1、1高等教育考试毕业设计（论文）任务书一， 题目： 汽车排放控制系统与检测二， 进行地点： 西京学院机电工程系指导老师：批准日期：2摘要汽车作为现代化交通工具，给予了人们的生产与生存带来十分方便的同时，可是它的尾气排放物，给大气环境造成严重污染。随着汽车工业的发展和城市汽车保有量的增加，环境问题日益突出。在我们获益于汽车发展提高生活质量的同时，应尽量避免由此带来的排放污染恶化我们的环境。在汽车工业发展和环境保护之间，需要寻求新的平衡。随着汽车保有量迅速增加，我国城市大气污染日益严重，其中部分城市干道空气中的二氧化碳， 一氧化碳和一氧化氮浓度超过了国家规定的环境空气质量标准：在沿海的一些城市，汽车
2、排放污染已成为城市空气污染的主要因素。关键字：汽车尾气的危害，排放控制现状，对策3ABSTRACTSummary of car as a modern means of transport, production and survival of people very convenient at the same time, however its exhaust emissions, caused serious pollution to the atmosphere. With the development of automobile industry and urban car own
3、ership increased, environmental issues have become increasingly prominent. We benefit from the automotive development while improving the quality of life, you should try to avoid the resulting emission deterioration of our environment. Between the automobile industry development and environmental pr
4、otection, the need to seek a new balance. With the rapid increase in car ownership, urban air pollution in China growing, part of urban arterial road in the air of carbon dioxide, carbon monoxide and nitric oxide concentrations exceeding the regulations of the States ambient air quality standards: i
5、n some coastal cities, automobile emission pollution have become major factors of urban air pollution. Keywords: harm of automobile exhaust gas, emission control, and countermeasure4目录摘要2绪言5第一章：排气系统91，排气系统及排气歧管92，消声器11第二章：排气净化装置161，发动机的有害排放物162，恒温进气系统 163，二次空气喷射系统174，催化转换器 185，柴油机微粒过滤器 196，排气再循环 (EG
6、R)系统19第三章：燃油蒸气排放控制221 ,汽油蒸发形成的废气222、油蒸气挥发控制（EVAP ）223、窜缸废气净化控制（PCV）244、废气再循环（EGR）控制24参考文献32致谢335绪 言自 从 1886 年 第 一 辆 汽 车 诞 生 以 来 ， 并 经 发 展 成 为 近 现 代物 质 文 明 之 一 。 目 前 ， 全 世 间 的 汽 车 保 有 量 已 超 过 10 亿辆 。在 大 气 污 染 中 ， 汽 车 排 放 所 造 成 的 污 染 占 有 相 当 的 比 重 。据 有 关 资 料 介 绍 ， 大 气 中 所 含 CO 的 75%， HC 和 NO的 50%来 源 于
7、 汽 车 发 动 机 的 排 放 。 特 别 是 在 汽 车 密 度 较 大 的国 家 ， 汽 车 发 动 机 的 排 放 污 染 早 已 成 为 严 重 的 社 会 公 害 。（ 1） 发 动 机 的 排 气 污 染 及 危 害汽 车 发 动 机 的 燃 料 主 要 是 汽 油 或 柴 油 ， 它 们 是 多 中 碳 氢化 合 物 的 混 合 物 ， 在 发 动 机 汽 缸 内 与 空 气 混 合 并 燃 烧 ， 大 部分 生 成 CO2 和 H2O； 依 据 燃 烧 条 件 ， 有 一 部 分 由 于 不 完全 燃 烧 而 生 成 CO 和 HC 化 合 物 。 此 外 ， 当 燃 烧 温
8、 度 很 高时 ， 空 气 中 的 氮 与 未 燃 的 氧 起 反 应 ， 生 成NOX。 CO,HC,NOX,SO2 及 碳 烟 等 气 体 对 人 类 和 环 境 都 会造 成 很 大 危 害 ， 为 此 ， 各 国 都 制 定 了 相 应 的 汽 车 排 放 标 准 ，并 投 入 大 量 资 金 进 行 研 究 及 防 治 。（ 2） 有 害 气 体 产 生 的 原 因1,CO 的 生 成 机 理CO 是 烃 燃 料 在 局 部 缺 氧 或 低 温 下 不 完 燃 烧 的 产 物 。理 论 上 讲 ， 燃 料 完 全 燃 烧 时 生 成 CO2 和 H2O； 而 当 空 气不 足 是 ，
9、 则 有 部 分 燃 料 不 完 全 燃 烧 而 生 成 CO。6在 实 际 燃 烧 过 程 中 ， 不 仅 空 气 不 足 时 燃 烧 生 成 物 中 有CO， 在 空 气 充 足 时 燃 烧 产 物 中 也 含 有 CO。 其 原 因 是 混 合气 的 形 成 与 分 配 不 均 。 另 外 ， 在 使 用 稀 混 和 气 时 ， 在 高 温 下燃 烧 生 成 的 CO2 和 H2O 也 可 能 有 一 小 部 分 发 生 如 下 的 离 解反 应 ：2CO2=2CO+O22H2O=2H2+O2而 离 解 反 应 反 应 生 成 的 H2 有 会 使 CO2 还 原 成 CO， 即 ：CO
10、+H2=CO+H2O所 以 ， 在 发 动 机 排 气 中 ， 总 会 有 CO 存 在 。 尽 管 如 此 ， 排气 中 CO 的 浓 度 基 本 上 取 决 于 空 燃 比 。2， HC 的 生 成 机 理HC 是 未 燃 的 燃 料 ， 不 完 全 燃 烧 或 裂 解 反 应 的 碳 氢 化 合 物及 少 量 的 氧 化 反 应 的 中 间 产 物 。 在 汽 油 机 中 ， 缸 壁 淬 火 也 是排 气 中 HC 的 主 要 来 源 。 当 火 焰 传 播 到 接 近 汽 缸 壁 面 附 近 时 ，由 于 壁 面 的 冷 却 作 用 ， 火 焰 不 能 完 全 传 播 到 缸 壁 表
11、面 ， 使 大约 0.050.4mm 厚 度 上 的 混 合 气 烧 不 着 。 通 常 把 这 层 烧 不 着的 混 合 气 成 为 淬 冷 层 。 另 外 ， 汽 缸 体 和 气 缸 盖 接 合 面 之 间 的缝 隙 ， 活 塞 顶 部 与 第 一 道 气 环 之 间 的 空 隙 ， 火 花 塞 磁 芯 周 围的 空 隙 等 ， 火 焰 烟 也 不 能 传 播 过 去 。 上 述 淬 冷 层 和 气 隙 中 的混 和 气 没 有 燃 烧 就 随 废 气 排 出 。 在 排 气 初 期 ， 靠 近 排 气 门 附近 的 那 一 部 分 淬 冷 层 中 的 未 燃 气 体 首 先 随 废 气
12、排 出 ， 在 排 气7后 期 ， 活 塞 把 汽 缸 壁 面 的 淬 冷 层 也 JUE 近 排 气 中 ， 使HC 的 排 放 浓 度 大 大 增 加 。发 动 机 工 作 时 ， 如 果 混 合 气 过 浓 ， 由 于 空 气 不 足 ， 燃 烧不 完 全 ， 则 未 燃 燃 料 或 燃 烧 过 程 中 生 成 的 HC 增 加 ， HC的 排 放 浓 度 增 加 。 而 当 混 合 气 过 稀 或 缸 内 废 气 过 多 时 ， 则 可能 引 起 火 焰 不 充 分 甚 至 完 全 断 火 ， 致 使 排 气 中 的 HC 浓度 显 著 增 加 。（ 3） NOX 的 生 成 机 理N
13、OX 时 高 温 条 件 下 由 氧 和 氮 反 应 所 形 成 的 ， 它 和 期 他 废气 不 同 ， 不 是 来 自 燃 料 。 发 动 机 所 排 出 的 NOX 虽 含 有 少量 的 NO2， 但 大 部 分 是 NO。 排 气 中 的 NO 在 大 气 中 被 氧化 成 NO2。 通 常 把 NO2 和 NO 统 称 为 NOX。在 发 动 机 工 作 中 ， 无 论 是 经 行 完 全 燃 烧 反 应 ， 还 是 不 完全 燃 烧 反 应 ， 其 最 初 燃 烧 反 应 所 产 生 的 热 必 将 使 空 气 中 的 氧分 子 裂 解 为 氧 月 子 ， 并 与 空 气 中 的
14、氮 分 子 发 生 反 应 而 生 成NO 和 氮 月 子 ， 而 氧 月 子 又 与 空 气 中 氧 分 子 发 生 反 应 生 成 NO和 氧 月 子 ， 这 部 分 氧 月 子 又 可 与 空 气 中 氮 分 子 重 新 反 应 ， 产生 NO。 其 反 应 为 ：O2=2ON2+O=NO+NN+O2=NO+N在 这 些 反 应 中 ， 燃 烧 温 度 越 高 ， 燃 烧 过 程 中 氧 气 浓 度 越8大 ， 高 温 下 的 持 续 时 间 越 长 ， NO 的 产 量 就 越 多 。第 一 章 排 气 系 统9一 ， 排气系统及排气歧管示 意 图汽 车 排 气 系 统 是 指 收 集
15、 并 且 排 放 废 气 的 系 统 ， 一 般 由 排 气 歧 管 ，排 气 管 ， 催 化 转 换 器 ， 排 气 温 度 传 感 器 ， 消 声 器 和 排 气 尾 管 等 组成 。 汽 车 排 气 系 统 是 主 要 是 排 放 发 动 机 工 作 所 排 出 的 废 气 ， 同 时使 排 出 的 废 气 污 染 减 小 ， 噪 音 减 小 。 汽 车 排 气 系 统 主 要 用 于 轻 型车 、 微 型 车 和 客 车 ， 摩 托 车 等 机 动 车 辆 。 （ 1）单排气系统及双排气系统直列型发动机在排气行程期间，气缸中的废气经排气门进入排气歧管，再由排气歧管进入排气管、催化转换器
16、和消声器，最后由排气尾管排到大气中。这种排气系统称作单排气系统。V 型发动机有两个排气歧管，在大多数装配 V 型发动机的汽车上仍采用单排气系统，即通过一个叉形管将两个排气歧管连接到一个排气管上。来自两个排气歧管的废气经同一个排气管、同一个消声器和同一个排气尾管排出。但有些 V 型发动机采用两个单排气系统，即每个排气歧管各自都连接一个排气管、催化转换器、消声器和排气尾管。这种布置形式称作双排气系统。双排气系统降低了排气系统内的压力，使发动机排气更为顺畅，气缸中残余的废气较10少，因而可以充入更多的空气 燃油混合气或洁净的空气，发动机的功率和转矩都相应地有所提高。（ 2）排气歧管一般排气歧管由铸铁或球墨铸铁制造，近些年来采用不锈钢排气歧管的汽车愈来愈多，其原因是不锈钢排气歧管质量轻，耐久性好，同时内壁光滑，排气阻力小。排气歧管的形状十分重要。为了不使各缸排气相互干扰及不出现排气倒流现象，并尽可能地利用惯性排气，应该将排气歧管做得尽可能的长，而且各缸支管应该相互独立、长度相等。
