃烧室内火焰温度越高，反应时间越长，引擎的压缩比越大，越能促使NOx的增加。一般来说，四冲程发动机燃烧温度较高，其NOx的排放比二冲程发动机浓了许多，所以NOx的控制相对难一些。
  理论和实践表明，废气中有害排放物的变化常常反应出发动机供给系统技术状况的变化。从以上的分析中可以明显看出，CO和HC是在不完全燃烧条件下生成的。尽管从理论上讲，只要有足够的空气与燃料适当比例的混合，加上良好的火花和良好的压缩，就可以进行完全燃烧。但实际上在内燃机复杂的工作过程中，完全燃烧是难以实现的。因此，摩托车的排放污染也是不可避免的。特别是二冲程车尤为突出。由于二冲程车发动机结构上的原因，在扫气过程中，不可避免地有一部分新鲜混合气随废气一起从排气管中排出，增大了HC的排放。四冲程发动机虽然在换气过程中较二冲程机好一些，但化油器式发动机却有一个无法解决的难题：如果供给发动机的可燃混合气过浓，就不可能实现完全燃烧，HC排放将会增大，同时CO排放量也大幅度增加；燃烧稍稀的混合气又易造成发动机工作间断，部分或全部熄火，反而使CO和HC排放量增大。当然，发动机排放的良好与否，还和整机的燃烧室结构、压缩比大小、转速高低、负荷变化以及发动机的点火提前角、点火功能的好坏有着紧密的联系。较小的点火提前角和较低的压缩比能使排气管保持较高的温度，使未燃的HC在排气管中的氧化反应连续不断进行，它能减少HC的排放。但过小的点火提前角又会使燃料不能在上止点附近迅速燃烧，而使后燃增大，促使发动机产生过热的趋势，对发动机的正常工作极为不利。由此看来，影响摩托车排放的因素很多，而且有的还是彼此矛盾的。到目前为止，人们还未寻找到一个令人满意的综合方案来控制摩托车的尾气排放。据最新资料介绍，目前人们采取降低排污的措施，基本上是从改善燃烧（俗称机内净化）和排气后处理（俗称机外净化）两个方面进行的。