汽車排放污染控制技術(shù)論文

　　汽車排放污染控制技術(shù)論文篇二

　　汽車的排放控制技術(shù)淺析

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

　　關(guān)鍵詞：汽車 排放物 控制

　　隨著世界各國對(duì)汽車排放污染的法律法規(guī)越來越嚴(yán)格，汽車排放性能已作為汽車重要的綜合性能指標(biāo)之一。筆者認(rèn)為，要使汽車尾氣排放達(dá)到要求，排放控制系統(tǒng)必須和整車的其他系統(tǒng)一起進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)。

　　目前，降低排放措施一般分機(jī)燃燒前控制和燃燒后控制兩種。燃燒前排放控制主要是預(yù)防或限制發(fā)動(dòng)機(jī)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(dāng)前常用的汽車排放控制技術(shù)及其裝置。

　　一、電控燃油噴射

　　在實(shí)際生活中，汽車運(yùn)行工況多變，時(shí)而停車起步，時(shí)而上坡下坡，速度時(shí)快時(shí)慢，速度變化頻繁。而發(fā)動(dòng)機(jī)在不同運(yùn)行工況下，對(duì)混合氣濃度及點(diǎn)火時(shí)刻的要求均是不一樣的，如在滿負(fù)荷工況下，要求發(fā)動(dòng)機(jī)輸出較大的扭矩，需求功率混合氣并適當(dāng)推遲點(diǎn)火;在部分負(fù)荷工況下，要求經(jīng)濟(jì)混合氣并適當(dāng)提前點(diǎn)火，這樣，就要求發(fā)動(dòng)機(jī)根據(jù)運(yùn)行工況及時(shí)調(diào)整可燃混合氣的空燃比及其點(diǎn)火時(shí)刻。電控燃油噴射系統(tǒng)能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和空氣量直接或和間接測量出發(fā)動(dòng)機(jī)在該工況下的基本噴油量和基本點(diǎn)火提前角，再根據(jù)各種傳感器(如空氣流量計(jì)、節(jié)氣門位置傳感器、水溫傳感器、進(jìn)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(hào)，輸入電子控制裝置(ECU)，進(jìn)行運(yùn)算、處理、修正，確定最佳噴油量和最佳點(diǎn)火提前角，以達(dá)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(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中采用發(fā)動(dòng)機(jī)ECU控制活性炭罐蒸發(fā)污染控制裝置?；钚蕴烤哂袠O強(qiáng)的吸附燃油的作用，當(dāng)環(huán)境氣溫升高或大氣壓力降低時(shí)，燃油箱中形成的油蒸氣經(jīng)過燃油管，進(jìn)入活性炭罐中，被活性炭所吸收。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、溫度、空氣流量等信號(hào)，控制炭罐電磁閥的開閉，當(dāng)打開時(shí)，空氣從活性炭罐大氣入口處吸進(jìn)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(dòng)機(jī)燃燒。此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)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(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)

　　該系統(tǒng)用于防止曲軸箱內(nèi)的竄氣進(jìn)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(jìn)氣歧管，重新進(jìn)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?xì)浠衔铮蚨捎们S箱強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)能減少汽車碳?xì)浠衔锏呐欧?。曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)裝置(PCV)主要是利用發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)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(dú)立的PVC空氣濾清器進(jìn)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(jìn)氣歧管，使之重新進(jìn)入汽缸參與燃燒，阻止進(jìn)入進(jìn)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(dòng)機(jī)的有害物質(zhì)氮氧化物控制在最低程度，當(dāng)汽車由怠速、加速到正常速度時(shí)，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(xué)反應(yīng)也不能被燃燒，使進(jìn)入每個(gè)汽缸的混合氣相對(duì)‘稀釋’和可燃成分下降，從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)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(jìn)入進(jìn)氣歧管參加循環(huán)的廢氣有一定的溫度，將使進(jìn)氣歧管中的空氣燃油混合氣受熱擴(kuò)張，使吸入發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)汽缸的有效燃燒物減少，以至點(diǎn)火時(shí)不能產(chǎn)生很高的溫度，從而降低氮氧化物的排放。但當(dāng)廢氣量被吸入過多，將影響發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出，因此EGR必須在計(jì)算機(jī)的控制下才能達(dá)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(jìn)行催化轉(zhuǎn)換，以減少碳?xì)浠衔?、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(dāng)廢氣通過該裝置時(shí)，經(jīng)過其氧化還原作用使一氧化碳、氮氧化物和碳?xì)浠衔锏扔泻怏w得到明顯的下降。它的轉(zhuǎn)換效力與發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣燃油混合比例有關(guān)，當(dāng)空氣燃油混合比接近理想值14.7∶1時(shí)，轉(zhuǎn)換效力最高。發(fā)動(dòng)機(jī)電腦根據(jù)氧傳感器的信號(hào)電壓進(jìn)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?xì)怏w與新鮮空氣結(jié)合而得到進(jìn)一步燃燒，減小汽車一氧化碳(CO)和碳?xì)浠衔?HC)的排放。

　　七、廢氣渦輪增壓與中冷技術(shù)

　　廢氣渦輪增壓技術(shù)是使發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化、提高輸出功率的有效措施。發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣經(jīng)廢氣渦輪增壓后，進(jìn)氣溫度提高，滯燃期縮短，混合氣適當(dāng)變稀，這將使CO和HC排放以及油耗都有所降低。但是，進(jìn)氣溫度上升將使NOx增多，空氣密度也因溫升而下降，使進(jìn)氣量不能達(dá)到期望水平。于是，出現(xiàn)了將增壓后空氣再進(jìn)行冷卻的中冷技術(shù)，使進(jìn)氣溫度降低，循環(huán)進(jìn)氣量更大，NOx排放下降而功率進(jìn)一步增加。實(shí)踐證明：采用廢氣渦輪增壓與中冷技術(shù)，可使柴油機(jī)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(shù)

　　柴油機(jī)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(dá)140MPa。柴油機(jī)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(shí)，將電子技術(shù)應(yīng)用于燃油噴射過程也是一個(gè)發(fā)展方向。有些廠商已將電子技術(shù)應(yīng)用到燃油噴射的控制上，非常精確地控制噴油量和噴油時(shí)間，以適應(yīng)不同的道路工況，并且有的還具有自適應(yīng)能力，可以補(bǔ)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(jì)性之間的最佳配合。采用燃油多次噴射技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)柔和燃燒，亦可減少柴油機(jī)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(shí)的提高和科技的發(fā)展，今后將會(huì)有更多、更先進(jìn)的汽車排放控制技術(shù)應(yīng)用于汽車領(lǐng)域。汽車排放控制將是未來汽車技術(shù)發(fā)展的一項(xiàng)綜合課題，不僅要求研發(fā)機(jī)構(gòu)深化和改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)，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(lǐng)域不斷提高燃油品質(zhì)，以滿足新型發(fā)動(dòng)機(jī)和凈化裝置的切實(shí)要求。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[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(xué)工業(yè)出版社，2004.

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

　　(作者單位：杭州汽車高級(jí)技工學(xué)校)

　　
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