汽車排放污染控制技術論文

　　汽車排放污染控制技術論文篇二

　　汽車的排放控制技術淺析

　　摘 要：本文通過介紹當前常用的汽車排放控制裝置及其技術原理，為人們深入了解當前汽車先進排放控制措施及方法提供幫助。

　　關鍵詞：汽車 排放物 控制

　　隨著世界各國對汽車排放污染的法律法規(guī)越來越嚴格，汽車排放性能已作為汽車重要的綜合性能指標之一。筆者認為，要使汽車尾氣排放達到要求，排放控制系統(tǒng)必須和整車的其他系統(tǒng)一起進行統(tǒng)一設計。

　　目前，降低排放措施一般分機燃燒前控制和燃燒后控制兩種。燃燒前排放控制主要是預防或限制發(fā)動機生成污染物的系統(tǒng);燃燒后排放控制主要是凈化處理已經(jīng)燃燒但還未從排氣管排出的廢氣。筆者主要介紹當前常用的汽車排放控制技術及其裝置。

　　一、電控燃油噴射

　　在實際生活中，汽車運行工況多變，時而停車起步，時而上坡下坡，速度時快時慢，速度變化頻繁。而發(fā)動機在不同運行工況下，對混合氣濃度及點火時刻的要求均是不一樣的，如在滿負荷工況下，要求發(fā)動機輸出較大的扭矩，需求功率混合氣并適當推遲點火;在部分負荷工況下，要求經(jīng)濟混合氣并適當提前點火，這樣，就要求發(fā)動機根據(jù)運行工況及時調(diào)整可燃混合氣的空燃比及其點火時刻。電控燃油噴射系統(tǒng)能根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和空氣量直接或和間接測量出發(fā)動機在該工況下的基本噴油量和基本點火提前角，再根據(jù)各種傳感器(如空氣流量計、節(jié)氣門位置傳感器、水溫傳感器、進氣溫度傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、氧傳感器和爆震傳感器等)送來的信號，輸入電子控制裝置(ECU)，進行運算、處理、修正，確定最佳噴油量和最佳點火提前角，以達到降低有害物的排放。

　　二、燃油蒸氣揮發(fā)凈化控制

　　為了防止汽車油箱向大氣排放燃油蒸氣，我們可在發(fā)動機控制系統(tǒng)中采用發(fā)動機ECU控制活性炭罐蒸發(fā)污染控制裝置。活性炭具有極強的吸附燃油的作用，當環(huán)境氣溫升高或大氣壓力降低時，燃油箱中形成的油蒸氣經(jīng)過燃油管，進入活性炭罐中，被活性炭所吸收。發(fā)動機工作時，ECU根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速、溫度、空氣流量等信號，控制炭罐電磁閥的開閉，當打開時，空氣從活性炭罐大氣入口處吸進炭罐，沖洗活性炭罐，延長活性炭罐使用壽命，并與燃油蒸氣混合送至發(fā)動機燃燒。此時發(fā)動機工作時的燃油量包括噴油器噴油量和來自燃油器蒸發(fā)控制燃油蒸氣。

　　三、曲軸箱強制通風系統(tǒng)

　　該系統(tǒng)用于防止曲軸箱內(nèi)的竄氣進入大氣中，使漏入曲軸箱內(nèi)的竄缸混合氣經(jīng)專門通道，流回進氣歧管，重新進入汽缸燃燒，以減少曲軸箱竄氣排入大氣的量。曲軸箱竄氣中的主要污染物是碳氫化合物，因而采用曲軸箱強制通風系統(tǒng)能減少汽車碳氫化合物的排放。曲軸箱強制通風裝置(PCV)主要是利用發(fā)動機工作時產(chǎn)生的真空將新鮮空氣引入曲軸箱，并將曲軸箱中的燃油蒸氣或燃油混合氣排出，新鮮空氣通過空氣濾清氣或獨立的PVC空氣濾清器進入曲軸箱，并通過PCV閥(單向閥)的控制，將曲軸箱的氣體引入進氣歧管，使之重新進入汽缸參與燃燒，阻止進入進氣歧管的混合氣返流至曲軸箱。

　　四、廢氣再循環(huán)裝置(EGR)

　　廢氣再循環(huán)裝置可將發(fā)動機的有害物質(zhì)氮氧化物控制在最低程度，當汽車由怠速、加速到正常速度時，氮氧化物的排量往往較高，廢氣再循環(huán)裝置把少量的廢氣與空氣燃油混合氣混合在一起，由于廢氣呈‘惰性’幾乎不含氧，既不能參加化學反應也不能被燃燒，使進入每個汽缸的混合氣相對‘稀釋’和可燃成分下降，從而降低發(fā)動機內(nèi)部燃燒的瞬間高溫，起到減少氮氧化物生成的作用。另外，從排氣歧管進入進氣歧管參加循環(huán)的廢氣有一定的溫度，將使進氣歧管中的空氣燃油混合氣受熱擴張，使吸入發(fā)動機每個汽缸的有效燃燒物減少，以至點火時不能產(chǎn)生很高的溫度，從而降低氮氧化物的排放。但當廢氣量被吸入過多，將影響發(fā)動機的功率輸出，因此EGR必須在計算機的控制下才能達到最佳效果。

　　五、三元催化器

　　三元催化器是一種燃燒后排放控制裝置，目的是將已經(jīng)燃燒但還未從排氣管排出的廢氣進行催化轉(zhuǎn)換，以減少碳氫化合物、一氧化碳和氮氧化物的排放。三元催化轉(zhuǎn)換裝置通常位于排氣歧管與消聲器之間的管路上，三元催化轉(zhuǎn)換的催化元素是鈀(Pd)、鉑(Pt)和銠(Rh)，把它們涂敷在催化裝置內(nèi)部交叉狀或蜂窩狀的陶瓷上，它具有氧化還原功能。當廢氣通過該裝置時，經(jīng)過其氧化還原作用使一氧化碳、氮氧化物和碳氫化合物等有害氣體得到明顯的下降。它的轉(zhuǎn)換效力與發(fā)動機的空氣燃油混合比例有關，當空氣燃油混合比接近理想值14.7∶1時，轉(zhuǎn)換效力最高。發(fā)動機電腦根據(jù)氧傳感器的信號電壓進行噴油量的調(diào)節(jié)，使空氣燃油混合比僅可能的控制在理想值附近，使催化轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換效力保持在較高水平，減小污染物排放。

　　六、二次空氣噴射

　　二次空氣噴射也是燃燒后排放控制裝置。它將一定量的空氣引入排氣管中，使廢氣中殘存的可燃氣體與新鮮空氣結合而得到進一步燃燒，減小汽車一氧化碳(CO)和碳氫化合物(HC)的排放。

　　七、廢氣渦輪增壓與中冷技術

　　廢氣渦輪增壓技術是使發(fā)動機輕量化、提高輸出功率的有效措施。發(fā)動機進氣經(jīng)廢氣渦輪增壓后，進氣溫度提高，滯燃期縮短，混合氣適當變稀，這將使CO和HC排放以及油耗都有所降低。但是，進氣溫度上升將使NOx增多，空氣密度也因溫升而下降，使進氣量不能達到期望水平。于是，出現(xiàn)了將增壓后空氣再進行冷卻的中冷技術，使進氣溫度降低，循環(huán)進氣量更大，NOx排放下降而功率進一步增加。實踐證明：采用廢氣渦輪增壓與中冷技術，可使柴油機體積功率提高200% ，NOx降低80%，微粒減少90%，耗油量降低16%。

　　八、燃油噴射高壓化和多次噴射技術

　　柴油機傳統(tǒng)的泵噴嘴系統(tǒng)的噴油壓力比較低，一般不超過50MPa，而現(xiàn)代燃油噴射系統(tǒng)除泵噴嘴外，還有新型的共軌系統(tǒng)，噴油壓力普遍提高，其噴油壓力可達140MPa。柴油機噴油壓力越高，燃油和空氣的混合就越好，排煙就越少。與此同時，將電子技術應用于燃油噴射過程也是一個發(fā)展方向。有些廠商已將電子技術應用到燃油噴射的控制上，非常精確地控制噴油量和噴油時間，以適應不同的道路工況，并且有的還具有自適應能力，可以補償零件磨損和零件制造偏差引起的變化，以取得NOx、微粒排放量和燃油經(jīng)濟性之間的最佳配合。采用燃油多次噴射技術可以實現(xiàn)柔和燃燒，亦可減少柴油機碳煙與顆粒的排放。

　　以上是目前汽車上較通用的幾種排放控制措施。隨著人們環(huán)保意識的提高和科技的發(fā)展，今后將會有更多、更先進的汽車排放控制技術應用于汽車領域。汽車排放控制將是未來汽車技術發(fā)展的一項綜合課題，不僅要求研發(fā)機構深化和改進發(fā)動機設計，提高控制系統(tǒng)精確性，研制有效的廢氣凈化裝置，還要求石油化工領域不斷提高燃油品質(zhì)，以滿足新型發(fā)動機和凈化裝置的切實要求。

　　參考文獻：

　　[1]王建昕等.汽車排氣污染治理及催化轉(zhuǎn)換器[M].北京：化學工業(yè)出版社，2004.

　　[2]韓玉敏.排放控制系統(tǒng)[M].北京：化學工業(yè)出版社，2004.

　　(作者單位：杭州汽車高級技工學校)

　　
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