汽车污染物排放净化控制系统

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•图6—2—4 三元催化器的工作原理
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• 3.三元催化转化器失效的原因 • (1)高温烧结。催化剂的温度为400~800℃时,净化率和使用寿 命最高。如果温度过高,催化剂过热,会加速老化,丧失催化功能。 • (2)催化剂孔道堵塞,如图6—2—5所示。 • (3)铅、硫、磷中毒。为预防三元催化器铅中毒,应使用93号及 以上优质无铅汽油。
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•图6—2—6 导入二次空气
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• 2.导入二次空气的电子控制系统 • 排气管中有害气体与喷入的新鲜空气发生氧化反应,同时未完全燃 烧的HC和CO继续燃烧,可以快速预热三元催化器。在三元催化器达 到工作温度后,应停止二次空气喷射,避免造成三元催化器过热而毁坏。 因此,在发动机冷起动后,二次空气喷射装置工作80~120s便停止,其控 制电路如图6—2—7所示。
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• (2)故障分析举例 • 一辆本田雅阁车,起动困难、怠速不稳、加速发抖,冷车时故障现象 较为严重。其发动机故障指示灯有时常亮。
• 经检查发现,在不踩加速踏板的时候起动较为困难,踩下一点节气门 后比较容易起动,但是起动后一抬脚发动机就熄火。如果起动后一直踏 住加速踏板,过一段时间后再慢松加速踏板,发动机还可以运转,但怠速 不稳定,在450~650r/min来回游动,真空度在47~55kPa变动,加速到 2500r/min以上才正常。
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• (2)带废气压力修正的废气再循环系统 • 丰田陆地巡洋舰采用带废气压力修正的废气再循环系统,如图 6—2—14所示。
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•图6—2—14 废气调整阀的控制 •a)带废气调整阀的废气再循环控制 •b)废气调整阀和废气再循环汽阀车的污染连物接排放净化控制系统
• 废气调整阀及其安装位置如图6—2—15所示。
•图6—2—17 冷却水温度控制的废气再循环 图6—2—18 石蜡温控阀的结构
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•(5)电磁控制废气再循环系统
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• 3.废气再循环系统的检修 • (1)故障分析 • 如果EGR阀打不开,使NOx 升高。如果EGR阀常开,废气循环过 量,会影响发动机的正常运行,特别是发动机在怠速、低转速、低负 荷及发动机处于冷态运行时,明显降低发动机性能,如怠速时发动机 抖动、输出功率减小、发动机熄火等。
然会增加个人及社会在医药等方面的开支。美国一份研究报告表 明,因排放的影响所造成的费用开支,约占整个汽车使用期间的费 用开支的2%~12%。
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•三、汽油机排放污染物净化方法
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•课题二 排气管废弃污染物控制
•◆ 了解三元催化器的结构和工作原理。 •◆ 了解导入二次空气的电子控制系统。 •◆ 熟悉废气再循环系统。
• (4)催化器中出现未完全燃烧的燃油。在800℃高温下,未完全燃 烧的燃油只要30s就可使催化器损坏。因此,在发动机工作时,绝对 不允许拔下点火线圈的高压线。
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•图6—2—5 催化剂孔道堵塞
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• 二、导入二次空气 • 1.向排气管导入二次空气的作用 • 如图6—2—6所示,利用排气脉动和单向阀,或用气泵向排气管导 入新鲜空气,使HC和CO继续燃烧,生成无害的H2O和CO2以减少排 放污染物。特别是在发动机冷车起动时和暖机阶段,供给的混合气 较浓,在低温下发动机燃烧往往不是很好,大量的HC和CO会排到大 气中。
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• 三、废气再循环系统(EGR) • 1.废气再循环系统的作用 • 废气再循环系统(见图6—2—9)将排气管中6%~20%的废气引入 进气管,和新鲜混合气一起进入气缸进行燃烧,以降低气缸内和排气 管的最高温度,减少NOx的排放。
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•课题三 汽油蒸发物回收系统
•◆ 掌握发动机汽油蒸发物回收系统的工作原理。 •◆ 能检修发动机汽油蒸发物回收系统的故障。
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• 2.二氧化碳等与温室效应 • 产生温室效应的气体有CO2、CH4、NO2、O3及氟氯碳烷 (Chlorofluorocarbons-CFCS)。汽车排气中含有CO2、CO、CH4、 NO2,或者经过化学反应后生成。在汽车空调、制冷装置及某些去 污剂、清洁剂中含有氟氯碳烷,在汽车维修及损坏时,则往往排放 到大气中。氟利昂除了产生温室效应外,还会破坏高空的臭氧层。 这样,太阳光的紫外线没有臭氧层阻挡,人们会受到较多紫外线射,
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• 丰田陆地巡洋舰3F-E发动机二次空气喷射系统如图6—2—8所 示。空气泵将新鲜空气从空气滤清器、ABV 阀、ASV 阀、止回阀
排入排气管。发动机微型计算机发动机转速、发动机水温和真空开 关等传感器的信号,通过VSV 阀控制ABV 阀、ASV 阀的真空度打开 或关闭VSV 阀控制ABV 阀,以此控制泵入的新鲜空气。
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• 如图6—2—1所示反映出了发动机排气管中有害气体 与气缸内混合气浓度有怎样的关系?
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•图6—2—1 有害气体与混合气浓度的关系
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• 一、三元催化转换(TWC) • 1.三元催化器的安装位置和结构 • 如图6—2—2所示,三元催化器安装在排气消声器前。三元催化器由钢 外壳、陶瓷载体(氧化镁、氧化铝、硅酸盐)和催化剂(铂、钯、铑)组成,如 图6—2—3所示。
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•图6—1—3 光化学烟雾产生过程及危害
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•图6—1—4 光化学烟雾
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• 5.汽车排放污染物对社会经济的影响 • 汽车排放污染物对社会的影响,首先表现在经常与汽车排放物 接触的人的健康受到不同程度的伤害,产生一些慢性病症。有的 则导致肿瘤及癌症的发生。据美国资料统计,美国每年约有6万人 因呼吸空气中有害微粒等而死亡,尽管空气中有害排放物已经达 到甚至低于目前法规要求。这些因汽车排放引发的病症及死亡必
• 2.废气再循环系统的类型 • (1)真空控制废气再循环系统 • 真空控制废气再循环系统由EGR阀、EGR电磁阀、ECU 和各种传感 器等组成。
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•图6—2—11 EGR阀和EGR电磁阀的结 构
•Fra Baidu bibliotek)EGR阀剖视图 b)EGR电磁阀剖视图
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• 如图6—2—12所示,增 加了EGR真空阀和EGR 阀位置传感器。EGR真 空阀的作用是消除进气管 的压力波动。EGR 阀位 置传感器向发动机ECU 传送EGR 阀开度信号,发 动机ECU 根据该信号,改 变加在EGR电磁阀的电 压,增加或降低加在EGR 阀上的真空力,以控制进 入燃烧室的废气量。
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•图6—2—12 EGR真空阀和EGR阀位置传感 器
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• 福特汽车将EGR电磁阀、EGR阀和EGR阀位置传感器制成一体, 如图6—2—13所示。ECU 可根据EGR阀位置传感器的信号检测 EGR阀的开度及工作是否正常。若调整无效,点亮故障灯。
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•图6—2—2 三元催化器的安装位置
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•图6—2—3 三元催化器的结构 •a)三元催化器解剖 b)三元催化器横汽向车污解染剖物排c)放蜂净窝化控状制的系催统化剂
• 2.三元催化器的工作原理 • 当高温的汽车尾气通过净化装置时,三元催化器中的净化剂将增强 CO、HC 和NOx三种气体的活性,促使其进行一定的氧化-还原化学反应, 其中CO在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体;HC化合物在高 温下氧化成水(H2O)和二氧化碳；NOx还原成氮气和氧气。这样,CO、 HC和NOx 通过三元催化器孔道时,转化为无毒无害的水(H2O)、氧气 (O2)和氮气(N2),净化了汽车尾气,如图6—2—4所示。由于这种催化器可 同时将废气中的三种主要有害物质转化为无害物质，故称三元。
再加上运动零件磨损下来的金属屑、未过滤掉的空气中杂质以及 它们的燃烧产物所构成。
• 4.氮氧化合物、未燃烃与光化学烟雾 • 汽车发动机未燃烃(HC)中的一些物质除有致癌危险外,未燃烃 及氮氧化物(NOx)在太阳光作用下,经过一系列的化学反应,产生浅 蓝色的刺激性烟雾,即光化学烟雾,它含有臭氧、过氧酰基硝酸盐 (PAN)以及各种自由基、醛、酮等物质。科学试验表明,HC、NOx、 太阳光是形成光化学烟雾的必要条件。
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•图6—1—2 排气管排放的污染物
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• 二、汽车排放污染物及其危害分析 • 汽车排放的废气中含有数百种不同的物质,其中有害物除CO、SO2 外,目前特别引起人们关注的是:产生温室效应的CO2 及CH4 等;形成光 化学烟雾的氮氧化物(NOx)及未燃烃(HC)等以及会致癌的附在炭烟微 粒上面的多环芳香烃(PAN)等物质。 • 1.CO 与人体中毒 • CO是在不完全燃烧的情况下产生的,是一种无色、无味的有毒气体。 CO 一旦进入人体的血液和大脑,会降低红细胞的供氧能力,即使CO的 浓度很低,也能伤害神经系统功能和视力。在驻车期间,发动机在怠速工 况下带动空调机运行时,如果发动机排气系统漏出CO,会进入乘座舱内, 引起人体中毒,严重时会致命。
汽车污染物排放净化控 制系统
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2020/11/23
汽车污染物排放净化控制系统
• 如图6—1—1所示为汽车排放的烟雾,试说出它的主要成 分及对人的危害。
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•图6—1—1 汽车排放的烟
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• 一、汽车排放污染物的部位和种类 • 汽车排放污染物的部位主要有3个:排气管、油箱和曲轴箱。 •汽油机排气管排放的废气成分主要有一氧化碳(CO)、碳氢化合 物(HC)、氮氧化合物(NOx)、二氧化碳(CO2)四种。其中CO2为 汽油燃烧的必然产物,是不能避免的,危害性较小。而CO、HC、 NOx 是有害物,需严格控制其排放量。排气管排放的污染物如图 6—1—2所示。
则可能引起白内障、皮肤癌及免疫系统受损等问题。因此国际上 已停止使用氟利昂CFC-12,而用HFC-134a代替。在一些国家或 地区尚未彻底更换前,必须采取有效措施防止CFC-12泄漏到大气 中。
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• 3.炭烟微粒与人类健康 • 汽车柴油发动机排出的炭烟微粒主要由碳粒子、未燃的碳氢化 合物、硫化物、氧化物及含金属成分的灰分等构成。通常将颗粒 直径大于0.002μm 的任何固体或液体粒子称为微粒。汽车排放的 炭烟微粒是由燃油、润滑油以及其中的添加剂未完全燃烧的产物,
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• (3)带废气压力传感器的废气再循环系统 • 为了精确地控制废气再循环,采用如图6—2—16所示的控制模式。
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• (4)冷却水温度控制的废气再循环系统 • 如图6—2—17所示,当冷却水温度低于60℃,节气门在怠速位置时, 大气压力管和真空管都位于节气门的前方,压力较高,使EGR阀关闭。 当冷却水温度大于60℃,石蜡温控阀(见图6—2—18)关闭大气压力管。 节气门开度大于25%时,真空管位于节气门后方,真空度较高,使EGR 阀打开,废气进入进气管。
• 废气循环过量产生的故障现象,与很多元件或零件损坏有关,如 怠速马达、节气门体及其传感器、MAP传感器、进气门、排气门、 配气正时、三元催化器、氧传感器等,会引起进气量和喷油量减少, 产生的故障现象非常相似。区分的办法是,加速到2000~2500r/min, 如果EGR 阀工作,废气循环量增加,相应减少了进气量,发动机转速 应下降100r/min左右。如果发动机转速不下降,则EGR系统有故障。