汽车环境污染与防治对策

《汽车的环境污染及防治对策》首先介绍了汽车（包括传统燃油车、电动汽车和燃料电池汽车）生命周期内的环境危害、环境污染物的产生机理、排气污染物的测量及评价方法、减少污染物生成和排放的方法；其次，介绍了我国轻型汽车国6（GB 18352.6-2016）、重型车国6（GB 17691-2018）以及欧6排放标准、美国环保署Tier3标准、日本“次期”排放标准；再次，介绍了传统汽车针对上述排放法规的污染物控制技术，重点介绍了GDI汽油车及清洁柴油车排气污染防治的新技术；最后，介绍了汽车环境污染的全生命周期评价方法，分析了汽车生命周期内环境污染的影响因素及其防治方法，并对电动汽车进行了案例分析。本书可作为高等学校车辆工程、载运工具运用工程(汽车)、动力机械及工程、环境工程等专业本科生及研究生“汽车排放与控制”“环境工程”“内燃机排放与控制”“交通污染与控制”等课程的教材或教学参考书，也可作汽车、内燃机、交通、环境保护和化工等行业工程技术人员的参考书使用。

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李兴虎，北京航空航天大学教授，车辆工程和新能源工程专业博士生导师，主要研究方向为汽车环境保护技术、汽车内燃机燃烧污染及控制等，主持过的科研项目有国家重点研发计划项目、国家科技支撑计划子项目、教育部高等学校骨干教师资助计划项目、北京市科技新星计划项目、北京市重点学科建设子项目等二十余项科研项目。前言：汽车通常指由动力驱动，具有四个或四个以上车轮的非轨道承载车辆。传统燃油汽车的驱动动力为汽油或柴油发动机，汽油或柴油发动机是一种在发动机燃烧室内使燃料与空气发生燃烧反应，将燃料的化学能转变成热能，再通过曲柄连杆机构把热能转变为机械能的机器。传统燃油汽车用燃料的主要成分为碳和氢两种元素，碳氢燃料燃烧的主要产物为水和二氧化碳，以及少量和微量的一氧化碳、氮氧化物、颗粒物和碳氢化合物等。因此，排放二氧化碳和少量空气污染物是传统燃油汽车的固有特性。为了防治传统燃油汽车带来的空气污染问题，从20 世纪60 年代开始，美国、欧盟和日本等先后制定了汽车排放标准，我国也在20 世纪80 年代初制定了汽车排放标准。随着全球汽车保有量的增加和人类对环境质量要求的不断提高，各个国家或地区的汽车排放标准不断变得严格，特别是近年来实施的汽车排放法规，对汽车排气污染物的要求空前严格，使传统汽车面临严峻挑战。2014 年3 月美国环保署(EPA)发布了关于机动车排放及汽油的Tier3 标准，从2017 年开始逐步实施，2025 年全面实施。2018 年日本开始实施“次期”汽车排放标准, 并采用全球轻型汽车测试循环（WLTC）。欧盟从2014 年9 月1 日起实施欧6 排放标准，从2016 年4 月开始采用实际道路排放（RDE）试验监测新车的NOx ，从2017 年9 月开始新车型采用WLTC 测量汽车排气污染物。我国轻型汽车国6（GB 18352.6—2016）和重型汽车国6（GB 17691—2018）标准分别于2016 年12 月23 日和2018 年7 月13 日发布，并于2020 年7 月1 日和2019 年7 月1 日实施。另外，1997 年12 月在日本京都通过的《联合国气候变化框架公约》的《京都议定书》开始生效，导致部分国家或地区限制传统燃油汽车二氧化碳排放的法规逐步出台。2015 年12 月12 日，巴黎气候变化大会上通过的《巴黎协定》则为2020 年后全球应对气候变化行动做出了更为具体的安排，致使汽车燃料燃烧的正常产物二氧化碳的排放量也成为限制对象。这一系列排放法规及其相关政策的实施，致使传统燃油汽车面临的环境污染问题更加突出。对传统燃油汽车“行驶区域”进行限制的地方法规时有耳闻，其挑战是空前的和攸关生死存亡的，在一些国家或地区甚至设置了停止传统燃油汽车销售的时间表。值得欣慰的是传统汽车行业不负众望，开发出来一系列应对严格的环境污染物和温室气体排放标准的燃油汽车技术。另外，石油勘探和开采技术也取得了长足进展，石油的探明储量和可开采量不断增加，大幅度推迟了对石油枯竭日期的预期；加上传统燃油汽车经过改进或重新设计，易于使用多种气体及生物等新型可再生燃料。因此，认为传统燃油汽车很快退出汽车市场的观点过于悲观，传统燃油汽车节能、减排潜力巨大，需要不断挖掘和开发。汽车排放法规及其相关政策的实施，也促进了从根本上解决传统燃油汽车的能源供给问题和环境污染问题相关研发工作的开展。行驶过程中无排放污染物的电动汽车和燃料电池汽车等相关技术的研发成为近20 年来汽车行业开发的重点和热点，并取得了前所未有的进步，在部分国家或地区，电动汽车和燃料电池汽车的年销售量快速增加。为了使从事汽车行业的工程技术人员和高等院校相关专业（如汽车工程、内燃机工程和汽车运用工程等)的师生等及时了解汽车行业的上述变化与技术进展，笔者结合20 多年来讲授“汽车环境污染与控制技术”相关课程的经验和研究心得，编写了此书。本书从汽车本身的污染物控制技术、汽车使用者、宏观环境政策制定者、交通和汽车管理者等多角度论述了减少和防治汽车生命周期内环境污染的方法与技术，故将此书定名为《汽车的环境污染与防治对策》。该书首先介绍了汽车（包括传统燃油汽车、电动汽车和燃料电池汽车）生命周期内的环境危害、环境污染物的产生机理，以及排气污染物的测量、评价方法和减少污染物生成、排放的方法；其次，介绍了我国轻型汽车国6 标准（GB 18352.6—2016）、重汽型车国6 标准（GB 17691—2018）、欧6排放标准、美国环保署Tier3 标准和日本“次期”排放标准；再次，介绍了传统汽车面对上述排放法规的污染物控制技术，重点介绍了GDI 汽油车及清洁柴油车排气污染防治的最新技术；最后，介绍了汽车环境污染的全生命周期评价方法，分析了汽车生命周期内环境污染的影响因素及其防治方法，并对电动汽车进行了案例分析。本书编写过程中，注重运用一分为二的辩证观点，在介绍汽车环境污染控制新技术优点的同时，又指出其不足。力图使读者在潜移默化中掌握辩证分析方法，学会从不同角度对新技术和方法、技术方案进行全面分析的研究方法。另外，笔者对该书的章节和内容进行了反复推敲，特别注重内容的新颖性，力求对最新的汽车环境污染控制技术和未来的发展趋势进行详细、全面、系统和深入介绍；对章节顺序的安排采用了由简单到复杂，逐步深入的结构体系；力图使该书图文并茂，易读、易懂和易用。本书在编写过程中引用了大量有关文献和部分网上资料，借此机会谨致谢意。本书的主要内容曾在北京航空航天大学2018 年春季本科生课程“汽车排放与控制”教学中进行了试用，部分内容在北京航空航天大学2017 年和2018 年秋季的研究生课程“汽车排放与检测技术”教学中进行了试用，梳理了结构体系，弥补了疏漏与不足。初稿完成后，笔者的研究生胡守信和刘海峰同学对初稿进行了试读，改正了多处录入错误。在向化学工业出版社提交书稿之前，笔者对书稿进行了多次修改与校对，但由于笔者水平所限，疏漏之处仍然在所难免，敬请各位读者特别是选用该书作为教材或主要参考书的教师多提宝贵意见。另外，使用本书作为“汽车环境污染与控制技术”“汽车排气污染与控制”等课程教材的主讲教师可与笔者联系（E-mail：[email protected]），索取教学用复习思考题及PPT 文件等资料。北京航空航天大学

★介绍了汽车（包括传统燃油车、电动汽车和燃料电池汽车）生命周期内的环境危害、环境污染物的产生机理、排气污染物的测量及评价方法、减少污染物生成和排放的方法；★解析了我国轻型汽车国6（GB 18352.6-2016）、我国重型车国6（GB 17691-2018）、欧洲欧6排放标准、美国环保署Tier3标准和日本“次期”排放标准；★阐述了传统汽车针对新排放法规的污染物控制技术，重点介绍了GDI汽油车及清洁柴油车排气污染防治的新技术；★说明了汽车环境污染的全生命周期评价方法，分析了汽车生命周期内环境污染的影响因素及其防治方法，并对电动汽车进行了案例分析。