1、排氣凈化與排放控制汽車排放污染物的來(lái)源 發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒后排放的廢氣 曲軸箱的廢氣 汽油蒸發(fā)形成的廢氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒后排放的廢氣 一氧化碳 空氣量不足的情況下產(chǎn)生的不完全燃燒的產(chǎn)物，通常在空燃比小時(shí)容易產(chǎn)生。 碳?xì)浠衔?HC是燃料不完全燃燒的產(chǎn)物（既有未燃的，也有燃料分解的產(chǎn)物）。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火不良、排氣門(mén)泄漏或空燃比過(guò)小或過(guò)大時(shí)，導(dǎo)致燃燒不完全而產(chǎn)生，特別是在怠速和減速時(shí)最多。 氮氧化合物 NOX是NO、NO2、N2O4等多種氮氧化合物的總稱，其中對(duì)環(huán)境危害最大的是NO和NO2，當(dāng)氣缸內(nèi)的溫度高，且氧濃度充足是情況下最易產(chǎn)生。排放與工況的關(guān)系 怠速時(shí)CO的排放量最多，NOX最少； 行駛時(shí)NOX排放量最

2、多，HC最少； 加速時(shí)各種有害氣體排放量都增加，其中NOX的增加最顯著； 減速時(shí)，NOX最少，HC卻顯著增加。曲軸箱的廢氣 發(fā)動(dòng)機(jī)從壓縮到作功行程時(shí)，未燃燒的氣體從活塞環(huán)、氣缸的間隙竄入曲軸箱中，導(dǎo)致機(jī)油與廢氣混合使機(jī)油變稀，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑性；機(jī)油產(chǎn)生熱分解和變臟；生成油泥，使金屬零件加速磨損；竄氣使活塞和氣缸過(guò)熱，積碳造成早燃，引起活塞環(huán)膠著，造成氣缸擦傷等。 竄氣的主要成分是HC，占70% 80%，剩下的20%30%是CO、CO2、NOX、SO2、PbO等成分。汽油蒸汽 隨著外界溫度的降低，油箱內(nèi)部的汽油蒸汽凝結(jié)，產(chǎn)生部分真空，從油箱蓋吸入空氣； 隨著外界溫度的上升，空氣與燃油蒸汽（HC

3、）一起排出； 此外還有除油泵外燃油管路等接頭處滲出的汽油蒸汽逸散到大氣中。燃油蒸發(fā)控制裝置活性炭罐蒸發(fā)污染控制裝置燃油蒸汽揮發(fā)控制 為了防止燃油箱向大氣排放燃油蒸汽而污染大氣，在發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中采取了由發(fā)動(dòng)機(jī)ECU控制的活性炭罐蒸發(fā)污染控制裝置。 當(dāng)燃油受熱或大氣壓力降低時(shí)，燃油箱中形成燃油蒸汽，經(jīng)過(guò)燃油管將燃油蒸汽存儲(chǔ)在活性炭罐中。 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(kāi)閉，當(dāng)打開(kāi)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(zhǎng)活性炭罐壽命，并與燃油蒸汽混合送至發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒。 發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的燃油量包括噴油器噴射油量和來(lái)自燃油蒸發(fā)控制裝置的燃油蒸汽。曲

4、軸箱強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng) 作用是減少竄缸廢氣（HC）。廢氣再循環(huán)廢氣再循環(huán)的基本概念 廢氣再循環(huán)是把發(fā)動(dòng)機(jī)排出的一部分廢氣引入進(jìn)氣系統(tǒng)中，和混合氣一起再進(jìn)入氣缸中燃燒，以抑制氮氧化合物的生成。廢氣再循環(huán)的基本原理 NOX是在高溫富氧條件下，混合氣中的N2和O2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物。一般而言，燃燒的溫度越高，排出的NOX越多。 將廢氣再次引入氣缸，是因?yàn)閺U氣中含有大量的二氧化碳。二氧化碳是一種惰性氣體，新鮮的混合氣中滲入適當(dāng)比例的廢氣后，使得單位燃料中二氧化碳的含量明顯增加，由于二氧化碳不參與燃燒，卻能吸收熱量，因此使燃燒溫度隨之下降，有利于抑制NOX的生成。EGR率 采用廢氣再循環(huán)會(huì)使

5、混合氣著火性能及發(fā)動(dòng)機(jī)輸出規(guī)律下降，因此，應(yīng)在發(fā)動(dòng)機(jī)排放量多的運(yùn)行工況范圍進(jìn)行適量的廢氣再循環(huán)。EGR的控制量一般采用EGR率表示。 EGR率EGR氣體流量/（吸入空氣量EGR氣體流量）100%EGR率過(guò)大的危害 過(guò)渡的廢氣再循環(huán)會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行，特別是在怠速、低轉(zhuǎn)速小負(fù)荷及發(fā)動(dòng)機(jī)處于冷車運(yùn)行時(shí)，再循環(huán)的供氣將會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)的性能明顯降低。 進(jìn)入進(jìn)氣管的廢氣量一般控制在6%15%范圍內(nèi)。EGR閥的控制方式 正壓力型； 負(fù)壓力型； 全電子控制式。正壓力控制式 簡(jiǎn)稱P型，完全由真空控制。 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，若有真空源加到EGR膜盒，將膜片吸起后，EGR閥打開(kāi)；真空消失后，EGR閥才會(huì)關(guān)閉。負(fù)壓力控

6、制式 簡(jiǎn)稱N型。 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，原在EGR膜盒內(nèi)的真空會(huì)泄放，直到EGR動(dòng)作條件達(dá)到時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)真空建立在膜盒內(nèi)，但EGR閥還未開(kāi)啟，必須當(dāng)排氣壓力達(dá)到EGR閥，才能打開(kāi)，打開(kāi)時(shí)間一次可持續(xù)20s。全電子控制式 發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元根據(jù)傳感器和開(kāi)關(guān)信號(hào)直接控制EGR閥的打開(kāi)或關(guān)閉。 發(fā)動(dòng)機(jī)ECU依據(jù)進(jìn)氣歧管壓力傳感器或空氣流量計(jì)、節(jié)氣門(mén)位置傳感器、水溫傳感器和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、變速箱扭力、鎖止離合器、P/N開(kāi)關(guān)信號(hào)來(lái)控制EGR閥的開(kāi)度的大小。 通常EGR在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速、暖機(jī)、小負(fù)荷、大負(fù)荷減速及高速時(shí)不工作，廢氣不回送，僅在加速、中負(fù)荷到大負(fù)荷之間動(dòng)作。廢氣再循環(huán)的基本原理圖廢氣再循環(huán)的基本原理 執(zhí)行廢氣再

7、循環(huán)時(shí)，一部分廢氣從排氣歧管經(jīng)管道通過(guò)廢氣再循環(huán)閥進(jìn)入進(jìn)氣管與新鮮空氣混合。 廢氣再循環(huán)閥由閥體上方真空室的真空度控制，真空室的真空度由ECU根據(jù)冷卻水溫度等輸入信息，控制真空電磁閥的空氣或關(guān)閉來(lái)實(shí)現(xiàn)。 發(fā)動(dòng)機(jī)怠速和暖機(jī)期間，真空電磁閥關(guān)閉空氣進(jìn)入廢氣再循環(huán)閥上方的真空室，廢氣再循環(huán)閥在回位彈簧的作用下關(guān)閉，廢氣再循環(huán)停止。 當(dāng)溫度達(dá)到一定水平時(shí)，真空電磁閥開(kāi)啟，真空室的真空度提高，廢氣再循環(huán)閥打開(kāi)，進(jìn)行廢氣在循環(huán)。廢氣再循環(huán)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響 廢氣再循環(huán)量過(guò)少，不能達(dá)到有效降低NOX排放量的目的。 廢氣再循環(huán)量過(guò)大，則發(fā)動(dòng)機(jī)工作不溫度，綜合性能惡化。 一般情況下，EGR采用開(kāi)環(huán)控制，ECU進(jìn)

8、行EGR控制的相關(guān)參數(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫、進(jìn)氣溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和節(jié)氣門(mén)開(kāi)度等。 由于在對(duì)EGR進(jìn)行控制時(shí)，需要綜合考慮以上因素，故必須采用電子控制，否則很難使發(fā)動(dòng)機(jī)性能和有效降低NOX排放量得到和諧的統(tǒng)一。帶EGR位置傳感器的EGR裝置帶EGR位置傳感器的EGR裝置 該系統(tǒng)在EGR閥上部裝有一個(gè)可以檢測(cè)EGR閥升程的位置傳感器，用來(lái)檢測(cè)EGR閥的開(kāi)度，并利用電位計(jì)將其位移轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號(hào)，輸送到ECU，作為ECU控制廢氣再循環(huán)的參考信號(hào)。 在這種EGR控制系統(tǒng)中，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷，預(yù)先設(shè)定出閥的升程位置，通過(guò)改變ON-OFF電磁閥的工作狀態(tài)，控制膜片室的負(fù)壓。工作 情況 工作時(shí)，將預(yù)先

9、設(shè)定的EGR閥升程位置與當(dāng)前的EGR閥升程位置（由EGR閥位置傳感器提供）作比較，若不相等，由ECU控制改變ON-OFF電磁閥工作狀態(tài)，將EGR控制閥的升程調(diào)至最佳值。 在全負(fù)荷及高速范圍內(nèi)，利用節(jié)氣門(mén)開(kāi)度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等控制參數(shù)，由ON-OFF電磁閥把空氣導(dǎo)入真空室，使EGR閥完全關(guān)閉，停止再循環(huán)。裝有背壓修正閥的EGR系統(tǒng)背壓修正閥的作用 在EGR真空電磁閥與EGR閥之間的真空管路中裝有一個(gè)背壓修正閥。 其作用是根據(jù)排氣歧管中的背壓，控制廢氣再循環(huán)。 即當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在小負(fù)荷、排氣背壓低時(shí)，背壓修正閥保持EGR閥處于關(guān)閉狀態(tài)，不進(jìn)行廢氣再循環(huán)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷增大、排氣管背壓增大時(shí)，背壓修正閥才允許E

10、GR閥打開(kāi)，進(jìn)行廢氣再循環(huán)。裝有背壓修正閥的EGR系統(tǒng)工作原理 排氣歧管的背壓通過(guò)管路作用在背壓修正閥的背壓氣室下方。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在小負(fù)荷工況時(shí)，排氣背壓較低，在修正閥彈簧力作用下，背壓氣室膜片向下移動(dòng)，修正閥關(guān)閉真空通道。此時(shí)，EGR閥在彈簧力作用下保持關(guān)閉，不進(jìn)行廢氣再循環(huán)。 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷增大時(shí)，排氣歧管背壓升高，修正閥背壓氣室下方的壓力升高，膜片克服閥門(mén)彈簧彈力向上運(yùn)動(dòng)，將修正閥打開(kāi)。由EGR真空電磁閥控制的真空通過(guò)背壓修正閥進(jìn)入EGR閥上方真空氣室，將EGR閥吸起，廢氣從排氣歧管經(jīng)EGR閥進(jìn)入進(jìn)氣管進(jìn)行廢氣再循環(huán)。 EGR真空電磁閥由ECU控制。ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣壓力、冷卻水溫度、

11、空氣流量等輸入信號(hào)，通過(guò)控制EGR真空電磁閥的開(kāi)度，來(lái)控制EGR閥上方真空室的真空度，從而控制EGR閥的開(kāi)度，達(dá)到對(duì)參與再循環(huán)的廢氣量進(jìn)行控制的目的。三元催化轉(zhuǎn)化器什么是三元催化轉(zhuǎn)化器 為了進(jìn)一步降低發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的CO、HC和NOX的排放量，現(xiàn)代轎車汽油機(jī)在排氣系統(tǒng)中普遍安裝凈化裝置，對(duì)上述三種有害物質(zhì)進(jìn)行凈化處理，這種凈化裝置稱為三元催化轉(zhuǎn)化器。 三元催化轉(zhuǎn)化器安裝在排氣消聲器前面，由三元催化轉(zhuǎn)化芯子和外殼 等構(gòu)成。 大多數(shù)三元催化轉(zhuǎn)化芯子以蜂窩狀陶瓷作為承載催化劑的載體，在陶瓷載體上浸漬鉑（或鈀）和銠的混合物作為催化劑。 為了提高芯子的抗顛簸性能，芯子的我們通常用鋼絲包裹。催化劑的作用 鉑

12、（或鈀）和銠的混合物作為催化劑，它們不僅能促進(jìn)CO和HC進(jìn)行氧化反應(yīng)變成CO2和H2O，而且還能促進(jìn)NOX與CO進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變成N2和CO2。 在三元催化轉(zhuǎn)化芯子內(nèi)所進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，前者是氧化反應(yīng)，后者是還原反應(yīng)。三元催化轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率 三元催化轉(zhuǎn)換器對(duì)CO、HC和NOX三種有害物質(zhì)的轉(zhuǎn)換效率與發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比有關(guān)，只有當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在理論空燃比A/F=14.7/1運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，三元催化轉(zhuǎn)換器才同時(shí)對(duì)三種有害物質(zhì)都具有最高的轉(zhuǎn)換效率。轉(zhuǎn)換效率隨空燃比的變化如何將空燃比控制在14.7/1 在早期的打開(kāi)汽油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)中，ECU只是根據(jù)轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣量、進(jìn)氣壓力、溫度等信號(hào)確定噴油量（即對(duì)空燃比進(jìn)行控制），雖然相

13、對(duì)于化油器對(duì)空燃比的控制已有了很大提高，但要將空燃比控制在14.7/1附近很窄的范圍內(nèi)，則還是很困難的。 為了實(shí)現(xiàn)空燃比的精確控制，使三元催化轉(zhuǎn)化的效率達(dá)到最高，現(xiàn)代電控汽油機(jī)普遍采用由氧傳感器組成的空燃比反饋控制方式，即閉環(huán)控制。 汽油中的鉛會(huì)使催化劑中的貴重金屬鉑和鈀失去催化效力，即造成所謂的催化劑中毒，所以裝用三元催化轉(zhuǎn)化器的汽油機(jī)，不能使用含鉛汽油。氧傳感器的作用和類型 作用：用來(lái)檢測(cè)排氣中氧的含量，以電信號(hào)輸送到ECU，ECU根據(jù)氧傳感器的輸入信號(hào)，對(duì)實(shí)際空燃比相對(duì)理論空燃比的偏離情況作出判斷，并以此對(duì)噴油量進(jìn)行修正，實(shí)現(xiàn)空燃比的精確控制。 氧傳感器安裝在三元催化轉(zhuǎn)化器前的排氣歧管或

14、排氣管上。 目前應(yīng)用較多的有兩種：氧化鋯式（ZrO2）和氧化鈦（TiO2）式。氧化鋯式氧傳感器 氧化鋯式氧傳感器的主要元件是氧化鋯燒結(jié)的多孔性試管狀陶瓷體，也稱鋯管。 鋯管固定在帶有安裝螺紋的固定套中，鋯管的內(nèi)外表面都鍍覆一層多孔鉑膜作為電極。 鋯管內(nèi)表面與大氣相通，外表面與排氣管中的廢氣接觸。 為了防止廢氣對(duì)鉑膜的腐蝕，在鋯管外表面是鉑膜上覆蓋有一層多孔性陶瓷層。 鋯管的我們還加裝了一個(gè)防護(hù)套管，套管上開(kāi)有槽口。 氧傳感器的接線端有一金屬護(hù)套，其上開(kāi)有一個(gè)孔，使鋯管內(nèi)表面與大氣相通，導(dǎo)線將鋯管內(nèi)表面鉑極經(jīng)絕緣支架從傳感器引出。氧化鋯式氧傳感器工作原理 由于鋯管的陶瓷體是多孔性的，因此氧能夠滲入固體電解質(zhì)內(nèi)。 當(dāng)溫度較高時(shí)，氧氣發(fā)生電離，若陶瓷體內(nèi)（大氣）和陶瓷體外（廢氣）兩側(cè)氧含量不一致，即存在濃度差時(shí)，固體電解質(zhì)內(nèi)部氧離子從大氣一側(cè)向排氣一側(cè)擴(kuò)散，此時(shí)鋯管元件相當(dāng)于一個(gè)微電池，在鋯管兩鉑電極之間產(chǎn)生電壓。氧化鋯式氧傳感器工作原理 當(dāng)混合氣較稀時(shí)，排氣中氧的含量高，鋯管內(nèi)外兩側(cè)氧的濃度差小，兩電極之間產(chǎn)生的電壓較低。 當(dāng)混合氣