整車排放控制(圖文)
導讀：隨著中國汽車工業的發展，汽車的使用量在各大城市高速增加，汽車排放污染物已日益危害著大氣環境和人類健康。汽車普遍以汽油機和柴油機為動力，本文針對以汽油機為動力的汽車淺談整車的排放控制。其主要來自發動機尾氣排放系統，但整車排放還涉及汽油蒸發控制系統和曲軸箱強制通風系統。
關鍵詞：汽車，排放，控制
1 引言
隨著中國汽車工業的發展，汽車的使用量在各大城市高速增加，汽車排放污染物已日益危害著大氣環境和人類健康。汽車普遍以汽油機和柴油機為動力，本文針對以汽油機為動力的汽車淺談整車的排放控制。
2 工作原理與組成結構
汽車排放污染物主要有一氧化碳(CO)，是燃油的不完全燃燒產物;碳氫化合物(HC)，包括未燃和未完全燃燒的燃油和潤滑油蒸汽;氮氧化合物(NOx)，產生于燃燒室內高溫富氧的環境中。其主要來自發動機尾氣排放系統，但整車排放還涉及汽油蒸發控制系統和曲軸箱強制通風系統。下面針對這三種系統剖析對整車排放的控制。
圖1 排放控制原理圖
發動機尾氣排放系統控制(具體見圖一)，主要用催化轉化器和前、后氧傳感器閉環控制。其中催化轉化器是以稀有金屬鉑、鈀、銠作為催化劑，將CO、HC和NOx轉換成對人體無害的氣體。在整個化學反應過程中，催化劑只促進了反應的進行，不是反應物的一部分。它以排氣中的CO和HC作為還原劑，把NOx還原為氮氣(N2)和氧氣(O2)，而CO和HC在還原反應中被氧化成CO2和H2O。催化轉化器的使用相當嚴格，首先，裝用催化轉化器的發動機只能使用無鉛汽油，如使用加鉛汽油，鉛覆蓋在催化劑表面將使催化劑失效。其次，僅當溫度超過350℃時，催化轉化器才起催化反應。溫度較低時，轉換器的轉換效率急劇下降。因此，催化轉化器都安裝在溫度較高的排氣支管后面，利用排氣的高溫使催化劑立即升溫。第三，必須向裝有三效催化轉化器的發動機供給理論混合比的混合氣，才能保證三效催化轉化器具有較好的轉換效果。因為催化轉化器中的鉑、鈀、銠的比例、含量均是按照理論混合比配制的，如果混合氣成分不是理論混合比，那么，CO和HC的氧化反映或NOx的還原反應不可能進行的完全。所以需要氧傳感器監測，氧傳感器是電控燃油噴射發動機進行閉環控制空燃比的關鍵部件，它通過監測尾氣中的氧含量來反映混合氣的空燃比，當排氣中的氧含量高時，說明混合氣過稀，當排氣中的氧含量低時，說明混合氣過濃。氧傳感器的壽命一般在8萬公里～10萬公里，當使用含鉛汽油時，其壽命只在1萬公里左右。目前達到歐Ⅲ標準以上的乘用車，催化轉化器一般為兩級 (具體見圖二) ，一級是前置催化轉化器僅靠發動機排氣歧管處，二級是催化轉化器后置。裝配兩級催化轉化器在車輛處于冷起動狀態時，效果尤為明顯。
圖2 排放系統簡圖
燃油蒸發排放控制，汽油是一種易揮發的液體，在常溫下燃油箱經常充滿蒸氣，燃料蒸發控制系統的作用是將蒸氣引入燃燒并防止揮發到大氣中。這個過程起重要作用的是活性碳罐貯存裝置，因為活性碳有吸附功能。在電控燃油噴射的汽車上，活性炭罐有3根管路分別與油箱、大氣和進氣管連接(具體見圖一)，其中與進氣管相連接的管路有一個受電控單元控制的控制閥。當油箱中汽油蒸發時，蒸汽通過管路被活性炭罐中的活性炭吸收，當汽車運行或熄火時，燃油箱的汽油蒸氣通過管路進入活性碳罐的上部，新鮮空氣則從活性碳罐下部進入活性碳罐。發動機熄火后，汽油蒸氣與新鮮空氣在罐內混合并貯存在活性碳罐中，當發動機啟動后，裝在活性碳罐與進氣歧管之間的燃油蒸發凈化裝置的控制閥門打開，控制單元控制電磁閥以一定的頻率動作，使活性炭吸附的汽油蒸汽以一定的流量進入氣缸燃燒，當汽油蒸汽燃燒盡時，外部的空氣便通過進氣管進入氣缸內燃燒，由于其流量受到電磁閥的控制，并且控制單元在進行空燃比控制時把這一部分空氣也計算在內，所以進入的空氣不會影響發動機工作。
強制式曲軸箱通風系統又稱為PCV系統。在發動機工作時，會有部分可燃混合氣和燃燒產物經活塞環由氣缸竄入曲軸箱內。當發動機在低溫下運行時，還可能有液態燃油漏入曲軸箱。如果這些物質不及時清除，將加速潤滑油變質并使機件受到腐蝕或銹蝕。又因為竄入曲軸箱內的氣體中含有HC及其他污染物，所以不允許把這種氣體排放到大氣中。現代汽車發動機所采用的強制式曲軸箱通風系統，就是防止曲軸箱氣體排放到大氣中的凈化裝置。(具體見圖一)在發動機不工作時，PCV閥關閉了曲軸箱與進氣管的通路，在發動機工作時，大量的空氣通過掃氣管竄入曲軸箱中，這樣可以使所有曲軸箱氣體被吸入進氣管，進入氣缸中燃燒，有效地改善了排放。
3 結束語
催化轉化器是整車排放控制系統中非常重要的一部分，其性能的優劣直接決定整車排放后處理技術的成功與否。炭罐是燃油蒸發排放控制的重要元件，其中活性炭的吸附和脫附性能是關鍵指標。
參考文獻：
[1] 汽車工程手冊編輯委員會. 汽車工程手冊設計篇[M]. 北京：人民交通出版社 2001
[2] 國家質量監督檢驗檢疫總局提出. 汽車排放術語及定義. GB/T 5181-2001
[3]李興虎.汽車排放污染與控制[M]. 北京：機械工業出版社，1999
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