（2）HC在柴油机中的生成机理
由于柴油机是扩散燃烧，混合气的形成和汽油机不同，缝隙中为空气，因而缝隙效应并不明显，燃油在燃烧室内的停留时间比汽油机短，这是柴油机HC排放低于汽油机的主要原因。当然，如果燃油喷雾特性与汽缸内气流运动特性匹配不好，使得燃油被喷射到壁面上，也会由于吸附和淬熄效应，造成HC排放增高。一般柴油机中产生HC的主要原因是混合不均匀、在燃烧过程后期低速离开喷油器的燃油混合及燃烧不良所致。
（3）HC对人体健康的危害
碳氢化合物（HC）对人体健康有直接的影响。在排出的HC中，饱和烃一般危害不大，如排出的HC中，甲烷气体无毒性，乙烯、丙烯和乙炔主要会对植物造成危害；但是不饱和烃却有很大的危害性，如排出的HC中，苯是无色气体，但有特殊气味，特别难闻，可引起食欲不振、体重减轻、易倦、头晕、头痛、呕吐、失眠、黏膜出血等症状，也可引起血液变化，红血球减少，出现贫血，还可以导致白血病。而排出的HC中甲醛、丙烯醛等醛类气体，同样会对人的眼、鼻、呼吸道和皮肤有强刺激作用，当浓度超过l×10-6时，会引起结膜炎、鼻炎和支气管炎等；浓度超过2.5×l0-5时，会引起头晕、恶心；超过1×10-3时会引起急性中毒。在排出的HC中的多环芳香烃，即苯并芘及硝基烯，是一种较强的致癌物。烃类成分还是引起光化学烟雾的重要物质。
4.颗粒物
颗粒物是指在温度不超过325K（25℃）的稀释排气中，由规定的过滤介质上收集到的所有物质（即排气成分）。
对装压燃式发动机的汽车，排气污染物除气态污染物外，还有颗粒物。
燃烧室排放出的颗粒物有三个来源，其一是不可燃物质；其二是可燃的但未进行燃烧的物质（燃料和润滑油成分）；其三是燃烧生成物。燃烧过程中排出的颗粒物质组成中大部分是固态碳，火焰中形成的固体碳粒子称为炭黑。炭黑可以在燃烧纯气体燃料时形成，但更多的则是在液体燃料燃烧时形成。颗粒物质的组成中除炭黑外还有碳氢化合物、硫化物和含金属成分的灰分等。含金属成分的颗粒物主要来自于燃料中的抗爆剂、润滑油添加剂以及运动产生的磨屑等。
由于汽油机采用预混合燃烧方式，除了因使用高含铅量汽油（我国已在2000年7月1日起全面禁止使用有铅汽油）而引起含铅颗粒排放外，一般可认为汽油机不产生颗粒。而柴油机采用扩散燃烧方式，这就决定了柴油机产生颗粒是不可避免的。柴油机和汽油机相比，其颗粒排放量要多几十倍。加上碳烟（颗粒中的主要部分）的可视性以及部分颗粒成分被认为是致癌物质，以致颗粒碳烟排放成为柴油机最引人注目、也是最引起非议的排放问题。
柴油机排放的烟有白烟、蓝烟和黑烟（碳烟）。其中白烟和蓝烟是液态颗粒，而黑烟是固态颗粒。白烟是高沸点的未燃烃和水蒸气混合而成的液态颗粒，它的直径一般在1.0μm左右，主要是在冷起动时产生（温度低于250℃）。蓝烟主要是未燃烧的烃，有燃油和润滑油以及燃烧中间产物，其颗粒较小，一般在0.5μm以下，蓝烟主要是在暖机时产生（温度在250～650℃），当发动机温度提高后，蓝烟就会消失。黑烟由碳烟颗粒（呈黑色）所组成。碳烟排放的升高与降低必然导致颗粒排放的相应变化。汽车排出的碳烟颗粒，通常直径都在lμm以下，柴油机的颗粒尺寸比汽油机大。通常未采取控制措施的柴油机排出的颗粒是带有催化反应器的汽油机的50～70倍，因此，为控制排放污染，必须认真研究柴油机炭烟的生成机理。
（1）炭烟的生成机理
在整个燃烧过程中，炭烟通常要经历生成和氧化两个阶段。
①炭烟的生成。炭烟是由烃类燃料在高温缺氧条件下裂解生成的。一般认为，当燃油喷射到高温的空气中时，轻质烃很快蒸发汽化，而重质烃会以液态暂时存在。液态的重质烃在高温缺氧条件下，直接脱氢碳化，成为焦炭状的液相析出型碳粒，粒度一般比较大。而蒸发汽化了的轻质烃，经过相对比较复杂的途径，产生气相析出型碳粒，粒度相对较小。首先，气相的燃油分子在高温缺氧条件下发生部分氧化和热裂解，生成各种不饱和烃，如乙烯、乙炔及其较高的同系物和多环芳香烃；它们不断脱氢形成原子级的碳粒子，逐渐聚合成直径2μm左右的炭烟核心（碳核）；气相的烃和其他物质在碳核表面的凝聚以及碳核相互碰撞发生的凝聚，使碳核继续增大，成为直径20～30μm的炭烟基元；而炭烟基元经过相互聚集形成直径.1μm以下的球状或链状的多孔性聚合物。重馏分的未燃烃、硫酸盐以及水分等在碳粒上吸附凝聚，形成颗粒排放。
②炭烟的氧化。已经生成的炭烟，只要能遇到足够的氧化氛围和高温，也会发生氧化反应，其体积缩小甚至完全氧化掉。因所处局部区域的氧化条件不同，炭烟的氧化速率不同。由此可以得到降低柴油机炭烟的指导思想之一，即燃烧前期应尽量避免高温缺氧，以减少炭烟生成；燃烧后期应保证高温富氧和加强混合扰流强度，以加速炭烟氧化。
（2）颗粒物对人体健康的危害
颗粒对人体健康的危害与颗粒的大小及其组成有关。颗粒可以通过呼吸沉积到人体肺部，从而加重呼吸系统的疾病。颗粒越小，悬浮在空气中的时间越长，进入人体肺部及支气管中的比例越大，危害也越大。小于0.lμm的颗粒能在空气中作随机运动，进入肺部并黏附在肺细胞的组织中，有些还会被血液吸收；0.1～0.5μm的颗粒能深入肺部并黏附在肺叶表面黏液中，随后会被绒毛所清除；大于5μm的颗粒常在鼻处受阻，不能深入呼吸道；大于10μm的颗粒可排出体外。近年来，细颗粒对健康的影响越来越受关注，由于其表面通常吸附许多有机污染物、重金属元素和一些致癌物质，沉积到人的肺部会产生累积健康危害。由于柴油机排出的颗粒直径大都小于0.3μm，而且数量比汽油机高出30～60倍，成分更复杂，因而柴油机排出的颗粒危害更大。
5.光化学烟雾
光化学烟雾是指HC和NOx在阳光作用下发生化学反应而生成的刺激性产物。
（1）光化学烟雾的生成机理
产生光化学烟雾的基本条件是大气中存在一定浓度的HC和NOx。当HC/NOx>；；3时，在强烈的阳光照射下会产生臭氧和过氧酰基硝酸盐组成的光化学烟雾。一般这种二次有害污染物常发生在夏秋季之间，在污染物多、大气不流畅的大城市或盆地地区，而且在午后2～3点时光化学烟雾浓度最高。
（2）光化学烟雾对人体健康的危害
①光化学烟雾对人眼睛的刺激。光化学烟雾中的甲醛、过氧化苯甲醛酰硝酸基、过氧酰基硝酸盐和丙烯醛对人的眼睛会产生刺激。
②光化学烟雾对人呼吸道的影响。光化学烟雾中的臭氧刺激呼吸系统的黏膜，导致咳嗽、呼吸困难，削弱肺功能，对室外锻炼的人特别有害。臭氧还引起诸如深呼吸时胸部不适，眼睛、鼻子、喉咙刺痒，头痛、疲倦等症状，并使哮喘病患病率增高。臭氧会增加入对过敏源如花粉的敏感性，也降低人体对细菌和病毒的抵抗力（如引起感冒、肺炎等）。
③空气中臭氧的浓度对人体健康的影响。需要区别的概念是地面附近的臭氧和通常所说离地面l万米以上的臭氧层不一样，臭氧层吸收太阳的紫外线，对保护人类意义重大，而地面附近的臭氧是强氧化剂，不仅能对人体健康造成伤害，而且同样对有机物质及植物产生很大的危害。
6.硫化物
液体燃料中的硫含量是指燃料中元素硫和活性及非活性硫化物的总含硫量。由于正常燃料中一般不允许有活性含硫物质，所以硫含量实际上是硫元素和各种非活性含硫物质的总硫量。这些物质主要包括硫醇、硫醚、二硫化物等。汽车燃烧产物中的硫化物主要来自这些含硫物质的燃烧，含硫燃料燃烧火焰呈淡蓝色。含硫燃料一旦燃烧，其中的硫就很容易与氧化物进行反应，硫和燃料中的氮类似，它能更快地转化成硫的氧化物。
在燃烧系统中元素硫或含硫化合物主要以二氧化硫形式存在，三氧化硫含量很少，即使在很贫的燃料状态下，也只占SO2的百分之几。但是SO3极易与水生成硫酸，因此SO3的浓度相当重要。在富燃料状态下，除了SO2外还有硫化氢和元素硫等稳定产物。
大气中的硫化物主要是指SO2、H2S、H2SO4和硫酸盐。汽车排放的硫化物主要是柴油机排出的。
SO2对人类健康有重要影响，它能刺激人的呼吸系统，尤以有肺部慢性病和心脏病的人最易受害，使呼吸道等疾病增多。当空气中SO2年平均浓度大于0.04×10-6或日平均浓度大于0.1l×10-6时，即对人体产生危害。值得指出的是当SO2与颗粒物质共存时，其危害可增大到3～4倍。随着低硫柴油的推广使用，SO2的排放在逐年降低。
三、汽车尾气排放控制系统
1.排放控制系统在现代汽车上的运用
随着汽车数量增加，汽车有害排放物对大气的污染日趋严重，世界各国限制汽车排放污染的法规越来越严格，控制标准越来越高。汽车排放控制系统已成为现代汽车上重要的、不可缺少的组成部分，它能将汽车的有害排放物控制在最低程度，减少对大气的污染。
在传统汽车及发动机的设计中，主要考虑的是动力性和可靠性等使用性能指标。为了达到日益严格的排放控制要求，排放控制系统必须和整车其他系统一起进行统一设计，使现代汽车能够达到所规定的、包括排放性能在内的综合性能指标的要求。
排放控制系统与汽车上其他系统采用统一设计，各个系统相互依赖，实质上排放系统与其他系统有着紧密的联系。例如，发动机喷油量控制不当、点火时控制不准，不仅会使燃油消耗增加，动力性下降，而且排放污染物也会增加。现代汽车上的控制系统已基本实现“电子化”，即运用电子系统控制汽车，使汽车上的控制逐步“一体化”，以达到更高的综合性能指标。因此，我们不能把排放控制系统看作一个独立系统只为解决单一排放的问题，而应视其为整车控制系统的一部分。现代汽车上一般采用了曲轴箱强制通风装置、燃油蒸发排放控制装置、进气加热装置、废气再循环装置、催化转换装置、发动机计算机管理、柴油机排放颗粒物搜集装置等。
2.减少汽车排放污染的基本方法
减少汽车排放污染的第一种方法是机内控制法。这种方法是根据有害排放物生成机理，对发动机机构及控制系统进行改造和设计，采用新材料、新工艺、新技术和新的控制方法，使发动机内的可燃混合气充分和高效地燃烧，从而达到减少有害气体排放的目的。例如，将现代汽车发动机汽缸的直径设计较大而活塞行程较小，能迅速提高汽缸内壁温度，减少了因缸壁温度过低而使缸壁周围冷熄区混合气不能充分燃烧而产生的排放。火花塞上采用新材料和改进结构，提高了点火能量，有利于混合气充分燃烧。这些对发动机及控制系统本身的改造和重新设计，都能较好地减少排放污染。电子控制装置在现代汽车上的运用能进一步减少汽车排放污染。例如，发动机上的电子控制燃油喷射系统，它既能根据发动机的各种工况精确地控制喷油量，达到合理的空燃比，又能使燃油雾化良好，加上计算机精确的点火控制，使污染物排放进一步减少。
减少汽车排放污染的第二种方法是机外控制法。这种方法将汽车排出的有害气体通过循环、过滤、催化反应等装置，使它们重新进入汽缸燃烧或在排放过程中被氧化、还原，变成无害物质排出车外，以减少排放污染。如现代汽车上的曲轴箱通风装置，它可以把“窜”入曲轴箱的混合气强制导入燃烧室进行重新燃烧，从而有效避免了混合气从曲轴箱中溢出而污染空气；再如二次空气喷射装置，将新鲜空气喷入到排放道中，利用废气余热使有害气体充分氧化、还原，有效抑制碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化合物等有害气体的排放。