整车排放控制(图文)
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。
图1 排放控制原理图
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。
图2 排放系统简图
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
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
