常見汽油發動機排放污染控制技術

侯 哲

(皖北經濟技術學校，安徽 阜陽 236400)

1 汽車尾氣排放物及其危害

1.1 汽車排放污染物的種類及產生的原因

相關研究表明,汽車排放物的成分有100種以上，最主要的污染物主要是一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、 碳氫化合物(HC)、一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)。

1.2 汽車排放物對人體的危害

一氧化碳(CO)無色、無味但有劇毒，它與人體血液中的血紅蛋白有很強的親和力，吸入CO后，血液運輸氧氣的能力下降而產生缺氧中毒；氮氧化合物(NOx)，一氧化氮與人體血液中血紅蛋白結合會產生與CO中毒相似的癥狀,容易使人們中毒而死亡；NO2是一種褐色有強烈毒性的氣體，刺激相應呼吸器官，嚴重時致人于死地；碳氫化合物(HC)，未燃燒或者未完全燃燒的燃油或燃油蒸汽，具有一定的毒性和易燃易爆的特性，其中含有苯類物質易致癌。

1.3 汽車排放物對環境的危害

氮氧化物、鉛化物進入肺部和血液，極大地損害了呼吸系統，造成各種疾病。CO2作為溫室氣體，會造成城市溫度升高，進入空氣中后，一方面會產生溫室效應，造成氣溫升高;另一方面它還會破壞地球的保護層—臭氧層，造成紫外線直接照射地球表面，加速氣溫上升。

2 發動機排放污染控制技術

汽車汽油發動機污染物排放控制技術主要介紹以下幾種[1]，首先是機內控制法，使用新型材料、新型制造工藝、新的技術和控制方法，保證可燃混合氣充分、完全地燃燒，從而實現減少有害氣體排放的目的。

其次，機外控制法。將汽車上排出的有害尾氣污染物通過反饋調節或過濾等裝置，發生氧化、還原等化學反應，變成無害物質排出車外，減少排放污染物。本文重點介紹機外控制法。

2.1 廢氣再循環系統

廢氣再循環系統(Exhaust Gas Recirculation)簡稱EGR，NOX是大氣中的氮氣和氧氣在高溫、高壓條件下形成的，此系統將發動機產生廢氣的10%～20%，通過管路再送回汽缸，由于是燃燒后的廢氣，缺少氧氣，會大大延緩燃燒過程，燃燒速度的放慢導致汽缸燃燒室中的溫度降低，進一步減少了氮氧化合物的生成。

圖1 EGR系統組成圖

過量的廢氣再次通入汽缸會影響到發動機的正常工作，特別是在發動機啟動、怠速、小負荷及發動機處于冷車運行時，多余的廢氣將會使發動機的動力性能降低。進入進氣歧管的廢氣量一般控制在6%～15%范圍內。

廢氣再循環系統，主要元件有EGR控制閥、EGR電磁閥、EGR位置傳感器。部分轎車把EGR閥和位置傳感器合為一體。如圖1所示。旋轉式針閥保證了當EGR閥關閉時，具有良好密封性。按照設計EGR閥在汽車處在中等負荷條件下才開啟。

圖2 EGR控制系統

系統工作過程，如圖2所示，ECU根據點火開關、曲軸位置傳感器、節氣門位置傳感器和冷卻液溫度傳感器等輸入信號，判定發動機運轉工況，并對EGR控制電磁閥通電或者斷電，當ECU對EGR電磁閥通電時，電磁閥開啟，使EGR閥開啟，部分廢氣經廢氣再循環通道進入進氣歧管。當ECU對EGR電磁閥斷電時，電磁閥關閉，EGR閥關閉，不再進行廢氣再循環。

對于線性式EGR閥系統，通過EGR閥位置傳感器監測錐閥位置，反饋給ECU，ECU根據錐閥位置傳感器、冷卻液溫度、節氣門位置和進氣流量修正EGR錐閥的位置。

2.2 三元催化轉換器

三元催化器簡稱TWC，安裝在汽車排氣管中上部[2]，是利用轉化器中的催化劑，將汽車尾氣中的CO、HC和NOx，通過氧化和還原作用轉變為CO2、水和氮氣。三元催化反應器外面用雙層不銹薄鋼板制成筒形，夾層中裝有石棉纖維氈用來緩沖減震。內部采用蜂窩狀陶瓷作為承載的載體，在陶瓷體的載體上浸漬有鉑、銠、鈀等貴重金屬作為催化劑。為了保證三元催化器的轉化效率，防止損壞降低轉化效果，汽車的日常使用中還應注意以下幾點：(1)裝有三元催化器的汽車，嚴禁使用含鉛汽油，鉛顆粒會覆蓋在催化劑的表面，使有害氣體與催化劑接觸的面積減少，大大降低轉換效率。(2)應避免未燃燒的混合氣進入催化器，可燃混合氣在三元催化器內燃燒會造成催化劑的貴重金屬產生化學變化，使催化作用減弱。

2.3 燃油箱蒸汽回收系統

燃油箱蒸汽回收系統，它的作用是防止燃油箱的燃油蒸氣排入大氣造成污染[3]。燃油箱蒸汽回收系統主要由活性炭罐、碳罐電磁閥、燃油箱蒸汽回收管等組成。

燃油箱蒸汽回收系統的工作原理，當發動機不工作時，燃油蒸氣被收集到活性炭罐中，當發動機啟動后，根據發動機水溫信號、轉速信號等來判斷發動機所處的工況，有發動機控制單元控制燃油蒸汽電磁閥打開，燃油蒸氣從活性炭罐排出并進入進氣歧管或空氣濾清器，最后進入發動機燃燒室燃燒，燃油蒸發排放控制系統主要是控制HC的排放。

2.4 曲軸箱強制通風(PCV)

燃燒室內的混合氣和燃燒后的廢氣順著活塞和汽缸體的內壁漏入曲軸箱內，將稀釋和污染機油，造成機油的潤滑性能下降，因此必須將這些污染物從曲軸箱內排出；此外曲軸箱內的壓力會越積累越高，如果不通風泄壓，機油會從油封或汽缸墊壓出。本系統的作用就是將進入曲軸箱的氣體導入到進氣歧管，使其重新燃燒。提高發動機的燃油經濟性、降低排放污染。

本文介紹了汽油發動機尾氣排放控制系統，對排放污染物的凈化有著非常重要的作用，通過對各系統的作用、結構、工作原理等方面逐一作出介紹，讓更多的讀者了解我們的汽車技術，方便以后的使用、維護，保證它們的可靠工作，減少有害氣體對環境的破壞。