汽车排放控制系统 (2)优秀PPT.ppt
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1、汽车排放控制系统汽车排放控制系统你现在浏览的是第一页,共35页本章主要内容本章主要内容n汽车排放的形成和危害汽车排放的形成和危害n汽车排放控制的作用与分类汽车排放控制的作用与分类n汽车排放电子控制系统的结构与工作原理汽车排放电子控制系统的结构与工作原理你现在浏览的是第二页,共35页12.1 12.1 概概 述述1.1.汽车排放的形成和危害汽车排放的形成和危害 随着汽车保有量的增加,汽车排放对环境所造随着汽车保有量的增加,汽车排放对环境所造成的影响也随之增大。成的影响也随之增大。汽车排放对人类危害最大的是:汽车排放对人类危害最大的是:一氧化碳一氧化碳(CO)(CO)碳氢化合物碳氢化合物(HC)(
2、HC)氮氧化物氮氧化物(NOx)(NOx)你现在浏览的是第三页,共35页12.1 12.1 概概 述述 1 1一氧化碳一氧化碳(CO)(CO)CO CO是烃类燃料在空气不足的情况下,由于不完全燃烧而产生的有害物。是烃类燃料在空气不足的情况下,由于不完全燃烧而产生的有害物。COCO被人体吸收后,容易与血红蛋白结合,阻碍血红蛋白带氧,会造成人体内被人体吸收后,容易与血红蛋白结合,阻碍血红蛋白带氧,会造成人体内缺氧而使人感到头痛、恶心,严重时还导致人因窒息而死。缺氧而使人感到头痛、恶心,严重时还导致人因窒息而死。2 2碳氢化合物碳氢化合物(HC)(HC)HC HC是石油产品的基本组成部分,其与氧的化
3、合是石油产品的基本组成部分,其与氧的化合(燃烧燃烧)所释放的热所释放的热量是发动机运转所需的能量。但排人大气中的量是发动机运转所需的能量。但排人大气中的HCHC则是一种污染。发动机则是一种污染。发动机排气中高含量的排气中高含量的HCHC是燃料未经燃烧或燃烧不完全的产物。此外,燃是燃料未经燃烧或燃烧不完全的产物。此外,燃油箱汽油蒸发、曲轴箱气体直接排放等,也是油箱汽油蒸发、曲轴箱气体直接排放等,也是HCHC对大气造成污染的来对大气造成污染的来源。源。HCHC气体在阳光下与氮氧化物气体在阳光下与氮氧化物NOxNOx作用,进行光化学反应,形成含有作用,进行光化学反应,形成含有臭氧臭氧(O3)(O3)
4、、丙稀醛、甲醛、硝酸盐、酮及过氧化酰等物质的光化学烟、丙稀醛、甲醛、硝酸盐、酮及过氧化酰等物质的光化学烟雾。这种雾。这种“烟雾烟雾”具有较强的氧化力和特殊的气味,对人眼、咽喉具有较强的氧化力和特殊的气味,对人眼、咽喉等有刺激作用,并容易使橡胶开裂和植物受损等。在诸多的碳氢化等有刺激作用,并容易使橡胶开裂和植物受损等。在诸多的碳氢化合物中,苯比芘还是一种致癌物。合物中,苯比芘还是一种致癌物。你现在浏览的是第四页,共35页12.1 12.1 概概 述述3 3氮氧化物氮氧化物(NO(NOX X)NO NOX X是在温度很高的情况下氮与氧化合的产物,对大气造是在温度很高的情况下氮与氧化合的产物,对大气
5、造成污染的主要是一氧化氮成污染的主要是一氧化氮(NO)(NO)和二氧化氮和二氧化氮(NO(NO2 2)。氮氧化物是。氮氧化物是一种有毒并带有恶臭的气体,会引起人眼结膜、口腔、咽喉粘一种有毒并带有恶臭的气体,会引起人眼结膜、口腔、咽喉粘膜肿胀和充血,并可能导致支气管炎、肺炎等病。膜肿胀和充血,并可能导致支气管炎、肺炎等病。你现在浏览的是第五页,共35页12.1 12.1 概概 述述2.2.汽车排放控制的作用与分类汽车排放控制的作用与分类 (1 1)汽车排放控制的作用)汽车排放控制的作用 汽车对大气的污染主要源自发动机排出的废气,三种汽车对大气的污染主要源自发动机排出的废气,三种有害排放物中,全部
6、有害排放物中,全部COCO、NOxNOx和约占和约占6060的的HCHC都是由发动机都是由发动机排气管排出的。此外,曲轴箱气体和燃油箱燃油蒸发的排气管排出的。此外,曲轴箱气体和燃油箱燃油蒸发的HCHC排放各约占汽车排放各约占汽车HCHC总排放的总排放的2020。对汽车排放的控制,就是。对汽车排放的控制,就是通过改善燃烧、降低燃烧温度、阻断曲轴箱气体和燃油蒸发排放、通过改善燃烧、降低燃烧温度、阻断曲轴箱气体和燃油蒸发排放、净化排气管废气等手段,使汽车对大气的污染减小到最低的限度,净化排气管废气等手段,使汽车对大气的污染减小到最低的限度,以缓解汽车保有量增加对环境所带来的负面影响、满足人类对环以缓
7、解汽车保有量增加对环境所带来的负面影响、满足人类对环境质量不断提高的要求。境质量不断提高的要求。你现在浏览的是第六页,共35页12.1 12.1 概概 述述2 2汽车排放控制的分类汽车排放控制的分类 机内净化:从进气系统入手,通过改善混合气的质量,使燃烧产生的有机内净化:从进气系统入手,通过改善混合气的质量,使燃烧产生的有害成分降低。这一类的排放控制装置有:进气温度自动控制装置、废气再循环害成分降低。这一类的排放控制装置有:进气温度自动控制装置、废气再循环控制装置、混合比加浓式减速废气净化装置、进气歧管真空度控制阀等。控制装置、混合比加浓式减速废气净化装置、进气歧管真空度控制阀等。机外净化:对
8、发动机排出的废气进行再净化处理,将废气中所含的机外净化:对发动机排出的废气进行再净化处理,将废气中所含的COCO、HCHC和和NOxNOx等有害气体转化为无害的水等有害气体转化为无害的水(H2O)(H2O)、二氧化碳、二氧化碳(CO2)(CO2)和氮和氮(N2)(N2)等气体。这一类的排放控制装置有:热反应器、氧化催化剂转化器、三元等气体。这一类的排放控制装置有:热反应器、氧化催化剂转化器、三元催化转化器、二次空气供给装置等。目前广泛使用的发动机废气净化装置是三催化转化器、二次空气供给装置等。目前广泛使用的发动机废气净化装置是三元催化转化装置。元催化转化装置。污染源封闭循环净化:对曲轴箱气体及
9、燃油箱燃油蒸发等污染源封闭循环净化:对曲轴箱气体及燃油箱燃油蒸发等HCHC排放源实施排放源实施封闭化处理,以阻断向空气排放封闭化处理,以阻断向空气排放HCHC。这类控制装置有:曲轴箱强制通风。这类控制装置有:曲轴箱强制通风装置、活性炭罐等。装置、活性炭罐等。你现在浏览的是第七页,共35页12.2 12.2 汽车排放电子控制系统的结构与原理汽车排放电子控制系统的结构与原理1.1.废气再循环控制系统废气再循环控制系统 (1 1)废气再循环的作用)废气再循环的作用 在高温下在高温下(高于高于1370)1370),氮与氧气化合生成,氮与氧气化合生成NOxNOx。在其它。在其它条件相同的情况下,发动机的
10、燃烧温度越高,燃烧后产生的条件相同的情况下,发动机的燃烧温度越高,燃烧后产生的NOxNOx就越多。废气再循环就越多。废气再循环(Exhaust Gas Recirculation(Exhaust Gas RecirculationEGR)EGR)就是将发动机排出的部分废气引入进气管(如下图),就是将发动机排出的部分废气引入进气管(如下图),与新鲜混合气混合后进入气缸,利用废气中所含有大量的与新鲜混合气混合后进入气缸,利用废气中所含有大量的二氧化碳二氧化碳(CO(CO2 2)不参与燃烧却能吸收热量的特点,降低燃烧不参与燃烧却能吸收热量的特点,降低燃烧温度,以减少温度,以减少NOxNOx的排放。的
11、排放。你现在浏览的是第八页,共35页12.2 12.2 汽车排放电子控制系统的结构与原理汽车排放电子控制系统的结构与原理EGREGR原理原理你现在浏览的是第九页,共35页12.2 12.2 汽车排放电子控制系统的结构与原理汽车排放电子控制系统的结构与原理(2 2)废气再循环量的控制方式)废气再循环量的控制方式 增加废气再循环量,发动机的燃烧温度可进一步降低,抑增加废气再循环量,发动机的燃烧温度可进一步降低,抑制制NOxNOx产生的作用就更有效。但废气再循环量过多,会导致产生的作用就更有效。但废气再循环量过多,会导致混合气的着火性变差,造成发动机的油耗上升,动力性下混合气的着火性变差,造成发动机
12、的油耗上升,动力性下降,降,HCHC排放量上升。因此,必须控制废气引入量,而在发排放量上升。因此,必须控制废气引入量,而在发动机起动、怠速和低负荷等工况下,发动机的燃烧温度较动机起动、怠速和低负荷等工况下,发动机的燃烧温度较低,低,NOxNOx不会超量,为确保发动机可靠运行,就不能在新鲜混不会超量,为确保发动机可靠运行,就不能在新鲜混合气中掺入废气。合气中掺入废气。你现在浏览的是第十页,共35页12.2 12.2 汽车排放电子控制系统的结构与原理汽车排放电子控制系统的结构与原理 通常以废气再循环率来衡量废气的引入量,废气再通常以废气再循环率来衡量废气的引入量,废气再循环率定义如下:循环率定义如
13、下:EGREGR率率 =EGR=EGR气体量气体量/(吸入的空气量(吸入的空气量+EGR+EGR气体量)气体量)100%100%废气再循环控制装置通过控制废气再循环控制装置通过控制EGREGR率来保证发动机运转率来保证发动机运转性能良好的同时,达到最佳的性能良好的同时,达到最佳的NOxNOx净化效果。净化效果。EGREGR率与发动机动力性、经济性和排放性能有关(如下图)率与发动机动力性、经济性和排放性能有关(如下图)。EGREGR率增加过大时,使燃烧速度太慢,燃烧变得不稳定,率增加过大时,使燃烧速度太慢,燃烧变得不稳定,失火率增加,使失火率增加,使HCHC也会增加;也会增加;EGREGR率过小
14、,率过小,NOxNOx排放达不到法排放达不到法规要求,易产生爆震,发动机过热等现象。规要求,易产生爆震,发动机过热等现象。因此因此EGREGR率必须根据率必须根据发动机工况要求进行控制。发动机工况要求进行控制。你现在浏览的是第十一页,共35页12.2 12.2 汽车排放电子控制系统的结构与原理汽车排放电子控制系统的结构与原理你现在浏览的是第十二页,共35页12.2 12.2 汽车排放电子控制系统的结构与原理汽车排放电子控制系统的结构与原理 试验结果说明:当试验结果说明:当EGREGR率小于率小于10%10%时,燃油消耗量基本上时,燃油消耗量基本上不增加,当不增加,当EGREGR率大于率大于20
15、%20%时,发动机燃烧不稳定,工作粗暴,时,发动机燃烧不稳定,工作粗暴,HCHC排放物将增加排放物将增加10%10%。因此通常将。因此通常将EGREGR率控制在率控制在10%10%20%20%范围范围内较合适。内较合适。随着负荷增加随着负荷增加EGREGR率允许值也增加(阴影部分)。率允许值也增加(阴影部分)。怠速和低负荷时,怠速和低负荷时,NOxNOx排放浓度低,为了保证稳定燃排放浓度低,为了保证稳定燃烧,不进行烧,不进行EGREGR。只有热态下进行只有热态下进行EGREGR。发动机温度低时,。发动机温度低时,NOxNOx排放浓度排放浓度也较低,为了保证正常燃烧,冷机时不进也较低,为了保证正
16、常燃烧,冷机时不进EGREGR。大负荷、高速时,为了保证发动机有较好的动力性,此大负荷、高速时,为了保证发动机有较好的动力性,此时混合气较浓,时混合气较浓,NOxNOx排放生成物较少,可不进行排放生成物较少,可不进行EGREGR或减少或减少EGREGR率。率。你现在浏览的是第十三页,共35页12.2 12.2 汽车排放电子控制系统的结构与原理汽车排放电子控制系统的结构与原理你现在浏览的是第十四页,共35页12.2 12.2 汽车排放电子控制系统的结构与原理汽车排放电子控制系统的结构与原理 较早使用较早使用的机械式的机械式EGREGR控控制装置是利用进气制装置是利用进气歧管的真空度及排歧管的真空
17、度及排气压力来控制气压力来控制EGREGR阀的开启及开启的阀的开启及开启的程度,主要有三种程度,主要有三种控制方式,如图控制方式,如图12-112-1所示。所示。你现在浏览的是第十五页,共35页12.2 12.2 汽车排放电子控制系统的结构与原理汽车排放电子控制系统的结构与原理(3 3)废气再循环电子控制系统的控制原理)废气再循环电子控制系统的控制原理 电子控制废气再循环系统的组成如图电子控制废气再循环系统的组成如图12-212-2所示。所示。你现在浏览的是第十六页,共35页12.2 12.2 汽车排放电子控制系统的结构与原理汽车排放电子控制系统的结构与原理 ECUECU根据各传感器的信号判断
18、发动机的工况与状态,以确定是否根据各传感器的信号判断发动机的工况与状态,以确定是否需要废气再循环或再循环流量的大小,并输出占空比可变的控制脉需要废气再循环或再循环流量的大小,并输出占空比可变的控制脉冲,通过控制冲,通过控制EGREGR电磁阀的占空比来调节电磁阀的占空比来调节EGREGR阀的开度,以实现最佳的阀的开度,以实现最佳的EGREGR率率控制。控制。为实现非线性的最佳为实现非线性的最佳EGREGR再循环流量控制,在再循环流量控制,在EGREGR电子控制系统的存储电子控制系统的存储器中储存各工况下的最佳废气再循环流量值,通常以电磁阀占空比器中储存各工况下的最佳废气再循环流量值,通常以电磁阀
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