汽车尾气质量检测系统设计_学士学位论文(编辑修改稿)

汽车尾气质量检测系统设计_学士学位论文(编辑修改稿)内容摘要：

...............................................................错误 !未定义书签。 致 谢 ...................................................................................错误 !未定义书签。 参考文献 ...............................................................................错误 !未定义书签。 附 录 A ................................................................................错误 !未定义书签。 附 录 B ................................................................................错误 !未定义书签。 哈尔滨理工大学学士学位论文 1 第 1 章 绪论 汽车尾气的危害 随着我国改革开放事业的深入发展和作为我国国民经济支柱产业的汽车工业的崛起以及人们生活水平的不断提高，汽车越来越多地进入百姓的中间。 汽 车的发展在给人民经济活动和日常生活提供方便的同时，也带来了严重的环境污染。 1995 年全国机动车排放 C0 总量达到 2200 万吨： NOx排放总量超过 140 万吨，而且大部分集中在城市区域。 与国外城市相比，90 年代东京拥有机动车约 400 万辆，而 CO 和 NOx 排放基本稳定在 10 万吨和 5 万吨左右。 1995 年北京的汽车保有量仅为 100 万辆，而 CO 和 NO，的排放量却分别超过了 100 万吨和 1 0 万吨，远远高于东京。 近 10 年我国生产的汽车的排放污染虽有所改善，但与发达国家相比差距仍然很大。 随着城市建设速度加快，高楼林立，更加不利于 空气的扩散，使汽车排放加大了空气污染程度，并逐步成为城市大气的主要污染源之一。 1998 年世界卫生组织列出的“世界十大污染严重城市”中，我国就占了 7 个。 与国外相比，这些城市的汽车保有量不大，但城市中 CO、 HC 和 N0x 对大气污染的分摊率却达到了发达国家水平。 汽车排放的污染物对人体健康和生态环境造成了很大的影响，特别是儿童、老人、孕妇以及心脏病和肺病患者，更容易受到伤害。 另外，空气污染还会损害生态环境，污染河流湖泊，危及野生动植物的生存。 目前，对汽车排放污染物的控制主要是设法减少 CO、 HC 和 NOx，它们是造成大气污染的主要原因，也是汽车尾气中对人体构成危害的主要物质。 在汽车排出的尾气中浓度最大有害气体是 CO，而现代城市空气污染中80%左右的 CO 来自于汽车排放。 CO 是无色、无味的窒息性易燃有毒气体。 它与血红素的亲和力比氧气与血红素的亲和力要大 210 多倍，而血红素担负着向人体器官和组织输送氧气的重任。 因此， CO 侵入体内便会很快与血液中的血红素相结合而成为羧基血红 (Carboxyhem0910bin，简写为 COHb)，使血液的输氧能力降低而引起缺氧。 这对心脏病和呼吸系统疾病患者特别有害。 即使健康的人吸入一定量的 C0 后 会也会产生中毒，出现反应迟钝、恶心、头晕、疲劳等症状，严重时会使人窒息死亡。 排放汽车的碳氢化合物来自三种排放源。 对一般汽油发动机来说，约60％的碳氢化合物来自内燃机废气排放， 20％ ~25％来自曲轴箱的泄漏，其余的 1 5％ ~20％来自燃料系统的蒸发。 汽车排放污染物除了对人体健康造成严重危害之外，还会对大气环境造成深远影响。 近 20 年的研究结果表明，汽车的排放污染物对环境影响不学士学位论文 2 仅是局部的，许多影响还可以扩展到大气层中很远的距离甚至其他地区，并存在很长时间。 目前，全世界有 10 亿多城市人口的健康受到空气污染的威 胁。 据世界卫生组织估计。 我国 11 个大城市中，空气中的烟尘和颗粒物每年使数万人死亡， 40 多万人感染上慢性支气管炎。 世界银行估计，因空气污染导致的医疗成本增加以及工人生病丧失生产力使得中国 GDP 被抵消掉 5％。 因此，控制汽车排放污染，改善人类生存环境，已经刻不容缓。 影响排放污染物的主要因素 影响汽车排放污染物的主要因素很多也很复杂。 有汽车的内部因素产生的影响，但这些排放物都是化学反应燃烧的产物，主要的影响因素空燃比 (AF)、点火提前角(θ )等。 其次是环境因素对检测结果的影响。 汽车发动机自身内部因素的影响 空燃 比 空燃比是混合气中空气与燃料质量之比，通常用 AF 表示。 使 1kg 汽油完全燃烧按化学当量计算需要 空气，空燃比等于 ，称为理论空燃比；燃烧 1kg 燃料实际供给的空气量与理论空气量之比称为过量空气系数。 空燃比支配着发动机的动力性、经济性和排气清洁性，是发动机最重要的控制参数。 当实际空燃比比理论空燃比稍小时 (AF=～ 14)，燃烧火焰的温度最高。 燃烧速度最大时的空燃比比火焰温度最高时的空燃比更小一点 (AF=12～ 13)。 燃烧速度越快，燃烧压力越高，发动机的输出功率越大，因此 AF=12～ 13 的 稍大的空燃比被称为功率空燃比。 但是，燃油消耗率最低时的空燃比要比理论空燃比稍大， AF=16 左右，这种稍大的空燃比称为经济空燃比。 学士学位论文 3 图 11 排放浓度与空燃比的关系 图 12 三元催化器的空燃比特性曲线 空燃比与汽油机排气有害成分的关系如图 11所示。 由图 11可知，混和气越浓，由于空气不足，燃烧不完全， NOx排放不多，但 HC、 CO的排放增多；混和气越稀，燃烧完全， HC、 CO的排放减少，但 NOx增加很多。 供给更稀的混和气时，随着燃烧速度的下降，容易产生不稳定燃烧，这时 NOx、CO的排放减少，而 HC排 放却增多。 空燃比控制的目标是发动机尽可能多地使用较稀混合气，从而降低有害气体排放量并节油，同时必须满足发动机不同工况对空燃比的要求，否则发动机功率将下降、失稳，甚至熄火。 空燃比对三元催化器的特性曲线学士学位论文 4 如图 12 所示。 由图 12 可知，当空燃比控制在 附近时，三元催化转化器 (TWC)对有害排放物的净化效率最高。 随着排放法规的不断严格， TWC得到广泛应用，目前汽油机混合气的空燃比通常采用闭环控制的方法，即在排气管中安装一个反应空燃比信号的氧传感器，将实际测到的空燃比信号反馈给控制单元 (ECU)，使 ECU对 喷油脉宽进行修正，使排气中平均空燃比达到设定的化学当量比附近，这样TWC对排气中的 HC、 CO、 NOx均具有很高的转化率 点火提前角 点火提前角对汽油机 CO、 HC、 NOx排放浓度的影响如图 1如图 14所示。 图 13 点火提前角对 CO排放的影响 图 14点火提前角对 HC和 NOx排放的影响 点火提前角对 CO排放浓度影响很小，除非点火提前角过分推迟，使 CO没有充分的时间完全氧化而引起 CO排放量增加。 空燃比一定时，随点火提学士学位论文 5 前角的推迟， HC和 NOx同时降低。 由于推迟点火提前角。