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整车排放控制
RSS 打印 复制链接 发布时间:2017-04-11 10:51:12

 论文导读:随着中国汽车工业的发展,汽车的使用量在各大城市高速增加,汽车排放污染物已日益危害着大气环境和人类健康。汽车普遍以汽油机和柴油机为动力,本文针对以汽油机为动力的汽车浅谈整车的排放控制。其主要来自发动机尾气排放系统,但整车排放还涉及汽油蒸发控制系统和曲轴箱强制通风系统。

关键词:汽车,排放,控制

          1 引言

   随着中国汽车工业的发展,汽车的使用量在各大城市高速增加,汽车排放污染物已日益危害着大气环境和人类健康。汽车普遍以汽油机和柴油机为动力,本文针对以汽油机为动力的汽车浅谈整车的排放控制。

  2 工作原理与组成结构

  汽车排放污染物主要有一氧化碳(CO),是燃油的不完全燃烧产物;碳氢化合物(HC),包括未燃和未完全燃烧的燃油和润滑油蒸汽;氮氧化合物(NOx),产生于燃烧室内高温富氧的环境中。其主要来自发动机尾气排放系统,但整车排放还涉及汽油蒸发控制系统和曲轴箱强制通风系统。下面针对这三种系统剖析对整车排放的控制。 发动机尾气排放系统控制(具体见图一),主要用催化转化器和前、后氧传感器闭环控制。其中催化转化器是以稀有金属铂、钯、铑作为催化剂,将CO、HC和NOx转换成对人体无害的气体。在整个化学反应过程中,催化剂只促进了反应的进行,不是反应物的一部分。它以排气中的CO和HC作为还原剂,把NOx还原为氮气(N2)和氧气(O2),而CO和HC在还原反应中被氧化成CO2和H2O。催化转化器的使用相当严格,首先,装用催化转化器的发动机只能使用无铅汽油,如使用加铅汽油,铅覆盖在催化剂表面将使催化剂失效。其次,仅当温度超过350℃时,催化转化器才起催化反应。温度较低时,转换器的转换效率急剧下降。因此,催化转化器都安装在温度较高的排气支管后面,利用排气的高温使催化剂立即升温。第三,必须向装有三效催化转化器的发动机供给理论混合比的混合气,才能保证三效催化转化器具有较好的转换效果。因为催化转化器中的铂、钯、铑的比例、含量均是按照理论混合比配制的,如果混合气成分不是理论混合比,那么,CO和HC的氧化反映或NOx的还原反应不可能进行的完全。所以需要氧传感器监测,氧传感器是电控燃油喷射发动机进行闭环控制空燃比的关键部件,它通过监测尾气中的氧含量来反映混合气的空燃比,当排气中的氧含量高时,说明混合气过稀,当排气中的氧含量低时,说明混合气过浓。氧传感器的寿命一般在8万公里~10万公里,当使用含铅汽油时,其寿命只在1万公里左右。目前达到欧Ⅲ标准以上的乘用车,催化转化器一般为两级 (具体见图二) ,一级是前置催化转化器仅靠发动机排气歧管处,二级是催化转化器后置。装配两级催化转化器在车辆处于冷起动状态时,效果尤为明显。

 燃油蒸发排放控制,汽油是一种易挥发的液体,在常温下燃油箱经常充满蒸气,燃料蒸发控制系统的作用是将蒸气引入燃烧并防止挥发到大气中。这个过程起重要作用的是活性碳罐贮存装置,因为活性碳有吸附功能。在电控燃油喷射的汽车上,活性炭罐有3根管路分别与油箱、大气和进气管连接(具体见图一),其中与进气管相连接的管路有一个受电控单元控制的控制阀。当油箱中汽油蒸发时,蒸汽通过管路被活性炭罐中的活性炭吸收,当汽车运行或熄火时,燃油箱的汽油蒸气通过管路进入活性碳罐的上部,新鲜空气则从活性碳罐下部进入活性碳罐。发动机熄火后,汽油蒸气与新鲜空气在罐内混合并贮存在活性碳罐中,当发动机启动后,装在活性碳罐与进气歧管之间的燃油蒸发净化装置的控制阀门打开,控制单元控制电磁阀以一定的频率动作,使活性炭吸附的汽油蒸汽以一定的流量进入气缸燃烧,当汽油蒸汽燃烧尽时,外部的空气便通过进气管进入气缸内燃烧,由于其流量受到电磁阀的控制,并且控制单元在进行空燃比控制时把这一部分空气也计算在内,所以进入的空气不会影响发动机工作。

  强制式曲轴箱通风系统又称为PCV系统。在发动机工作时,会有部分可燃混合气和燃烧产物经活塞环由气缸窜入曲轴箱内。当发动机在低温下运行时,还可能有液态燃油漏入曲轴箱。如果这些物质不及时清除,将加速润滑油变质并使机件受到腐蚀或锈蚀。又因为窜入曲轴箱内的气体中含有HC及其他污染物,所以不允许把这种气体排放到大气中。现代汽车发动机所采用的强制式曲轴箱通风系统,就是防止曲轴箱气体排放到大气中的净化装置。(具体见图一)在发动机不工作时,PCV阀关闭了曲轴箱与进气管的通路,在发动机工作时,大量的空气通过扫气管窜入曲轴箱中,这样可以使所有曲轴箱气体被吸入进气管,进入气缸中燃烧,有效地改善了排放。

  3 结束语

  催化转化器是整车排放控制系统中非常重要的一部分,其性能的优劣直接决定整车排放后处理技术的成功与否。炭罐是燃油蒸发排放控制的重要元件,其中活性炭的吸附和脱附性能是关键指标。

参考文献:

[1] 汽车工程手册编辑委员会. 汽车工程手册设计篇[M]. 北京:人民交通出版社 2001

[2] 国家质量监督检验检疫总局提出. 汽车排放术语及定义. GB/T 5181-2001 

[3]李兴虎.汽车排放污染与控制[M]. 北京:机械工业出版社,1999

 

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