(新)汽車排放污染及控制技術(shù)論文

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1、前言隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)迅速發(fā)展,汽車運(yùn)輸業(yè)日益繁忙和各類機(jī)動(dòng)車擁有量逐年大幅度增加,為控制隨之而帶來的環(huán)境污染,國家對(duì)汽車尾氣排放的要求越來越嚴(yán)。因此,對(duì)汽油機(jī)排氣凈化，機(jī)內(nèi)、機(jī)外凈化作了詳細(xì)的研究，然后作出了對(duì)汽油機(jī)排氣后處理技術(shù)的研究及發(fā)展進(jìn)程。最大限度地降低汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排放的污染物,以滿足國內(nèi)外越來越嚴(yán)的排放標(biāo)準(zhǔn),已是廣大汽車面臨的日趨嚴(yán)峻的問題。第一章．車用汽油機(jī)機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)所謂機(jī)內(nèi)凈化就是從有害排放物的生成機(jī)理及影響因素出發(fā)，以改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程為核心，達(dá)到減少和抑制污染物生成的各種技術(shù)。簡單說就是降低污染物生成量的技術(shù)，如改進(jìn)發(fā)

2、動(dòng)機(jī)的燃燒室結(jié)構(gòu)、改進(jìn)點(diǎn)火系統(tǒng)、改進(jìn)進(jìn)氣系統(tǒng)、采用電控汽油噴射、采用廢氣再循環(huán)技術(shù)等。機(jī)內(nèi)凈化被公認(rèn)為是治理車用汽油機(jī)排氣污染的治本措施。一、采用電控發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)是根據(jù)相應(yīng)傳感器的信號(hào)由汽車電腦精確的控制噴油和點(diǎn)火，使發(fā)動(dòng)機(jī)處于最佳狀態(tài)下工作，不僅使汽車的動(dòng)力性得到了提高，從而也大大提高了汽車的排放性。二、曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。把從汽缸竄人曲軸箱的汽油與空氣的混合氣通過該系統(tǒng)再循環(huán)進(jìn)人進(jìn)氣歧管，使其再次燃燒，改變了過去將其直接排人大氣所造成的污染。三、廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。發(fā)動(dòng)機(jī)排氣口用控制閥與進(jìn)氣歧管相連接，使排出的

3、氣體經(jīng)過再次循環(huán)，將部分的廢氣引人進(jìn)氣歧管，和新鮮的混合氣一起進(jìn)人汽缸，降低了燃燒室的最高溫度，從而降低氮氧化物的排放量。利用廢氣再循環(huán)降低NOX的排放，需要與電子控制結(jié)合，根據(jù)汽油機(jī)負(fù)荷、轉(zhuǎn)速、冷卻水溫度傳感器及啟動(dòng)開關(guān)信號(hào)，由ECU對(duì)廢氣再循環(huán)率隨機(jī)進(jìn)行控制，保證在對(duì)汽油機(jī)性能影響不大的條件下，降低NOX的排放。四、蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。燃油箱中的燃油隨時(shí)都在蒸發(fā)汽化，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)，燃油蒸汽將逸人大氣，造成對(duì)環(huán)境的污染，蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)就是將燃油箱中的燃油蒸氣收集和儲(chǔ)存在炭罐內(nèi)，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)再將其送人汽缸燒掉，可大大減少污染物

4、的排放。五、其它機(jī)內(nèi)凈化方法。鑒于混合氣形成與燃燒的控制、進(jìn)行情況與排放中有害氣體的生成有著直接的聯(lián)系，對(duì)那些混合氣形成與燃燒影響大的因素進(jìn)行最佳的調(diào)節(jié)與控制，也是一種機(jī)內(nèi)凈化的有效方法。其中包括對(duì)燃燒溫度、燃燒時(shí)間、進(jìn)氣溫度等隨工況變化進(jìn)行最佳調(diào)節(jié)與控制。1.進(jìn)氣加熱系統(tǒng)汽油機(jī)在低溫下起動(dòng)或運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)氣溫度低，燃油蒸發(fā)霧化不良。這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)要能順利起動(dòng)或運(yùn)轉(zhuǎn)，不得不供給較濃的混合氣，造成燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能變差，因此必須采取進(jìn)氣加熱措施。利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣或冷卻水的熱量加熱進(jìn)氣，可以改善低溫時(shí)的混合氣質(zhì)量，降低CO和HC排放。(1)進(jìn)氣歧管

5、的加熱。熱水加熱式進(jìn)氣歧管，冷卻水加溫方法是在進(jìn)氣管下部或周圍設(shè)置水套，將冷卻水通人水套中對(duì)進(jìn)氣管進(jìn)行加熱，以促進(jìn)燃料的汽化。(2)排氣加熱式進(jìn)氣歧管。汽油機(jī)的進(jìn)排氣歧管通常都布置在發(fā)動(dòng)機(jī)的同一側(cè)，可以方便地利用排氣熱量加熱進(jìn)氣。其方法是讓排氣從進(jìn)氣歧管底部流過，其間用一塊薄鋼板相隔，排氣熱量即可以經(jīng)過薄鋼板傳人進(jìn)氣管將混合氣加熱，為了不使發(fā)動(dòng)機(jī)熱車后進(jìn)氣溫度過高，造成容積效率下降，在排氣管中設(shè)置一個(gè)熱控制閥，熱控制閥由節(jié)溫彈簧控制。發(fā)動(dòng)機(jī)溫度低時(shí)，節(jié)溫彈簧力強(qiáng)，使熱控制閥關(guān)閉，強(qiáng)迫排氣流經(jīng)薄鋼板底部排出，以加熱新鮮混合氣。發(fā)動(dòng)機(jī)熱車后

6、，節(jié)溫彈贊膨脹，熱控制閥打開，排氣直接排出，停止加熱。2.可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)要適應(yīng)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速變化的運(yùn)行條件，氣門正時(shí)對(duì)充氣系數(shù)、熱效率和機(jī)械效率都有影響?？勺儦忾T正時(shí)的主要作用是在寬廣的運(yùn)行條件下改善充氣系數(shù)、提高標(biāo)定功率、怠速穩(wěn)定性以及降低排放，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性得到協(xié)調(diào)統(tǒng)一。進(jìn)氣門和排氣門對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)充氣交換過程的控制。其特性參數(shù)主要是3個(gè):氣門開啟相位、氣門開啟持續(xù)角度(指氣門保持升起持續(xù)的曲軸轉(zhuǎn)速)和氣門升程。這3個(gè)特性參數(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能、油耗和排放有重要影響。通常將氣門開啟相位和氣門開啟持續(xù)角度統(tǒng)稱為氣門

7、正時(shí)。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速的改變，這3個(gè)特性參數(shù)(特別是進(jìn)氣門開啟相位和開啟持續(xù)角度)應(yīng)對(duì)應(yīng)不同的優(yōu)化要求。進(jìn)氣門開啟相位提前，一方面為進(jìn)氣過程提供了較多的時(shí)間，有利于解決高轉(zhuǎn)速時(shí)進(jìn)氣時(shí)間不足的問題;另一方面，氣門重疊角增大，有更多的廢氣進(jìn)人進(jìn)氣管，隨后又同新鮮充量一起返回氣缸，造成了較高的內(nèi)部排氣再循環(huán)率，可降低油耗及NOx排放。進(jìn)氣門關(guān)閉相位推遲，一方面在高轉(zhuǎn)速時(shí)有利于利用高速氣流的慣性提高體積效率;另一方面在低轉(zhuǎn)速時(shí)又會(huì)將已經(jīng)吸人汽缸的新鮮充量又推回到進(jìn)氣管中。氣門升程增大，一方面在高負(fù)荷時(shí)有利于提高容積效率;另一方面在低負(fù)荷時(shí)又

8、不得不將節(jié)氣門關(guān)得更小，造成更大的泵氣損失和節(jié)流損失?？梢姡鲇诓煌目紤]，對(duì)氣門特性參數(shù)提出了不同要求。為了提高標(biāo)定功率，要提早開啟、推遲關(guān)閉進(jìn)氣門，并提高進(jìn)氣門升程;為了提高低速轉(zhuǎn)矩，要提早關(guān)閉進(jìn)氣門;