汽车排放系统的控制

汽车排放污染途径及控制措施 院系 汉中职业技术学院汽车系 专业 汽车检测与维修技术 学号 200923047 指导教师 闫寒乙 班级 汽修 0903 班 姓名 宋伟伟 日期 2011 10 26 摘要 关键词 汽车尾气污染 闭环控制系统 目录 引言 第 1 章 我国汽车的使用情况及排放污染状况 1 1 我国汽车的使用状况 1 2 我国环境污染现状以及带来的种种危害 第 2 章 汽车排放污染物以及成因条件 第 3 章 影响汽车污染物的生成因素 3 1 汽车燃油质量 3 2 发动机节能环保新技术的应用情况 引言 当今 中国经济高速增长的背景下 中国的汽车业也迎来了前所未有的春天 面对短期 内遍地的汽车 中国人好像还没有准备好 就已经在 享受 汽车带来的苦与乐了 汽车带 来的好处不必多说 人人都有很大的感触 但是说到汽车带来的苦 就有很多啦 交通事故 能源危机 环境污染等都是汽车带来的 其中环境污染是一个让所有人都头疼的问题 据统 计城市环境主要气体与粉尘污染物已经是汽车尾气了 这就说明汽车尾气的排放指标的高低 已经关系到了城市的空气污染指数 面对这样的现状 政府做了很多工作 通过加强汽车的 排放指标 限制污染严重的汽车进城 成立专门的空气污染监管小组等手段降低汽车的污染 物排放 本文主要探讨汽车汽车的排放污染途径 重点研究汽车污染物的控制措施 以及汽 车减排的未来方向 可以作为汽车相关人士的一点交流 第一章 我国汽车的使用情况及排放污染状况 1 1 中广网北京 9 月 17 日消息 据中国之声 新闻和报纸摘要 报道 记者 16 日从公 安部交管局获悉 截至 2011 年 8 月底 全国机动车保有量达到 2 亿 1 千 9 百万辆 其中汽 车保有量首次突破 1 亿辆 占机动车总量的 45 88 我国汽车化进程不断加快 汽车消费 需求旺盛 今年前 8 个月 汽车保有量增加 983 万辆 其中私人小型载客汽车增加 781 万辆 月均增加 98 万辆 占汽车增量的 79 是汽车快速增长的主要因素 据环保部门统计 每 辆汽车每年排放的废气质量达到了自重的十倍 也就是说 在中国按每辆车平均重 1 5 吨计 算 那么一亿辆汽车每年排放的污染物就是 15 亿吨 而且 我国的汽车销量还在程高速的 增长趋势 每年以 20 左右的增长率高速增长 那么 每年的污染物排放又会增加 20 也 高达三千万吨 那是多么可怕的数字 从上半年乘用车 不含 CKD 各排量的销售数字可以 看出 同比增长率与排量大小呈明显的负相关 2 0 升及以下乘用车同比增长 7 07 而 2 0 升以上乘用车同比下降 6 48 上半年 1 6 升及以下乘用车占乘用车的市场份额为 69 12 同比增长 0 3 个百分点 比上年全年提高 0 35 个百分点 市场份额有所提升 大 小排量的不同市场表现 体现出消费结构的调整 是政府税收调节 高油价影响和制造企业 共同磨合的结果 1 2 以前 那样纯净的湛蓝天空不见了 取而代之的是灰色的天 没有一点生气 以前 那碧绿 的森林没有了 取而代之的是沾满灰尘 黏糊糊的叶子 而仅存的暂时还没有被污染的森林 只有在 大山深处或者记忆中了 以前 河水是清澈见底的 水里还有鱼在游动 还有调皮 的孩子在水里游泳 取而代之的是各种废弃物在她上面流浪 有时还会干涸 地球的破坏给 人类带来的不利影响的表现有 生态环境形势十分严峻 一是水土流失严重 土地沙化速度 加快 森林生态功能衰退 草地资源退化 水生态环境系统仍在恶化 二是农业和农村水环 境污染严重 食品安全问题日益突出 三是有害外来物种入侵 生物多样性锐减 遗传资源 丧失 生物资源破坏形势不容乐观 四是由于我国人口规模庞大 人口自然增长率较高 导 致关系到国计民生的重要资源人均占有量不断下降 资源危机显现 五是生态功能继续衰退 生态安全受到威胁 大气污染排放总量仍处于较高水平 全球变暖 臭氧层破坏等等 生态 环境现状不仅给生态环境带来了巨大的破坏力 而且制约了经济和社会的协调发展 减缓了 社会主义进程 首先 生态环境的巨大破坏给我们造成了巨大的经济损失 就拿我国每年所 发生的洪涝灾害来说 一场灾难过后 成千上万的人永远离开了我们 大批大批的人无家可 归 不计其数的美好家园遭到破坏 无数的良田被洪水淹没 再加上因道路毁坏所造成的交 通中断等等 我们仔细估算一下 我们是不是在经济上蒙受了巨大的损失呢 其次 废水 废 气 废渣等废弃物的任意排放 导致大气 河流 土地遭到污染 生态环境遭到严重破坏 同时 也严重的损害了广大人民群众的身心健康 再次 由于植被遭到严重破坏致使水土流失严重 土地沙漠化越来越严重 这样迫使许多农民远走他乡 而大部分又没有固定的栖身之地 这 加重了社会不安定因素 其实 由于环境遭到破坏所带来的恶果还很多 第 2 章 汽车排放污染物以及成因条件 汽车的排放污染物主要来源于发动机排出的废气 约占 65 以上 曲轴箱的窜气 约 占 20 和燃料供给系中的燃油蒸汽 约占 10 20 汽油机的主要排放污染物是一氧 化碳 CO 碳氢化合物 HC 氮氧化合物 NOX 柴油机的主要排放污染物是 HC NOX 和碳烟 针对汽车污染源和各种污染物的产生机理 近年来 为了将减少四类废气排放 尾气排 放 曲轴箱排放 燃油蒸发排放和 NOX 在汽车尤其是轿车上装用了多种排放控制系统 针 对尾气采用闭环控制技术 催化转化技术和二次供给技术 针对曲轴箱废气 采用曲轴箱强 制通风 PCV 针对燃油蒸发问题 燃油蒸汽排放 EVAP 控制技术 针对氮氧化合物 采用废气再循环 EGR 技术 汽车主要污染物对人体的主要危害 CO 一氧化碳 会降低血液的携氧能力 导致人体关键组织缺氧 CO 浓度较高 例如室 内煤炉的排烟管堵塞将是致命的 较低的 CO 浓度就可能危害人体健康 尤其是对有心脏病 的人群 HC 碳氢化合物 能增加地表臭氧的形成 对人类的呼吸系统有危害 另外 一部分 HC 是致癌物质 而且也是间接的温室气体 NOx 氮氧化物 可以在空气中产生化学反应生成 NO2 对健康产生负面影响 尤其是对 那些患有呼吸系统疾病的人群 由于呼吸疾病的原因 暴露在高浓度的氮氧化物环境中将会 导致医院就诊率的增加 长期的暴露可能影响肺功能 并增加敏感人群的过敏反应 NOx 能导致光化学烟雾 酸雨的产生 能破坏植被 导致地表的臭氧形成 并且能与大气反应形 成颗粒物 二次颗粒物 颗粒物 能危害人体的健康 尤其是对那些患有呼吸紊乱疾病的人群 由于呼吸疾病 和心血管疾病 颗粒物与医院就诊率的增加有联系 它会导致患有呼吸系统疾病的人提前死 亡 并且降低预期的寿命 第 3 章 影响汽车污染物的生成因素 3 1 影响汽车污染物生成的因素有多种 其中与燃油质量有很大关系 中国环境报记者中国环境报记者 刘秀凤综合报道刘秀凤综合报道 根据 关于实施国家第四阶段轻型汽油车 两用燃料车和单一气体燃料车污染物排放标准的 公告 自 2011 年 7 月 1 日起 所有生产 进口 销售的轻型汽油车 两用燃料车 单一气 体燃料车必须符合国 标准的要求 生产 进口上述产品的企业 应按标准要求向环境保护 部提出污染物排放达标车型的核准申报 环境保护部对通过审核的车型颁发核准证书 在此之前 北京 上海等地早已提前进入国 时代 更有消息称 北京正酝酿在 十二 五 期间推行国 标准 提高排放标准的重要意义之一在于减少污染物排放 改善城市空气 质量 但是 如果油品不给力 减排效果也会打折扣 2010年11月 中国机动车污染防治年报 2010年度 首次公布我国机动车污染物排放情 况 明确指出机动车尾气排放已成为我国大中城市空气污染的主要来源 伴随着汽车保有量 急剧上升 有害污染物的排放也不断加剧 2009年 全国机动车排放污染物5143 3万吨 其 中汽车是机动车污染物总量的主要贡献者 其排放的一氧化碳和碳氢化合物超过70 氮氧 化物和颗粒物超过90 1983年 我国颁布了第一批机动车尾气污染控制排放标准 标志着 我国汽车尾气排放法规从无到有 走向依法治理汽车尾气污染的道路 1989年 1993年 我 国又相继颁布了 轻型汽车和车用汽油车排气污染物排放标准 和 轻型汽车和车用汽油车排 气污染物测量方法 标准 形成了一套较为完整的汽车尾气排放标准体系 2000年 全国开 始实施国 排放标准 2005 2008年相继在全国范围内开始实施国 国 排放标准 按照 计划原定于2011年1月1日起 开始执行第四阶段重型柴油车排放标准 2011年7月1日起 开 始执行第四阶段轻型汽车排放标准 即国 近年来 以奥运会 世博会 亚运会等大型活 动为契机 北京 上海 广州等大城市已先后提前实施国 排放标准 但在中小城市及广大 的农村 排放标准仍然滞后 据专家介绍 从环保标准的限值来看 国 标准要求在国 标 准基础上 轻型汽车单车污染物排放降低50 左右 重型汽车单车排放降低30 左右 颗粒 物排放降低80 以上 环保意义十分巨大 3 2 影响污染物生成的因素还有一点是发动机的节能环保新技术的应用情况 发动机的节能环保技术有多种 比如 废气再循环 曲轴箱通风 缸内直喷 可变气门正时等 其中废气再循环是应用最广的一项技术 废气再循环就是把废气通过管路导回进气管中 与进气管中气体 回合 然后进入汽缸再循环 能有废气中含有大量的 CO2 和水蒸气等接近于化学惰性的气体 将其导入汽 缸后稀释可缸内混合气 氧浓度相应降低 从而缓解了激烈地燃烧反应 CO2 不能燃烧但能吸收热量温 使度下降 减少 NOX 的生成 效地减少 N0X 的排放 废气再循环的组成 1 发动机控制单元 2 废气再循环阀 电磁 3 废气再循环阀 机械 4 空气流量计 5 尾气净化装置 汽油发动机 发动机中小负荷时将一定量的废气引入燃烧室参与燃烧 怠速 全负荷 时不起作 柴油发动机 发动机怠速 中小负荷时将一定量的废气引入燃烧室参与燃烧 全负荷 时不起作用 增加 EGR 率可以使 NOx 排出物降低 但同时会 HC 排出物和燃油消耗增加 因此在各 种工况采用的 EGR 率必须是对动力性 经济性和排放性能的综合考虑 试验结果说明 当 EGR 率小于 10 时 燃油消耗量基本上不增加 当 EGR 率大于 20 时 发动机燃烧不稳定 工作粗暴 HC 排放物将增加 10 因此通常将 EGR 率控制在 10 20 范围内较合适 怠速和低负荷时 NOx 排放浓度低 为了保证稳定燃烧 不进行 EGR 只有热态下进行 EGR 发动机温度低时 NOx 排放 浓度也较低 为了保证正常燃烧 冷机时不进行 EGR 大负荷 高速时 为了保证发动机有较好的动力性 此时混合气较浓 NOx 排放生成 物较少 可不进行 EGR 或减少 EGR 率 废气再循环量对 NOx 排放和油耗的影响还受到空燃比 点火提前角等因素的影响 因 此在 EGR 率进行控制时 同时对点火等进行综合控制 就能得到较好的发动机性能 3 3 政策的实施对汽车污染物生成有很大作用 第 4 章 控制发动机污染物排放的具体措施 4 1 废气再循环系统 EGR 为了解决氮氧化物 NOX 的污染问题 现代的车辆上都装了废 气再循环系统 简称 EGR 系统 如图所示 它是从排气歧管引入一 部分废气与新混合气混合后进入气缸 实现废气再循环 废气再循环 EGR 控制方式 发动机控制电脑即 ECU 根据发动机 的转速 负荷 节气门开度 温度 进气流量 排气温度控制电磁阀 适时地打开 进气管真空度经电磁阀进入 EGR 阀真空膜室 膜片拉 杆将 EGR 阀门打开 排气中的少部分废气经 EGR 阀进入进气系统 与混合气混合后进入气缸参与燃烧 少部分废气进入气缸参与混合气 的燃烧 降低了燃烧时气缸中的温度 因 NOX 是在高温富氧的条件 下生成的 故抑制了 NOX 的生成 从而降低了废气中的 NOX 的含 量 但是 过度的废气参与再循环 将会影响混合气的着火 性能 从而影响发动机的动力性 特别是在发动机怠速 低速 小负荷及 冷机时 再循环的废气会明显地影响发动机性能 所以 当发动机在 怠速 低速 小负荷 及冷机时 ECU 控制废气不参与再循环 避免 发动机性能受到影响 当发动机超过一定的转速 负荷及达到一定的 温度时 ECU 控制少部分废气参与再循环 而且 参与再循环的废 气量根据发动机转速 负荷 温度及废气温度的不同而不同 以达到 废气中的 NOX 最低 4 1 普通开环电子控制 EGR 系统 工作原理 在发动机工作时 ECU 根据各传感器 如曲轴位置 传感器 冷却液温度传感器 节气门位置传感器 点火开关等送来的 信号 确定发动机目前在哪一工况下工作 以输出指令 控制废气再 循环电磁阀打开或关闭 从而控制废气再循环控制阀打开或关闭 使 废气再循环打开或关闭 4 2 可变 EGR 废气再循环控制系统 工作原理 可变 EGR 废气再循环系统是根据发动机台架试验确 定的 EGR 率与发动机转速 进气量的对应关系 将有关数据存入发 动机 ECU 的 ROM 内 发动机工作时 ECU 根据各种传感器送来的 信号 确定发动机在哪一工况下工作 经过查表和计算修正 输出适 当指令 控制电磁阀开度 以调节发动机的 EGR 率 4 3 闭环式废气再循环系统 工作原理 闭环式废气再循环控制系统的 EGR 阀上部装有一个 可以检测 EGR 阀升程的位置传感器