汽车尾气的污染现状与应对措施

2023年11月27日发(作者：最便宜的敞篷车7万多)

汽车尾气的污染现状与应对措施

1 我国汽车尾气排放与对策

汽车污染排放及控制措施，从汽车研发，到现在已经普及了汽车，人类已经跨入

了汽车的时代。汽车作为人们的步伐工具,在人类生活中占据着重要的作用。当人们

在享受汽车的舒适，方便的时候，汽车同时也给我们人类、自然、大气、噪音等严重

严重的污染。影响着我们人类的生活与发展。为了防止汽车的污染，人类已经开始了

开发与研究了新能源来替代汽车的污染与破坏。我国并且对汽车的污染中专门设立了

法律法规来控制汽车的污染。在这些污染中，尾气污染是最严重的，对生态环境平衡

及人类身体健康都造成了一定的损害，主要表现在人体患病率的增加以及光化学烟雾

的产生，我们应及时对汽车尾气的污染重视起来并加强汽车尾气控制和治理。

尾气排放的有害物质不但增加了大气污染，破坏生态环境平衡，更重要的是这些

污染物在一定条件下会生成二次污染光化学烟雾，对人体造成更大的危害，光化学烟

雾是机动车排出尾气中的碳氢化合物，氮氧化物在静风，湿度底，温度高，特定的气

温条件下，并在阳光长时间照射时会产生一种复杂的烟雾，这种烟雾叫“光化学烟雾”。

早在上世纪初，“光化学烟雾”就给许多发达国家造成了严重的人员伤亡事故，20

世纪40年代，在美国洛杉矶首先发现了“光化学烟雾”。每到秋冬季节，许多人的

眼睛轻度红肿，嗓子疼痛，甚至还有人皮肤出现程度不等的潮红，丘斑疹等；人们还

常会呼吸困难和疲乏的感觉。1955年九月，严重的汽车尾气加上气温偏高，洛杉矶

再次出现了光化学烟雾，而且浓度非常高，光化学烟雾不仅影响了人们的呼吸道功能，

心、等症状，导致了几千人受害，两天之内就有400多名65岁的老人死亡，生发胸

痛、恶吃，水果和农作物减产，大批树木落叶发黄，几万公顷的森林有四分之一以上

干枯而死，继1943年，洛杉矶发生世界上最早的光化学烟雾事件之后，在北美、日

本、澳大利亚和欧洲一些地区也先后出现了这种烟雾现象，目前，世界上汽车危害被

列为“世界八大公害”和“二十世纪十大公害”之一，同时汽车尾气也是全球气候变

暖的主要原因之一，我国虽然只在少数地区发现光化学烟雾，但随着城长在郊区的蔬

菜全部由绿变褐，无人敢特别是损伤儿童的肺功能，引市汽车的急剧增加，我国很多

城市也都存在着潜在的威胁。

为了杜绝此类事情的发生，也为了能够为人类创造一个更为和谐的生存环境，目

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前，汽车尾气控制和治理已成为世界重要的课题，并且还把每年的9月22日定为“世

界无车日”

1.1 我国汽车尾气排放现状

随着我国经济的迅速发展，人民生活水平不断提高，中国汽车行业正处于飞速发

展阶段，尤其是 20 世纪90 年代以来，汽车的生产量和保有量分别增长了22.8 倍

和33.4 倍。 从1994年到2003年的十年间，我国私人汽车总量增长了近6倍。1994

年汽车保有量940万辆，私人汽车保有量205万辆，2003年民用汽车保有量约2400

万辆，其中私人汽车保有量1200万辆,而今已达5000万辆 。

而北京私家车数量截止到2006年11月7日,北京市机动车辆已达282万辆,其中

197万辆为小轿车,私家车数量为156万辆。2008年,中国民用汽车保有量突破6 000

万辆 ,达到6 467万辆,比2001 年增长了300% , 近十年以12%的年均速度增长,到

2020年中国汽车保有量将超过1. 5亿辆。这些量的变化,我们也可以从行驶在大路

的汽车牌上发现,据调查,哈市车牌从“黑A”,到两个英文字母,再到现在的三个英文

字母车牌不过十年左右的时间,现在哈市每天新车落户都在200辆左右,高峰的时候

达300多辆,每月上车牌的汽车有5 000多辆。仅去年一年,哈市就新增机动车8万余

辆。目前,哈市汽车保有量突破了50 万辆,其中哈市市区40多万辆,私家车占总数的

七成左右,从中可见一斑。

1.2 汽车尾气的排放污染及其危害

尾气——汽车灾难的产物。

图1 尾气

目前,全世界的汽车保有量已超过6亿辆,全世界每千人拥有汽车110辆。全世界

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的汽车保有量以每年3000万辆的速度增长,预测到2010年全球汽车数量将增到10

亿辆。中国的汽车保有量已超过1000万辆,哈市机动车保有量达二十三万余辆并以每

年10的数量增加。 在车辆不多的情况下,大气的自净能力尚能化解车辆排出的毒素。

但眼下已车满为患,交通拥堵成为家常便饭,汽车本应具备的便捷、舒适、高效的特点

却被过多的车辆逐步抵消。“汽车灾难”已经形成汽车尾气更是害人不浅。 尾气

里都有啥,科学分析发现汽车尾气中有上百种不同化合物当中污染物有固体悬浮微

粒、一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅及硫氧化合物等。一辆轿车一年排出有

害废气比自身重量大3倍并且汽车在不断消耗着地球的资源。机动车的燃料消耗成为

无情吞噬石油资源的无底洞。目前,汽车使用的汽油约占全球汽油消费量的13。尾气

害人不浅 汽车在大量消耗资源的同时,其排放的尾气会严重影响人类健康。汽车尾气

中的一氧化碳与血液中的血红蛋白结合的速度比氧气快250倍。所以即使有微量一

氧化碳的吸入,也可能给人造成可怕的缺氧性伤害。轻者眩晕、头痛,重者脑细胞将受

到永久性损伤氮氧、氢氧化合物会使易感人群出现刺激反应患上眼病、喉炎,尾

气中氮氢化合物所含苯并芘是致癌物质,它是一种高散度的颗粒,可在空气中悬浮几

昼夜,被人体吸入后不能排出,积累到临界浓度便激发形成恶性肿瘤。汽车尾气污染物

主要包括:一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化硫、烟尘微粒,某些重金属化

合物、铅化合物、黑烟及油雾、臭气、甲醛等。据统计每千辆汽车每天排出一氧

化碳约3000kg碳氢化合物200—400kg氮氧化合物50—150kg美国洛杉矶市汽车等流

动污染源排放的污染物已占大气污染物总量的90%。汽车尾气可谓大气污染的“元

凶”。 汽车尾气最主要的危害是形成光化学烟雾。汽车尾气中的碳氢化合物和氮氧

化合物在阳光作用下发生化学反应生成臭氧，它和大气中的其它成份结合就形成光

化学烟雾。

其对健康的危害主要表现为刺激眼睛，引起红眼病、刺激鼻、咽喉、气管和肺部，

引起慢性呼吸系统疾病。光化学烟雾能使树木枯死农作物大量减产能降低大气的能见

度妨碍交通。 汽车尾气中一氧化碳的含量最高，它可经呼吸道进入肺泡被血液吸收

与血红蛋白相结合形成碳氧血红蛋白降低血液的载氧能力削弱血液对人体组织的供

氧量导致组织缺氧从而引起头痛等症状重者窒息死亡。 汽车尾气中的氮氧化合物

含量较少，但毒性很大其毒性是含硫氧化物的3倍。

氮氧化合物进入肺泡后能形成亚硝酸和硝酸对肺组织产生剧烈的刺激作用，增加

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肺毛细管的通透性，最后造成肺气肿。亚硝酸盐则与血红蛋白结合，形成高铁血红蛋

白引起组织缺氧。 汽车尾气中的碳氢化合物有200多种，其中C2H4在大气中的浓度

达0.5ppm十万分之一时，能使一些植物发育异常。汽车尾气中还发现有32种多环芳

烃，包括3,4-苯并芘等致癌物质。当苯并芘在空气中的浓度达到0.012ug/m3时居民

中得肺癌的人数会明显增加。离公路越近，公路上汽车流量越大，肺癌死亡率越高。

汽车尾气中的二氧化硫和悬浮颗粒物，会增加慢性呼吸道疾病的发病率损害肺功能。

二氧化硫在大气中含量过高时，会随降水形成“酸雨”。 汽车尾气中的铅化合物可

随呼吸进入血液，并迅速地蓄积到人体的骨骼和牙齿中，它们干扰血红素的合成、侵

袭红细胞，引起贫血、损害神经系统，严重时损害脑细胞，引起脑损伤。当儿童血中

铅浓度达0.6~0.8ppm时，会影响儿童的生长和智力发育，甚至出现痴呆症状。铅还

能透过母体进入胎盘，危及胎儿。

1.3 汽车尾气的主要污染物

主要污染物据有关专家研究的资料表明汽车尾气成分非常复杂有一百种以上

其主要污染物包括一氧化碳CO、氮氧化物NOx、碳氢化合物HC、铅Pb、苯并芘BaP

等。

1.1.1 一氧化碳

一氧化碳(CO)主要是燃料燃烧不完全的产物。一氧化碳(CO)是一种无色、无

味但有剧烈毒性的气体。它不易与其他物质发生反应而成为大气中比较稳定的组成部

分,能停留23年。当人们吸入过多的CO后,CO可与血液中的血红蛋白有较强的亲

和力，会妨碍血红蛋白的输送氧气的能力。当空气中的一氧化碳浓度超过一定时量，

人就会出现头痛、呕吐等中毒症状，浓度再大时，甚至可致人死亡。一氧化碳(CO)

是汽车发动机排出有害成分中浓度最大的气体，它引起的公害称为汽车尾气排放的第

一大公害。

1.1.2 碳氢化合物(HC)

HC的产生仍是燃烧过程不完全造成的。HC是一种混合物成分非常复杂。当HC

浓度较高时会使人出现头晕、恶心等中毒症状。特别是HC化合物中的烯在大气上

空,和二氧化氮(NO2)混合在一起，经强烈的日光照射后，起光化学反应产生高浓度臭

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氧、醛等烟雾状物质,对眼睛、呼吸器官(喉、眼、鼻等黏膜)及皮肤有强烈的刺激性

可能致癌。而且，它还使生态环境遭到破坏,严重影响农作物的生长,使农业减产,因

此碳氢化合物(HC)它成为汽车尾气排放的第二公害。

1.1.3 氮氧化合物(NOx)

NOx是NO和NO2的总称,它是发动机在大负荷工作时高温高压燃气中少量氮

被氧化成NO、NO2等氮氧化物。其中NO与血液中的血红蛋白的结合能力比CO还强,

容易使人们中毒而死亡。NO2是一种褐色有强烈毒性的的气体刺激人的眼睛和呼吸

道引起喘息、支气管炎及肺气肿等同时NOx也是光化学烟雾的组成成分,成为汽车

尾气排放的第三公害。

除上述三种主要污染物外,汽车尾气污染还有SO2、游离碳(黑烟)、四乙铅、臭

味等物质它们对人体呼吸系统、循环系统、神经系统都非常有害。

图2 汽车尾气污染

1.4 我国汽车尾气污染控制排放标准

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根据中国的实际情况，从上世纪八十年代初期中国汽车尾气排放法规开始采取了

先易后难分阶段实施的具体方案。1983年中国颁布了第一批机动车尾气污染控制排

放标准,这一批标准的制定和实施,标志着中国汽车尾气法规从无到有,并逐步走向法

制治理汽车尾气污染的道路；中国在1989年至1993年又相继颁布了《轻型汽车排气

污染物排放标准》、《车用汽油机排气污染物排放标准》二个限值标准和《轻型汽车

排气污染物测量方法》、《车用汽油机排气污染物测量方法》二个工况法测量方法标

准,至此,中国已形成了一套较为完态的汽车尾气排放标准体系；北京市《轻型汽车排

气污染物排放标准》的出台和实施,拉开了中国新一轮尾气排放法规制订和实施的序

曲。

2005年国家环保总局公布了五项机动车污染物排放新标准,新标准包括:轻型汽

车污染物排放Ⅲ和IV号排放标准、两项重型汽车污染物排放限值、摩托车和轻便摩

托车加速行驶噪声限值及测量方法。其中,轻型汽车Ⅲ排放标准自2007年7月1日起

在全国实施, IV号标准于2010年7月1日起实施。为了改善大气质量,中国许多城

市都禁止污染企业进市区; 对原有企业进行技术改造, 减少废气、烟尘排放量,集中

供热。减少取暖炉灶烟尘排放量,提高柴油、汽油质量,减少钻含量,积极向无铅汽油

过渡,安装汽车净化器,等等。

今年4月27日，国家环保总局公布了相当于欧Ⅲ和欧Ⅳ标准的汽车尾气排放中

国标准。中国Ⅲ号标准的尾气污染物排放限值比我国目前执行的第Ⅱ阶段标准尾气污

染物排放限值降低了30%，并将于2007年7月1日起在全国开始实施，北京将在今

年提前实行。

据国家环保总局科技司副司长罗毅介绍，环保总局早在2001年就启动了相当于

欧Ⅲ标准的中国标准的制定。据参与该标准制定的清华大学污染控制研究所所长傅立

新教授透露，北京地方性标准草案绝大部分内容参照了欧洲的欧Ⅲ标准，OBD和冷启

动等要求都被保留。

目前，世界汽车排放标准并立，分为欧洲、美国、日本标准体系。欧洲标准测试

要求相对而言比较宽泛，是发展中国家大都沿用的汽车尾气排放体系。并且，由于我

国的轿车车型大多从欧洲引进生产技术，中国大体上采用欧洲标准体系。

中国汽车技术信息研究所专家李京生认为，中国有自己的国情，实施排放标准的

背景也与欧洲有所不同，其中最直接涉及到的就是城乡差别问题，因此中国应该有自

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己的标准。我国机动车污染物排放标准中污染物排放限值大体等同欧盟排放标准，故

国内也沿用类似称呼，但两者仍存有一定的技术差异。我国制定的《轻型汽车污染物

排放限值及测量方法(Ⅰ)》等效于“欧Ⅰ”标准；《轻型汽车污染物排放限值及测量

方法(Ⅱ)》等效于“欧Ⅱ”标准。而欧Ⅲ则比欧Ⅱ标准上了个台阶，有关专家做了一

个形象的比喻：7辆执行欧Ⅱ标准的汽车，相当于1辆化油器车的污染物排放量；14

辆执行欧Ⅲ标准的汽车，才相当于1辆化油器车的污染物排放量。按照轻型汽车Ⅲ号

标准，家庭轿车和轻型汽车的一氧化碳排放量将在原有基础上减少30％，碳氢和氮

氧化合物则分别减少40％。 路况油品将影响OBD的准确率 为保证车辆在使用过程

中稳定达到排放限值要求，在实施新标准时，一个名叫车载诊断系统(OBD)要被加装

到汽车上，OBD系统将根据发动机的工作状况随时监测汽车排放的尾气是否超标，超

标时即发出警示。然而，这个OBD系统的实行体现出了很大的中国特色。根据国家环

保总局的规定，2007年7月1日，全国生产和销售的新车都必须符合这一标准，OBD

系统将推迟一年实施。

据中国汽车技术研究中心首席专家方茂东介绍，与欧Ⅱ相比，欧Ⅲ排放标准中最

大的变化在于车辆出厂前必须装配核心组件OBD，即车载自诊断系统。该系统特点在

于，检测点增多、检测系统增多，在三元催化转化器的进出口上都有氧传感器。完全

通过实时监控车辆排放来控制达标，可以更加保证欧Ⅲ排放标准的执行。据了解，现

在部分国产品牌轿车已经具备达到欧Ⅲ排放标准的条件。但是，专家也指出，目前能

够达到欧Ⅲ排放标准的发动机，只是排放方面相比欧Ⅱ有所改进。对于国标Ⅲ号，由

于这些车辆出厂之前没有安装OBD系统，因此尚不能称在完全意义上达到欧Ⅲ排放标

准。同时，OBD系统也不能在车辆出厂之后经过改造加上，因此即使现在购买那些已

经具备达到欧Ⅲ排放标准条件的车辆，今后也不会视同已经符合我国新排放标准。

小小的OBD成为汽车厂商和环保部门争论的重点，可能成为欧Ⅲ排放标准最难解

决的问题。许多厂家认为关键所在是油品的问题，如果油品质量不断反复，必然会导

致排放标准不合要求，而北京市环保局则认为，加装OBD自动诊断系统才是当务之急。

北京市环保局大气处处长冯玉桥表示，会尽量争取欧Ⅲ标准与OBD系统同步实施。

有厂商认为，北京的路况与国外有差距，城市堵车严重，油品质量也不够好，如果安

装了OBD系统，会导致系统频繁误报，这样会使消费者对车辆本身的质量产生怀疑；

此外，OBD系统的售后、维修培训需要的时间为期不短，能不能与欧Ⅲ标准同步实施

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也是问题，而这些都关乎影响企业生死的品牌问题。另外，由于OBD在欧美是作为汽

车召回项目中的一项，是否加装OBD将决定企业未来召回成本的问题。

1.5 油品对汽车尾气的影响

业内人士指出，油品质量对于汽车尾气排放效果的影响相当明显。车辆在使用过

程中，如果车油不相配，会造成因油损车的情况。如果使用相应的低品质燃油，排放

同样达不到新标准要求。要使汽车达到更严格的尾气排放标准，不仅要求汽车生产厂

家提高整车生产技术，还需油品供应商提高相应的燃油质量。根据去年颁布的《车用

汽油北京市地方标准》，从今年7月1日起，符合欧Ⅲ标准的汽油将在北京全面上市，

而低于该标准的汽油将不准加用。国家环保总局机动车排污监控中心汤大钢主任表

示，在全国市场提供质量稳定的燃油产品是实施更高排放标准的先决条件。如果汽油

中的硫、锰、铁等杂质含量过高，可能损害三元催化器和氧传感器，降低对污染物的

催化效果；若汽油饱和蒸气压较高，也会带来挥发性污染。新油品标准的制定体现了

车厂和油厂的利益之争。从技术层面讲石油企业完全具备生产欧Ⅲ标准燃油的能力，

但标准迟迟不出使得石油企业有了坐观其变的最好借口；对汽车生产厂家而言，“喝

不到好油”也成为汽车排放降不下来的很好托辞，一位合资汽车生产厂家负责人告诉

记者，他们的产品在国外能够达到严格的欧Ⅲ排放标准，为适应国内油品质量不稳定

的状况，只好自降标准，局部采用以往的技术通过目前的欧Ⅱ排放标准就行了。对此，

汤大钢主任解释说：同样是欧Ⅲ标准，油品质量高，对于汽车自身控污能力的要求就

低；油品质量差，对于汽车自身控污能力的要求就高。在企业最看重的效益面前，提

高油品质量和提高汽车的控污能力都需要投入研发资金和增加生产成本，汽车厂家和

石油企业在此问题上的博弈其实早在我国执行欧I标准时就已开始了。

实际上，令众多汽车及石油企业心存疑虑的还有一个原因，即由于北京的第三阶

段用油品质标准是一个完全的地方标准，他们担心的是这一标准能否得到有关部门的

有力支持并在全国范围内实施。某汽车公司老总指出，我国油品质量地域差异性较大，

北京等大城市的燃油质量肯定优于中小城市及乡村，油品质量对于欧Ⅲ标准的影响不

能忽略。

北京市环保局机动车尾气排放管理中心总工程师李昆生介绍说，“要达到新的排

放标准，仅中石化北京燕山分公司就已经投入5、6亿元进行改造。而目前来看，增

加的成本要由企业内部消化。因此在每一个指标的确定上，都历经了艰难的协调与论

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证过程。”在选用油品方面，符合欧Ⅲ排放需要使用清洁汽油，而标号高的汽油并非

就是清洁汽油，这需要依靠炼厂技术的提高和调配方法，使用不清洁汽油会造成三元

催化器过早失效，汽车排放超标。截至目前，北京油品市场上只有98号汽油的排放

水平达到了欧Ⅲ标准，这种油不仅价高，而且只在少数加油站供应。 汽车尾气无时

无刻不在直接或间接地危害着人类的正常生活及健康，必须予以高度重视。目前，汽

车尾气控制和治理已成为世界重要课题，发达国家由于汽车总体技术较为先进，汽车

尾气控制技术也较为先进，已经取得了重要进展，现在正向超低污染排放和零排放迈

进，而我国在这方面起步较晚，许多控制技术处于探索和试用阶段，但我们正努力与

国际接轨。

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2 汽油机的排放污染

2.1 汽油机有害排放物的成分

汽油由碳和氢组成，在正常燃烧时会生成二氧化碳、水蒸汽和过量的氧等物质。

但由于燃料中含有其它的杂质和添加剂，且燃料常常不能完全燃烧，加上燃料在贮存、

运送过程中的蒸发，常排出一些有害物质。汽油机的排放污染物主要有一氧化碳、碳

氢化和物、氮氧化合物、铅化物和硫化物。并且在不同工况下有害物的排放量是不同

的，如下表所示：

工况 CO/% HC/×10 NO/×10

怠速 4．0～10 300～2000 50～1000

等速 （40㎞/h） 0.5～4.0 200～400 1000～3000

-6-6

X

加速（0～40㎞/h） 0.7～5.0 300～600 1000～4000

减速（40～0㎞/h） 1.5～4.5 1000～3000 5～50

表1 汽油机不同工况有害物的排放

2.2 汽油机有害排放物的毒性

此经济性最好的最佳涡流差不多就是NO浓度最低的最佳涡流。对于直喷汽车排

放污染物中大部分是有毒的，分别分析各种污染物对生物、人类和环境的影响和危害。

2.2.1 CO的危害

在大城市中，大部分的CO是由汽车排放的，CO是汽车排放中浓度最高的有害

成分。CO是无色、无刺激性气味的有害气体。CO与血液中血红蛋白的结合力是与

氧结合的300倍。因此，当它被吸入人体后，极易与血液中的血红蛋白结合，减少了

血液中的输氧量，使人们由于缺氧引起头痛、头晕、恶心等中毒症状，甚至导致窒息

死亡。有时还会导致慢性中毒。

CO的另一危害是促使NO向二氧化氮转化，是光化学烟雾增加。

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CO/×10 危害

-6

使慢性中毒、贫血，使心脏与呼吸道疾病恶化 10

引起麻木或植物神经麻痹 30

移动身体时会引起呼吸急促和头痛 500

导致死亡 1000

表2 各种浓度CO的影响

2.2.2 HC的危害

燃油是有各种碳氢化合物组成的，各种碳氢化合物总称为烃。大部分烃类化合

物对人体健康无直接明显的影响，但排气中的碳氢化合物中含有少部分醛类（甲醛、

丙稀醛）和多环芳香烃（苯并芘）。甲醛、丙稀醛对鼻、眼和呼吸道黏膜有刺激作用，

可引起结膜炎、鼻炎等，并且它们还有难闻的臭味。苯并芘是一种强致癌物质，如果

每天有6000多辆汽车通过市镇，其癌症发病率比无汽车排放地区高9倍。HC还是

形成“光化学烟雾” 的必要物质，因此烃的危害也不可忽视 。

2.2.3 NOX的危害

氮氧化物，其中主要是在高温燃烧条件下生成的二氧化氮。它对人和植物都有很

强的毒性，能引起呼吸道感染和哮喘，使肺功能下降。它还会与碳氢化合物一起生成

光化学烟雾，损伤人的眼睛。柴油机车辆排放的氨氮化物远比汽油机车辆严重，废气

中的颗粒物比汽油机车高2-40倍。氮氧化合具有强烈的刺激作用，会影响肺毛细血

管的通透性，导致胸闷、 咳嗽、气喘甚至肺水肿等疾病。氮氧化物主要是指NO、

2

NO，都是对人体有害的气体，特别是对呼吸系统有危害。在NO浓度为9.4mg/m（5PPm）

22

的空气中暴露10分钟，即可造成呼吸系统失调氮氧化物还可危害人体免疫系统。

2.2.4 铅化物的危害

铅，长期吸入含铅空气，可以引起慢性铅中毒，症状有头痛、头昏、全身无力、

失眠、记忆力减退等。半个多世纪以来，通过汽车燃烧排入大气中的铅已达到数百万

吨，成为一种公认的全球性污染。铅对人体的许我器官和系统都会带来不良影响，表

现为智力下降、肾损、不育症以及高血压。大气环境中铅污染的最大受害者是儿童。

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如果儿童体内增加微量的铅，就会导致智力下降，影响正常发育，甚至引发多种疾病。

研究表明，血铅每升10微克/分升，儿童智商数平均下降2.5。含铅汽油经燃烧后，

85%左右的铅排入大气中造成铅污染。

2.2.5 碳氢化合物的危害

碳氢化合物 ，化合物，目前还不清楚它对人体健康的直接危害，目前已从汽车

尾气中分离出300多种环芳烃化合物，其中苯并а芘是公认的强致癌物质，在交通繁

忙路口及其附近，苯并а芘污染特别严重。例外HC和NO在大气环境中受强烈太阳

X

光紫外线照射后，产生一种复杂的光化学反应，生成一种新的污染物-光化学烟雾。

1952年12月伦敦发生的光化学烟雾，4天中死亡人数较常年同期约多4000，45岁以

上的死亡最多，约为平时的3倍；1岁以下的约为平时的2倍。事件发生的一周中，

因支气管炎、冠心病、肺结核和心脏衰弱者死亡分别为事件前一周同类死亡人数的

9.3倍、2.4倍、5.5倍和2.8倍

2.3 汽车的排放污染源

汽车的排放污染物的有三处，一是排气污染，是由排气管中排出的废气引起的，

废气中含有CO HC NO 铅化物 硫化物等污染物；二是串岗混合气，它是从活塞环与

气缸的间隙漏入曲轴箱，再由曲轴箱通风管排出的未燃烧的燃料混合物，主要成分是

CH；三为汽油蒸发，从浮子室油管接头挥发的汽油蒸发后进入大气，主要成分也是

HC。汽车各排放污染物成分如表1-2所示。

来源 种类 CO/% HC/% NO

排气 100 55 100

蒸发 - 20 -

窜缸混合气 - 25 -

表3 汽车的排放污染源成分

X/%

2.4 汽油机排放污染物的形成机理

2.4.1 CO的形成

汽油是几种碳氢化合物的混合物，当汽油完全燃烧时生成CO和HO，和；若氧

22

气不足，汽油不能充分燃烧，因而生成CO，也就是说CO是燃料不完全燃烧时的产物。

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可然混合气得浓度用空燃比A/F表示，空燃比是混合气中空气质量与燃油质量的

比值。理论上1kg汽油完全燃烧需15kg空气，15:1是稀混合气；空燃比小于15：1

是浓混合气。浓混合气不能实现完全燃烧，因此产生CO；但即便是理论混合气或稀

混合气，完全燃烧也非常罕见，，也会产生CO，其原因如下：其一CO 是烃燃烧的中

间产物，CO进一步氧化生成CO的反应很慢。由于燃烧时间极短。CO来不及完全氧

2

化，因此稀混合气燃烧也会产生CO。其二混合气混合不均匀使燃烧室内某处混合气

浓，某处混合气稀。局部缺氧，混合气燃烧不均匀也会产生CO。而且即使完全燃烧，

由于燃烧后的温度很高，已经生成的CO也会被分解成CO和CO。HO也会被分解成

222

O和H ，生成的H会使CO还原成CO。所以排气中总会有CO。

22,2,2

2.4.2 HC 的产生

若燃油不完全燃烧，甚至未燃烧就从燃烧室中排出，就会产生CH污染物。排出

未燃烃的原因如下：

（一）空燃比不当

混合气过浓，氧气不足，导致混合气燃烧不完全，CH排放量增加；混合气太稀，

CH排放量也开始上升，这是因为燃油缺乏，残余废气相对增多，使火焰传播速度变

慢，某些循环中甚至发生熄火，燃油在完全燃烧前就被排除缸外。

（二）气门重叠漏气

当进排气门重叠开启期间，一些未完全燃烧或未燃烧的汽油，经排气门排除缸外，

造成HC污染。气门重叠角大，HC 的排放量就会增加。

（三）压缩压力低

在发动机处于怠速或减速的工况时，气缸的压缩压力较低，再加上节气门全关，

混合气较浓，氧气不足，使燃油不能充分燃烧，从而产生HC。

（四）冷熄现象

在火花塞点燃燃烧室的混合气后，火焰向四周蔓延，当火焰扩散到接近气缸壁、

气缸盖下表面，气门下表面，活塞上表面时，由于这些区域温度低，使火焰温度猝然

下降，以致火焰在到达这些区域前就熄灭了，因此距离壁面0.5mm厚的混合气不能

混合燃烧，而这些冷熄区的未燃汽油在排气冲程被上行活塞推出气缸。冷熄现象是排

气中未燃烃的主要来源，因此提高气缸壁面温度对降低HC的排放量有必要。

(五) 汽油蒸发

第13页(共34页)

汽油在贮存、输送过程中蒸发并逸入大气。

(六) 发动机缺火

汽车惯性滑行或用发动机制动时，因为缺火而残火而残留在燃烧室里的未燃气

体，直接排出气缸。

2.4.3 NO的产生

X

NO是各种氮氧化合物的总称。陏性气体N在正常条件下是稳定的，而在高温

X2

(1800℃)和有高浓度的氧存在时，则逐渐趋于活泼，与氧反应生成NO。因此混合燃

烧愈充分，燃烧温度愈高，生成的NO愈多。在混合气稀的区域内，NO的浓度主要

X

由温度支配决定；而在混合气浓的区域内，主要是氧的浓度起决定作用。减少NO

X

排放量的最佳方案，一是降低燃烧室的温度，二是降低氧的浓度。

2.5 影响有害物生成浓度的因素

2.5.1 空燃比

空燃比不同，燃油的燃烧速度和燃烧温度也存在着显著的差异。空燃比为13.5

~14时，火焰温度高，在空燃比为着火上，下限时，燃烧温度最低，在空燃比为12~13

时，燃烧速度最快，发动机将发出最大功率，此时的空燃比称为功率空燃比，在空燃

比约为16左右时，燃料燃烧最完全，燃料消耗率最低，称为经济空燃比，空燃比对

有害物的排放浓度有较大的影响。

（一）空燃比对CO的影响

当空燃比小于14.7时，混合气较浓，由于空气量不足，引起不完全燃烧，CO排

放浓度升高，空燃比约为14.7时,即功率混合气时,发电机达到最大功率,但油耗高,CO

生成量大。空燃比大于14.7时，有足够的氧支持燃烧，燃油容易完全燃烧，CO浓度

也就较低。由于空燃比对CO排放量的影响十分大，那么凡影响空燃比的因素，也就

影响CO排放的因素。

﹙二﹚空燃比对HC的影响

当空燃比小于17时，空燃比越浓，燃烧越不完全，HC生成量也就越多；当空

燃比大于18时，由于燃油过少，火花塞点不着火，发动机缺火使HC生成量急剧上

升。

﹙三﹚空燃比对的NOX影响

第14页(共34页)

当空燃比接近经济空燃比16时，燃料燃烧效率高，温度也高，因此，NO生成

X

量最大；当空燃比低于或高于16时，NO生成量迅速下降。空燃比小于16时，氧浓

X

度太低；空燃比大于16时，燃烧太慢，燃烧温度不能升至最高，两者都不能满足产

生NO的条件，所以NO的排放量较小。

XX

通过上术述分析可以看出的，NO生成量减少时，CO或HC生成量增加，同时

X

燃料消耗可能增加。因此，从空燃比着手将低NO的排放于将低CO和HC 的排放

X

是矛盾的。

2.5.2 温度的影响

发电机机体温度低时，汽油不能充分蒸发，汽油蒸发与空气混合不良，且化油器

向发动机供给浓混合气，加上燃烧温度低，冷熄区大，结果产生较多的CO和HC ，

而NO较少。

X

当发动机处于正常冷却水温(80~90℃﹚，燃料得到良好的雾化，发动机燃料的经

济性较好。当发动机温度过高时，易发生过热、爆燃、早燃等现象，使燃烧温度异常

的升高，NO生成量增多。

X

2.5.3 负荷的影响

发动机冷起动时，由于汽油挥发率底，必须向发动机供给很浓的混合气，以保证

形成可点燃的气态混合物，使起动迅速可靠，这时HC的排放量必然很多。怠速时，

燃烧不完全，且汽缸温度低，冷熄现象较严重，HC排出量较多。随发动机负荷的增

加，HC排放量降低，这是由于燃烧温度升高，同时，燃烧室冷熄区逐渐减薄所致。

在发动机低负荷特别是怠速运转时，由于新鲜混合气少，汽缸内的残余废气相对

较多，对燃烧不利，为保证发动机运转平稳，必须加浓混合气，因此CO的排放量较

高。随着负荷的增加，由于混合气的空燃比逐渐增高，CO排放量也逐渐降低。而在

发动机全负荷时需要加浓混合气，使发动机发出最大功率，因此CO的排放量又增加。

暖机过程中，NO排放量降低。随着发动机负荷的增加，燃烧压力增加 ，燃烧

X

速度加快，NO排放量增加。

X

2.5.4 转速的影响

﹙一﹚怠速转速的影响

第15页(共34页)

综上所述，发动机怠速时，CO、HC排放量都较多。提高怠速转速，可有效地

降低排气中CO、HC的浓度。随着怠速转速的提高，进气节流作用减少，燃烧情况

好转，结果使CO、HC的排放浓度随之降低。但怠速转速过高会增大挺住响声，在

发动机过热时还可能因表面点火而引起熄火后发动机持续运转，如果这些问题得以妥

善解决，则怠速运转可高一些。因此从排气净化角度出发，目前发动机怠速转速有所

提高，一般为700~800r/min。

（二）匀速

HC排放量随着发动机转速的升高很快下降。转速升高，既可增强气缸中的扰流

混合与涡流扩散，又可增强排气的扰流和混合。前者改善了混合气的燃烧，增进了冷

熄区的后氧化；后者促进了排气系统的氧化。

发动机低速运转时CO排放量较高，当转速增加时很快降低，至中速后变化不大。

这是因为化油器供给发动机的空燃比随流量的增加接近于理论空燃比。

随着发动机转速的提高，由于气缸中气体的扰动加强，加大了火焰传播速度，同

时也减少了热损失，使NO的排放量有所增加。

X

（三）加速

当踩下油门加速时，由于要求发动机输出较大的功率，需提高气缸内燃气的温度，

因此会产生大量的NO。而且由于加速装置工作，混合气很浓，引起不完全燃烧，

X

导致CO、HC的排放量也增加。

（四）减速

突然松开油门时，节气门急速关闭，在进气管内产生瞬时的强真空，吸入过量的

燃料，结果一方面造成节气门关小，进气量减少；另一方面燃料迅速增多，形成过浓

混合气。同时气缸内压缩压力降低，燃烧温度也降低，燃料燃烧不完全，CO生成量

增加，而且冷熄区加大，HC生成量亦增加，但几乎无NO排放。

X

（五）点火提前角

点火推迟可降低HC的排放量。延迟点火后混合气燃烧时间延长，增高了排气温

度，促进了CO和HC的氧化。同时由于降低了燃烧室气缸的面容比(燃烧室表面积与

燃烧室容积之比)，燃烧室内的冷熄区面积减少，使排出的HC减少。

发动机在任何负荷与转速下，减少点火提前角，可使NO的排放量下降。但延

X

迟点火会降低发动机的动力性和燃料经济性。

第16页(共34页)

点火提前角的大小对CO的排放量没有多少影响，但过分推迟点火，亦会使CO

没时间完全氧化，从而引起CO的排放量增加。因此有必要及时校准点火时间和缩小

分电器允差。

（六）燃烧室

燃烧室表面积S与燃烧室容积V之比称为面容比S∕V面容比。由于HC的排放

主要是由于燃烧室壁面的冷熄效应所引起，因此降低面容比S∕V，可减少HC的排

放浓度。面容比对CO的排放量没有影响。

2.6 汽油机排放净化的方法

针对汽车排放污染的控制与净化，各国都进行了大量的研究，采取了许多技术措

施后控制装置。随着各国排放法规的不断强化，也推动了这些措施与装置日趋发展和

完善。这些净化方法大致分为两大类：机内净化与机外净化。

2.6.1 机内净化

机内净化是从排放物的生成机理出发，对发动机的燃烧方式本身进行改进，抑制

有害气体的产生。

（一）改进燃烧室

采用面容比S∕V较小的燃烧室，可以减少HC的排放量。缩小燃烧室的冷熄区，

也可以减少CO、HC的排放量。

（二）改进进气系统

如采用螺旋进气道等措施，加强进气涡流和压缩涡流，可使燃料与空气充分地均

匀混合，燃烧良好，降低排放量。

（三）采用稀薄分层燃烧技术

使用空燃比为18以上的混合气时，为可靠地点燃混合气，可采用高能无触点点

火和分层燃烧系统。火花塞附近时空燃比为12~13.5的混合气，要保证引燃这部分混

合气，其它部分混合气浓度较稀，这样既可提高燃油经济性，又可大幅度降低污染。

（四）改用电控汽油喷射系统

基于流体力学的配剂原理，化油器式燃油供给系统很难保证混合气具有规定的精

确混合比，尤其难以针对不同工况给出各自最优的混合比。新车的混合比就是在一个

比较大的公差带内波动，且随着车辆的使用，对最优情况的偏离越来越大，因此越来

第17页(共34页)

越多的车辆采用汽油喷射代替化油器，它的喷油量由计算机控制，精度大为提高，而

且取消了喉管之类的节流部位，使发动机充气量增加，从而最大限度地提高了功率；

喷油雾化效果较好，可减少冷起动加浓程度。因而在动力性、经济性、排放控制等方

面都优于化油器式发动机。

（五）改进点火系统

采用高能点火、晶体管点火系统可以保证可靠点火，减少甚至消除缺火现象，改

善发动机的工作稳定性，降低排放污染。适应延迟点火提前角、采用计算机控制点火

系统，能优化点火正时，降低NO的排放量。

x

（六）改进化油器

增加自动阻风门、急减速控制装置、热怠速防污装置等，从而改善化油器在不同

工况下混合气的调整与控制精度。

废气再循环在国外汽车上已普遍采用。它的机理是将一部分废气引到燃烧室，利

用废气的惰性降低燃烧温度，可有效地减少汽油机、柴油机的NO排放量。

X

（八）使用无铅汽油

国内外现已提倡使用无铅汽油，从而从根本上杜绝铅污染和催化剂铅中毒，提高

了零部件的使用寿命。

2.6.2 机外净化

机外净化装置是对已产生的有害物在其进入大气之前进行预处理，使之尽可能地

转化为对人类及环境无害的物质。

（一）曲轴箱通风装置

目的是控制曲轴箱窜缸混合气的排放量，使其返回气缸燃烧。目前几乎所有汽车

都已装备该装置。

（二）燃料蒸发控制系统

该系统将燃料系统蒸发的蒸气收集起来送回燃烧室燃烧，减少了HC的排放量，

提高了燃油经济性。

（三）二次空气喷射及吸入系统

将新鲜空气被吸入或喷入发动机排气门后面，促使高温废气中的CO、HC与新

鲜空气中的氧进一步化合转化为无害的水和二氧化碳。

（四）催化器

第18页(共34页)

废气流过催化器时，HC、CO和NO在催化器作用下，进一步氧化还原，从而

X

最大限度将排放量降低到最低。

降低NO和降低HC、CO所采取的措施是相互矛盾的，因而在汽油机上采取的

X

各种治理措施，要兼顾将各种有害成分完全净化和保证发动机的性能。 常常几个装

置联合工作即可得到理想的低公害目的。如将电控点火提前角与电控汽油喷射结合使

用，使降低排污和燃油消耗量的有效措施。三元催化器与电喷或电控化油器配合，可

达最佳净化效果。

2.6.3 新能源

目前有些国家正在尝试研制低公害的清洁车，寻求新的能源和代用燃料，如甲醇

与汽油、柴油混合，可使燃料燃烧充分不冒烟，可以明显减少HC、CO的排放量，

抑制NO的产生；或使用液化石油气和氢气作燃料。电动汽车、太阳能汽车也是理

X

想的低污染车。

第19页(共34页)

3 柴油机的排放污染

3.1 柴油机的有害排放物及其危害

由于柴油机经济性较好，故障率较低，因此近年来车用柴油机得到大力发展。柴

油机排气中的有害成分包括CO、HC、NO、硫化物、微粒(只要是碳烟，还 包括油

X

雾、金属颗粒)等。由于混合和燃烧方式不同，与同功率的 汽油机相比，柴油机的 HC

和CO排放量要比汽油机少的 多，NO的排放 量几乎差不多，但柴油机的 排烟浓

X

度一直成为限制发动机功率的 突出问题。柴油机污染物的 总和占废气总量的 1%。

柴油机不同工况下有害物的排放量如表4所示。

黑烟平均排放量

运转工况 CO∕% HC∕×10 NO∕×10 SO∕×10 ∕

怠速 0 300～500 5070

-6-6-6-1

X2

20100 0.060.4

～～

加速 00.1 200 8001000

～～

等速 0 90150 2001000

～～

减速 0 300400 3050

～～

表4 柴油机不同工况下有害物的排放量

3.1.1 碳烟

碳烟不仅对视觉和嗅觉有不良影响，而且碳烟上常常粘附二氧化硫及致癌物质苯

并等有害物质，对人和生物都有危害。颗粒直径不同的碳烟对人体的影响不同，如表

2-2所示。一般柴油机排放出的颗粒以重量计，90%以上颗粒直径小于1um。而碳烟

颗粒越小，悬浮于空气中的时间也越长，最小的颗粒可在空气中停留达一周以上，这

就增加了这些颗粒与人体接触的机会，因此说柴油机碳烟的危害是很严重的。

第20页(共34页)

碳烟颗粒

直径／um 危 害

210 吸入气管后，可排出体外，对人体危害不大。

～

2 吸入后，将在肺部沉淀。

0.10.5 吸入肺部，导致肺气肿，还将引起皮肤病、致癌，危害最大。

～

表5 碳烟的危害

3.1.2 臭气

柴油机排气中令人讨厌的臭气由多种成分组成，除了臭氧、二氧化氮和二氧化硫

外，还有燃料中不完全燃烧的产物如甲醛和丙烯醛等。

3.2 柴油机排放污染物的形成机理

（一）HC的生成

柴油机排气中的HC是由原始燃料分解的燃油分子，或者是由重新化合的中间化

合物如醛、醇、酚等所组成。柴油机混合气成分是属于质调节，改变负荷是靠改变燃

油喷射量来实现的。柴油机HC的生成量、种类直接与柴油机负荷有关，HC的排放

量随负荷的增加、燃空比的增加而减少。燃空比(F/A)是混合气中燃料质量(㎏)与空气

质量﹙㎏﹚的比值。当柴油机负荷变化时，喷油量改变，而喷油量的变化就引起喷注

燃油的分布状况、沉积在壁面上的油量、气缸燃气压力和温度以及喷注持续时间的变

化。在怠速和极小负荷情况下，喷油集中在心部，贫油火焰外围区温度低，化合速度

慢，易产生未燃烃，HC的排放量很高。在喷油前缘的最外层，由于混合气过稀而不

能发火或维持燃烧，这一区域叫贫油火焰外围区。随柴油机负荷的增加，未燃烃随温

度的升高被氧化，未燃烃的排放量下降。但当温度十分高时，造成某些原始燃料分子

分解，在烃基和中间化合物之间发生再化合反应的可能性加大，因此HC排出物中较

重的HC组分增多。

（二）CO 的生成

柴油机排放的CO是燃料燃烧的中间产物，当燃烧继续进行时，CO与氧气及氧

第21页(共34页)

化物再化合生成二氧化碳；如果再化合时缺乏氧或氧化物，或燃烧温度低、滞留时间

短，不能完全化合，将产生CO。CO的形成与碳烟极为相似，都与有效氧含量有关，

结果使柴油机中CO浓度的变化也大致与碳烟成比例。

柴油机处于小负荷工况时，由于燃气温度低而且氧反应弱，CO的排放量较高。

负荷增加时，因为燃气温度高和再化合反应增加，CO排放量较低。当空燃比超过一

定界限时，不管温度是否增加由于氧的浓度低和反应时间短，再化合反应会减少，结

果随柴油机负荷的增加，CO的排放量增加。

怠速时，工作温度低，喷油速度慢，喷雾质量差，燃油燃烧不完全，CO排放量

高。CO排放量在某一转速时最低，当转速增加和减少时，CO排放浓度均增加。因

为对于一定的喷油提前角来说，只存在一个最佳转速，在此转速下，燃料燃烧完全，

CO浓度较低。

（三）NO的生成

X

同汽油机一样，NO是空气在气缸内燃烧温度高的条件下，氧与氮反应产生的。

X

柴油机排气中的氮氧化合物主要是NO。当NO随排气进入大气后，NO又氧化为二

氧化氮。负荷增加，燃空比增加，NO浓度也增加。NO浓度达到最大值后，再增

XX

加空燃比，NO浓度反而下降，这是因为当空燃比随负荷增加时温度上升，因而NO

XX

浓度上升。当达到NO排放最大值后，再增加空燃比，NO浓度反而下降，这是因

XX

为当空燃比随负荷增加时温度上升，因而NO浓度上升。当达到NO排放最大浓度

XX

时，即使空燃比增加，温度已不是决定因素，这时NO的浓度取决于氧的浓度，由

X

于空燃比增加，氧的浓度减少而使NO浓度下降。

X

实验表明值喷式柴油机NO浓度在中速时达最大值；预燃式柴油机在高速时，

NO浓度有所升高。由此可见，柴油机的负荷、转速直接影响NO的排放量。

X

3.2.1 柴油机的排烟

柴油机排出的微粒量很大，约为汽油机的50倍，微粒中的主要物质是碳烟。柴

油机的排烟分为白烟、蓝烟、黑烟三种，不同烟色的形成原因不同。

﹙一﹚白烟

白烟是直径1,3um左右的微粒，一般在寒冷季节，冷起动和怠速工况时产生，此

时气缸中温度较低，着火不良，燃油不能完全燃烧，未燃燃油和润滑油以液滴状排入

大气形成白烟。当气缸磨损后，窜气、窜油现象增加，白烟也增多。待暖机后，柴油

第22页(共34页)

机正常工作，白烟随即消失，因此改善柴油机的起动性能可减少白烟的排放量。

﹙二﹚蓝烟

蓝烟是比白烟小的微粒，颗粒直径在0,4um以下，是燃油或润滑油没有燃烧或部

分燃烧而处于分解状态的微粒。这种微粒由于蓝色光的折射而成为蓝色。在柴油机尚

未预热或低负荷运转时，由于这时燃烧室温度较低，燃烧不良，部分燃料未能完全燃

烧，已蒸发的燃油再凝结而呈微粒状态，此时易排出蓝烟。由于蓝烟中同时有燃烧不

完全的中间产物﹙如醛﹚排出，因此有刺激臭味。

白烟与蓝烟并无本质区别，都是液态微粒，但直径大小不同，对不同颜色的光线

产生反射时显示蓝色或白色。

﹙三﹚黑烟

柴油机在汽车加速、爬坡及超负荷时，经常冒黑烟。黑烟有臭味，并形成烟雾。

柴油机处于大负荷工况时，由于燃烧室温度高，喷入的燃料多，混合气形成不均匀，

不可避免的出现局部区域空气不足，燃油在高温缺氧的条件下易于裂解、聚合形成黑

烟。黑烟是一种聚合体，85%以上是碳，含有少量的氧、氢、灰分和一系列多环芳香

烃化合物，其成分随柴油机负荷的不同而有所不同。

无论何种燃烧室，随负荷的增加，排烟量均增加。而转速对排烟量的影响却因燃

烧室的不同而不同，涡流室的排烟量低于直喷式燃烧室。涡流室随转速的升高排烟量

减小；直喷式燃烧室随转速的提高，排烟量上升。故使用涡流室在高速大负荷下工作

时，排烟量较直喷式燃烧室小。

黑烟的形成与柴油机混合气的形成和燃烧速率有密切关系，因此凡能提高混合气

形成和燃烧速率的措施，均能减少黑烟的排放量。

3.2.3 臭味的生成

柴油机排气中的HC，是形成柴油机特有排气味道的主要成分。排气中HC的有

些成分即使在很低的浓度下，亦具有强烈的臭味。排气臭味有两种，一种是“煤油味”，

它是有几种芳香族氢化合物如烷基苯、烷基萘所引起的；第二种是焦烟味，是有部分

氧化的碳氢化合物所造成的。除此之外，二氧化硫也是重要的臭味物质。

臭味的强度随柴油机负荷的增加而增强，与转速没有明显的关系。由于臭味主要

是由燃油燃烧的中间产物引起的，因此最有希望减少排气臭味的措施是降低柴油机

HC的排放。

第23页(共34页)

3.3 影响柴油机排污的因素

3.3.1 燃料

当燃料的十六烷值相同时，芳香烃燃料比烷烃燃料易生成碳烟，这是由于碳烟是

燃料在高温时缺氧脱氢所致，而芳香烃特别是双环芳香烃容易发生脱氢反应，也就易

生成碳烟。如果燃料中重馏分和芳香烃成分增多，排烟量也就增加。

车用柴油机所用柴油的十六值在30~50范围内，提高十六烷值，会使燃料的稳定

性下降，燃烧过程中容易分解，碳的形成速率较高，烟度明显增加。但降低十六烷值

却使柴油机工作粗暴，发活性下降，导致低负荷时蓝烟增加，并且使用低十六烷值的

柴油，由于发火延迟期较长，燃气温度较高，会产生较多的NO，因此降低十六烷值，

会使氮氢化合物的排放量增加。

3.3.2 喷油提前角

直喷式柴油机在其它参数不变的情况下，加大喷油提前角，可以使滞燃期增长，

更多的燃料在着火前喷入混合，加快了燃烧速度，并较早的结束燃烧过程，所有这些

因素可使排气的温度下降，同时较长的滞燃期加快了燃烧速度，使CO浓度下降很多。

但提前喷油加长了滞燃期，一方面更多的燃油被空气带走，产生较宽的贫油火焰外围

区；另一方面撞击到壁面上的燃油增加，使HC增加。过早喷油也会引起较大的燃烧

噪声和较高的氮氧化合物排放量。因此减少喷油提前角，延迟喷油是降低柴油机氮氧

化合物排放量的有效措施，在柴油机排污控制上得以广泛应用。但延迟喷油必将引起

柴油机排烟量增大，使柴油机的动力性、经济性下降。

3.3.3喷油系统

提高喷油初速度，缩短喷油持续时间，则滞燃期内喷入的油量增加，排烟量减少。

消除滴漏也可减少排烟量，因为滴漏时喷射压力不足，混合气雾化程度和穿透能力都

恶化，使排烟量增加。

孔式喷嘴密封锥面前端压力室的容积愈小，则HC浓度越低，而对经济性、排烟

量和氮氧化合物浓度无影响。因为燃料在该处高温膨胀和汽化，滞留在此处的燃油，

由于在晚期进入燃烧室，以致于在高温废气中不能完全燃烧，因而产生较多的HC。

试验表明，加大柱塞直径，提高喷油速率，从而允许喷油有一定延迟，可以使氮

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氧化物浓度下降，同时CO的浓度也降低。加大喷孔孔径，减少喷孔数目也能降低氮

氧化物浓度。

3.3.4燃烧室

实验证明，预燃室式燃烧室的HC和CO排放量都叫直喷式燃烧室低，因为两次

燃烧时的燃烧涡流使混合气良好的混合，在主室中避免了局部缺氧的不利条件，因而

排放量相对较低。

分隔式燃烧室的氮氧化合物排放量一般比直喷式燃烧室低1∕3~1∕2，但分隔室

燃烧室的热效率较低。

3.3.5进气系统

改进进气系统，增大进气量都有助于碳烟的生成。采取废气涡轮增压，可提高进

气压力，使整个循环的平均燃气温度提高，若空燃比不变，由于氧反应加快，HC和

CO浓度都下降。若空燃比增大，则HC、CO浓度更低。如果废气涡轮增压不带中冷，

由于进气温度高等原因，提高了最高燃烧温度，使NO排放量增加；若带中冷，进

X

气压力增加，NO浓度下降。因此中冷增压，不仅可降低排烟量，改善油耗，而且使

X

NO的排放量降低，且不致使柴油机功率下降，是高功率车用柴油机净化的一个最好

X

办法。

进气涡流使混合气混合良好，加速了再化合反应，因式柴油机，当涡流强度加强

时，NO浓度增加，这是由于改善了混合，使反应速度加快，气缸内燃烧温度提高的

缘故。

CO的排放量与烟度有一定关系，尤其在柴油机处于高负荷工况时，两者同时增

长。当采取一定措施控制柴油机的烟度时，CO的浓度就得到限制。

3.4 柴油机排放控制措施

3.4.1机内净化

改进燃烧室的形状和尺寸，改善进气系统，加强进气涡流，合理地控制喷油时刻

和喷射率，都可降低碳烟的排放量。延迟喷油和采用废气再循环可降低NO的排放

X

量。采用增压中冷是降低NO和排烟量的合理途径。

X

3.4.2机外净化

第25页(共34页)

（一）碳颗粒捕集器

利用蜂窝状陶瓷过虑器捕集柴油机排气中的碳颗粒，并通过燃烧将其除去是一种

有效的排气净化方式，但目前还存在使用反复再生过滤器会引起破损的问题。

（二）催化器

目前，柴油机上用于净化CO与HC的氧化催化法已经比较成熟，因为柴油机的

过量空气系数比较大，不需像汽油机那样喷射二次空气就可取得足够的氧使CO、HC

氧化。但柴油机不像汽油机那样排气中具有相当量的还原气体(CO和HC等)，对NO

X

进行还原催化比较困难，因此尚未实用。

催化剂温度对催化剂的净化率起决定作用。在柴油机的各种使用条件下，催化剂

温度主要受排气温度的影响，而排气温度又随柴油机负荷变化，CO、HC的净化率随

负荷的增加而迅速升高，因此应将催化器安装得尽量靠近排气支管，并尽量避免柴油

机在怠速下长期运转。

柴油机排气中的碳粒、焦油等易附着在催化剂表面，使其活性降低，但是柴油机

CO、HC的排放量很少。有关排放法规制定得比较晚，净化措施不够成熟，有待继续

研究改善。

第26页(共34页)

4 未来汽车尾气控制与发展趋势

由于汽车运行严重的分散性和流动性, 因而也给净化处理技术带来一定的限制。

除了开发在机内净化技术外, 还要大力开发机外净化处理技术。

一是控制技术, 主要是提高燃油的燃烧率, 安装防污染处理设备和采取开发新

型发动机; 二是行政管理手段, 采取报废更新, 淘汰旧车, 开发新型的汽车( 即无

污染物排放的机动车) , 从控制燃料使用标准入手。

4.1 汽车燃油的改用

（一）采用无铅汽油,以代替有铅汽油,可减少汽油尾气毒性物质的排放量。

首先应抓汽车油的改用。以无铅汽油代替四乙基铅汽油。这种汽油是用甲荃树丁

醚作渗合剂，它不仅不铅，而且汽车尾气排出的一氧化碳、氮氧化合物、碳氢化合物

均会减少。目前，我国为了减少汽车尾气排放量，改善城区大气环境质量，国家规定

从1999年7月1日起在全国范围内根本上使用含铅汽油。2000年7月1日起，市场

根本上出售有铅汽油。因有铅汽油中，它加入了一种抗爆剂――四乙基铅，它具有很

高的挥发性，甚至在0摄氏度时就开始挥发，而挥发出的铅粉末，以蒸气及烟的动工

存在空气中。但铅的污染程度与交通密度（每小时通过的车辆数）以及汽油中铅的含

量有密切关系。虽然我国城市的交通密度比发达国家的密度低，但有铅汽油燃烧带来

的铅的污染程度不可忽视。因铅是一种蓄积毒物，它通过人的呼吸、饮水、食物等途

径进入人体。对人体的毒性作用是侵蚀造血系统、神经系统以及贤脏等。诸如对血管

系统、生殖系统以及癌症等毒性作用也可能发生。

（二）掺入添加剂, 改变燃料成分。

汽油中掺入15%以下的甲醇燃料, 或者采用含10%水份的水- 汽油燃料, 都能在

一定程度上减少或者消除CO、NOx、HC 和铅尘的污染效果。

（三）选用恰当的润滑添加剂- 机械摩擦改进剂。

在机油中添加一定量( 比例为3%- 5%) 石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯粉末等固

体添加剂, 加入到引擎的机油箱中, 可节约发动机燃油5%左右。

（四）采用绿色燃料同样可减少汽车尾气有毒气体排放量。

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用“植物柴油”, 按照比例掺入到普通柴油中, 可供柴油汽车之用。它可大大减

少发动机工作时排放的硫化物、碳氢化合物、一氧化碳和烟尘。据美国的俄亥俄州某

研究所用豆油与甲醇、烧碱混合，然后去除其中的甘油，从而可获得“大豆些油”。

用“大豆柴油”，以3∶7的比例掺入到普通柴油中，可供柴油汽车之用。它可大大

减少发动机工作时排放的硫化物、碳氢化合物、一氧化碳和烟尘。故誉作绿色染料。

（五）采用多种燃料作为汽车燃料来源。

随着科学技术的发展和计算机的广泛应用，确保环境保护法规的实施和节能措

施：汽车中可广泛使用新的配方汽油、电力、压缩的天然气体、太阳能以及生态燃料

的蓄电池等等。然而在这种汽车上装上电脑，不断在行驶中早先调拨组合，以使汽车

发挥最佳性能。采用计算机控制点火系统，以便对发动机的不同工况作出快速反应，

可取得最佳 燃料经济性和发动机动力性能，可减少尾气对大气的污染。

（六）节约能源, 有利环境, 大力推广车用乙醇汽油。

根据有关专家指出，开发乙醇代替汽油，即节约能源，又可消化陈粮，使汽车排

出的有害汽体减少，是一项有利于保护环境和资源的新课题。如果按照1:9的乙醇汽

油配比，用20万吨乙醇，可配出约200万吨的乙醇汽油，200万吨的乙醇只消耗粮

食70万吨。因此，发展、开发使用专用乙醇汽油可解决储存粮食的转化问题，又可

以在一定的程度上代替汽油，缓解我国原油供应的紧张状况。因乙醇是一种小麦、玉

米等原料生产的变性燃料乙醇和汽油以一定的比例混合而成的汽车燃料，已经列入

“十五”发展计划，它与纯汽油比较，汽车尾气中一氧化碳量可降低1/3左右，碳氢

化合物降低13.4％。此计划推广使用，将对改善城市大气污染，保障人民健康起到

重要作用。

4.2 汽车发动机内外部的调试

（一）减少喷油提前角, 可降低发动机工作的最高温度( 1500 摄氏度) , 使NOx

的生成量减少。

（二）改善喷油器的质量, 控制燃烧条件( 燃比、燃烧温度、燃烧时间) , 可使

燃料燃烧完全, 从而可减少CO、HC 和煤烟。

发动机外部尾气净化措施即汽车尾气由原有毒气体, 变成为无毒气体, 再排放

到大气中。从而可减少对大气环境的污染。采用催化剂，将CO 氧化成CO2, HC 氧化

成CO2 和H2O, NOx 被还原成为N2 等；水洗，通过水箱使汽车尾气中的碳烟粒子经

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过水洗和过滤及蒸气的淋浴, 可粘住碳粒上的有毒物质, 使碳粒子胀大而给予去除。

4.3 发动机内部净化处理措施

（一）正曲轴箱通气系统的设计把从汽缸窜入曲轴箱的气体( 主要是未燃气体)

再循环进入进气歧管, 使其再次燃烧, 改变了过去将其直接排入大气所造成的污染。

（二）排气再循环设计，发动机排气口用控制阀与进气歧管相连接,使排出的气体

经过再次循环, 以降低氮氧化物的排放量。

（三）蒸发排放控制系统的设计，将化油器浮子室中的汽油蒸发汽引入进气系统,

而将油箱中的蒸发汽引入储存系统,可大大减少污染物的排放。

4.4 加强行政管理，减少和消除汽车尾气对大气环境的污染

（一）淘汰旧车，采取报废迎新。

(二)严格执行国家质量技术标准，控制燃油标准。按国家规定，不合质量的燃油

不能使用，市场上不准出售低劣的燃油。

（三）实行车辆分流行驶。城市人口稠密区域，交通密度高，汽车尾气的排放在

某一时间又比较集中，故会引起该地区域在某一时间内，大气污染的程度会急剧增加，

造成危害人类的健康。这时可采取汽车分流行驶。一方面可解决交通堵塞、乘车难；

另外还可使该局部区域大气环境污染程度有所减少，更好地贯彻大气环境质量标准的

执行。

（四）开辟地铁，施行电力牵引行驶，尤其在大城市人口稠密的地区，开辟地下

通道，同时可解决乘车难问题以及减少大气环境污染。

（五）今后现代化的城镇建设，还应考虑自身的循环、多功能的结构形式合理设

计城市居民的日常生活完全以步代车，汽车只用在城外，城内的风能、太阳能、循环

水等的高效利用也能使人们在很大程度上摆脱污染和不可再生资源的浪费。6、加强

和提高人们对保护环境的意识，从自已做起。

我国在2007年和2010年分别实施国家第三、四阶段机动车排放标准。就每台发

动机而言，每实施一个新阶段排放标准，其单机污染物排放量就会降低30%以上。记

者从此间举行的全国环保科技大会上获悉，到2010年，我国生产汽车的排放控制技

术水平与国外先进水平差距有望由2000年的8年缩短到5年。环保总局科技标准司

相关负责人给我们算了一笔账，若按计划实施这两项标准，从2008年到2012年，仅

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道路车辆就将减少氧化氮排放量180万吨、碳氢化合物220万吨、一氧化碳1600万

吨，将给社会带来重大的环境效益，并将进一步推动技术升级，缩短与国际先进水平

的差距，增强国际竞争力，有利于相关产品出口。

“与国外先进水平相比，我国生产汽车的排放控制技术水平差距将由2000年的

8年缩短到2010年的5年。”这位负责人说。我国机动车行业近年来发展迅猛。最

新数据显示，中国已成为世界第三大汽车生产国，年产量超过500万辆，保有量近

3300万辆。以颁布和实施机动车污染物排放标准为标志，我国的机动车污染防治工

作始于20世纪80年代。1999年，国家环保总局制定了车用汽油有害物质控制标准

和相当于欧洲1号和欧洲2号排放法规的国家第一、二阶段轻型汽车和重型车用压燃

式发动机排气污染物排放标准，使我国的汽车污染物排放标准的控制水平向前推进了

20年。

4.5 催化剂降低汽车尾气污染

在目前科技水平还没达到一定的水平情况下，降低尾气污染仍是重中之重，这就

要求我们降低尾气的污染。稀土金属因其独特的物化性质，在汽车尾气净化方面起着

重要的作用。净化汽车尾气的催化剂附着在载体上，装在汽车排气管内，借助排气温

度和尾气中的氧浓度，将尾气的有害物质氧化还原，使其转化为无害气体。而稀土能

够提高催化剂载体的热稳定性和机械强度，使催化剂及载体在不断受到汽车颠簸震

动，高温气流的冲刷及腐蚀等多种异常严酷的工况条件下，承受住考验。同时稀土还

能够提高催化剂的储氧能力，保证最大限度地发挥催化剂的作用。

在我国大中型城市，特别是在北京、上海、广州等地，汽车尾气排放已成为主要

的大气污染源。在北京市大气污染物排放总量中，平均有83％的一氧化碳,74％的碳

氢化合物，以及41％的氮氧化物是由汽车尾气排放形成的。解决汽车尾气排放污染，

到目前为止，国内外公认最有效的治理办法是电喷加装尾气净化器，而净化器的核心

技术是催化剂。国外主要采用贵金属作为催化剂，但即使是贵金属催化剂，在其基底

的分散层里，也需加一定量的稀土以稳定氧化铝的高温相。这就是美国的汽车尾气催

化剂虽然以贵金属为主，为什么其稀土在汽车尾气催化剂方面用量仍然很大的原因之

一。

稀土是我国最丰富的资源之一，其储量和产量在世界上都排名第一，但稀土用量

在世界上却位列第二，在稀土用量第一位的美国，汽车尾气催化剂是稀土原料的最大

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用户。我国稀土在汽车尾气净化领域中的应用有待进一步开拓。

另外，对稀土在汽车尾气污染控制方面的应用，除了在净化器的核心技术催化剂

中的应用外，电喷系统中的氧传感器也是以稀土为主要材料制备而成的。由于电喷在

发达国家的汽车中已基本普及，而电喷必须有氧传感器才能构成闭环控制系统。这样，

氧传感器的应用使得稀土用量又占一部分，这就是美国在汽车尾气污染控制方面有

11000吨稀土用量的另一个原因。

我国稀土催化研究起步较早，产业化进程有待加强。我国自20世纪70年代便开

展了汽车尾气稀土催化剂的研究。在采用稀土部分或全面代替资源短缺的贵金属用于

汽车尾气净化的研究方面居世界前列，用稀土氧化物完全或部分代替贵金属来担当催

化剂的活性组份，使其具有良好的活性和较好的热稳定性，而且还有一定的抗硫、铅

中毒能力，在寿命试验中已达5万公里以上，已基本具备向工程化、产业化转化的条

件。目前与国外产品的主要差距表现在净化器的寿命、部分硬件技术、总装集成技术

及与不同车型的匹配技术等方面。

治理汽车尾气污染是一项综合性的技术，采用汽车尾气催化净化器是不可缺少的

一环。目前，用于机外净化的汽车尾气催化转化器在发达国家已普遍应用。在全球约

6亿辆汽车中，有2.5亿辆车安装了汽车尾气催化转化器。1995年以来，由于未来市

场潜力的驱动，国内能拿出汽车尾气催化转化器样品的生产厂家已有100余家。如桂

林利凯特、无锡力达、山西净土、北京蓝天、上海高科等。但因生产规模、技术问题

或市场问题等原因，迄今只有10余家可以正式生产，规模尚不到每年200万套的生

产能力。

我国已于2000年1月1日起执行新的尾气排放标准GB14761－1999，所有机动

车只有采用电喷加装三元催化转化器才能达到新的排放标准。随着我国汽车工业的迅

速发展，以及有关政府部门和公众对环境保护的日益重视，适合我国国情的汽车尾气

排放净化技术和产品的市场已开始形成。显然，这部分市场的启动将带动我国稀土应

用新领域的发展。

到2000年底，我国汽车保有量已近1600万辆，另外，还有柴油车650万辆，摩

托车4500余万辆。根据中汽总公司行业预测和国家信息中心预测，今后10～15年中，

我国汽车保有量将以年平均9％的速度增长。到2010年，我国汽车保有量将达到4000

万～5000万辆。显然，这将使我国汽车尾气排放与环境保护之间的矛盾更加尖锐，

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对促进我国稀土汽车尾气催化剂的研究和发展有一定的推动力。

在稀土汽车尾气催化剂应用过程中，目前存在的问题主要有以下几个方面：

（一）我国目前化油器车仍占90％以上，因此，从汽车尾气治理的技术路线上看，

安装三元净化器还不完全具备条件。

（二）虽然我国基本实现汽油无铅化，但目前的汽油质量与国外比，仍存在一定

差距。据石化专家介绍，我国要在全国推广使用符合欧洲１号排放标准的车用汽油，

尚需10年左右的时间，特别是降低汽油中硫、铅等有害杂质的技术还不过关。

（三）从环保法规方面考虑，对大气法及有关的机动车排放法规，应进一步加强

实施力度。另外，城市法规、地方法规与国家法规之间的协调也尚需努力。

（四）从管理角度看，目前政府各部门之间尚需进一步加强协调，特别是科技、

计划、生产、环保、公安、交通等部门的协调对扩大我国稀土资源的应用、发展环保

产业、加强城市大气污染控制等具有重要意义。

（五）从尾气治理的技术方面看，目前有关稀土催化剂的低温活性、富氧环境中

的还原性能、催化剂寿命、载体的强度等方面还应开展进一步的技术攻关；关于汽车

尾气净化器部分硬件技术、催化转化器总装集成技术及与不同车型的匹配技术等方面

与国外产品有一定差距；研究部门、开发部门和产业化部门协调不够，大专院校和研

究院所的结合有待进一步加强；现有的几家小规模的汽车尾气净化器生产厂家对稀土

催化剂的开发力量和评价力量不足，导致产品的更新换代速度很慢。

（六）最后，围绕国内机动车尾气治理这块年销售额达数十亿元的、巨大的、潜

在的市场，无论从研究开发的拨款资助方面，还是产业化的贷款支持方面，国家应进

一步重视，加强产业化基础建设和市场培育。

（七）稀土纳米催化材料前景诱人

纳米催化材料是纳米材料发展的一个重要领域。传统的汽车尾气净化催化材料是

在陶瓷载体表面涂上一层三氧化二铝粉体材料作为分散层，再在分散层表面涂上一层

催化剂材料作为活性层。将分散层和活性层的材料制备技术开发成纳米表面材料技

术，可明显改善汽车尾气催化剂的性能，提高了汽车尾气净化器的寿命。

与传统催化材料相比，稀土纳米催化材料的催化活性提高主要原因是这类纳米材

料提供了庞大的比表面积，产生了高扩散的通道，使催化反应活性点大大增加。另外，

在蜂窝陶瓷载体材料表面制备新的稀土纳米催化材料层，使这种复合材料体系既有纳

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米材料本身的性质，同时通过纳米颗粒与基体的界面耦合，又产生一些新的效应。从

成分上看，新形成了纳米晶格的复合稀土氧化物；从结构上看，在载体表面新形成了

一层含稀土的无序介孔结构的表面层，使稀土纳米催化材料体系产生一种立体催化的

效应。

由于纳米材料所表现出的与传统材料不同的性能，向人们展示了巨大的应用前

景。充分利用我国丰富的稀土资源，支持开发新技术、新成果，对于今后纳米固体材

料的发展和应用，对于各种新技术领域的发展都具有十分重要的意义。 “十五”期

间，国家将大力发展环保产业；同时2008年我国也明确提出了“绿色奥运”的环保

口号。如何发挥我国的稀土资源优势，大力开发稀土在汽车尾气净化催化剂领域中的

应用，在带动我国稀土产业的发展，治理城市汽车尾气排放产生的大气污染，以及实

现社会、经济的可持续发展等方面具有重要意义。

4.6 未来汽车发展的方向

在未来的汽车产业的发展过程中，新能源车被确立为战略新兴产业。国务院审议

并通过了《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》，确定战略性新兴产

业将成为我国国民经济的先导产业和支柱产业。据了解现阶段，节能环保 新一代信

息技术、生物、高端装备制造、新材料和新能源，汽车七个产业被重点培育，加快推

进。《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》提出，对七大产业加大财

税金融等政策扶持力度，引导和鼓励社会资金投入，并设立战略新兴产业专项资金。

而《汽车与新能源汽车产业发展规划》有望在年内出台。有消息称，该《汽车与新能

源汽车产业发展规划》草案的主要内容包括四个方面：新能源汽车扶持的主改方向放

在纯电动车上，继续关注燃料电池汽车；混合动力汽车承担汽车行业节能减排的重要

角色，国家将安排相应政策予以支持，包括对新能源汽车的相关税收或减或免；重点

扶持自主电动汽车零部件；完善新能源汽车的准入制度，规范市场竞争。

北京技术质量监督局近日透露，北京市已在全国率先制度出电动汽车充电标准，

提出了该市在建设电站选址的要求以及充电站的基本功能，充电站的构成以及充电站

应符合的技术要求，明确了充电站的施工和验收标准。据介绍今年年底前，北京市将

有300辆纯电动公交车和1000辆纯电动环卫汽车正式投入使用，还有纯电动出租车

进行示范运营。

我国新能源汽车取得了长足发展，中国的新能源汽车产业发展是与世界同步的。

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我国在未来的汽车发展中，混合动力节能汽车代替传统汽车已成为共识，并确立了节

能与新能源汽车发展的战略。节能与新能源已成为各个国家汽车工业未来的发展方

向，对比分析新能源与节能汽车的发展战略，是制定和实施相关措施，促进我国新能

源汽车发展的重要组成部分。