目錄第一章緒論 41.1選題的背景及意義 41.1.1前言 41.1.2我國汽車工業(yè)的發(fā)展 41.2汽車排放的主要污染物對環(huán)境的影響 51.2.1一氧化碳的危害 51.2.2HC化合物的危害 61.2.3氮氧化合物的危害 61.3現(xiàn)代汽車控制技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 71.4我國現(xiàn)行的車輛尾氣排放標(biāo)準(zhǔn) 8第二章汽車排放的污染物 92.1公害的概述 92.2汽車大氣污染源 92.2.1汽車尾氣排放 92.2.2曲軸箱竄氣 102.2.3汽油蒸汽 11發(fā)動機(jī)工作原理 112.3.1四沖程發(fā)動機(jī) 112.3.2二沖程發(fā)動機(jī) 122.4汽車排放污染物的生成機(jī)理 122.4.1一氧化碳（CO） 132.4.2碳?xì)浠衔铮℉C） 142.4.3氮氧化合物（） 142.4.4光化學(xué)煙霧 152.4.5二氧化硫（） 152.4.6顆粒（微粒、PM） 162.5影響汽油機(jī)排氣污染物生成的因素 162.5.1空燃比 172.5.2噴油速率及噴油提前角的影響 172.5.3點(diǎn)火提前角 182.5.4汽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài) 18第三章現(xiàn)代汽車排放污染物的控制技術(shù) 203.1電子控制燃油噴射系統(tǒng) 203.1.1EFI系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 203.1.2EFI系統(tǒng)工作原理 213.1.3EFI系統(tǒng)分類 233.1.4EFI系統(tǒng)的作用 243.2點(diǎn)火控制 25點(diǎn)火系統(tǒng)的分類 263.2.2推遲點(diǎn)火提前角 263.3三元催化器 273.3.1三元催化器的結(jié)構(gòu) 273.3.2三元催化器的分類及工作原理 273.3.3影響三元催化器失效的原因 283.4怠速控制 29速控制系統(tǒng)的組成 293.4.3控制策略 293.5廢氣再循環(huán)控制（EGR） 303.5.1EGR的控制原理 303.5.2EGR的控制策略 31第四章現(xiàn)代汽車控制技術(shù)對尾氣排放的影響 334.1DA462與2VQS對比 334.1.1DA462式化油器發(fā)動機(jī) 334.1.22VQS相對DA462式發(fā)動機(jī)的優(yōu)勢 344.2汽油車尾氣排放檢測方法 354.2.1怠速檢測法 354.2.2雙怠速檢測法 354.2.3其它尾氣檢測法 364.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 364.3.1實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備 36實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 38第五章混合動力汽車 445.1混合動力汽車發(fā)展史 445.2混合動力系統(tǒng)的組成 455.3混合動力車的工作原理 455.4混合動力系統(tǒng)的分類 465.4.1聯(lián)合方式分類 465.4.2混合度分類 475.5混合動力汽車的優(yōu)點(diǎn) 48第一章緒論1.1選題的背景及意義.1前言現(xiàn)代汽車電子控制技術(shù)實(shí)質(zhì)上是汽車技術(shù)和電子技術(shù)的相結(jié)合，是現(xiàn)代汽車工業(yè)高速發(fā)展與高新技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。它在歷經(jīng)近40年左右的發(fā)展，已經(jīng)達(dá)到了很高的性能，在安全、環(huán)保、節(jié)能和低成本等方面均取得很大成果。但是，隨著全球汽車的保有量的急劇增加，汽車行業(yè)受到了能源日益枯竭、油價(jià)不斷上漲、全球氣候變暖及與之相對應(yīng)的二氧化碳排放的困擾。因此，為了挽救十分惡劣的大氣環(huán)境，世界各國相繼制定了汽車排放的法規(guī)，來控制汽車排放污染。據(jù)研究，汽車有害排放主要來源于尾氣的排放。有效的抑制汽車尾氣有害成分的排放，是治理汽車尾氣污染的關(guān)鍵。為了降低尾氣排放污染，世界各領(lǐng)域的相關(guān)專家和研究機(jī)構(gòu)，從產(chǎn)生污染物的原因著手，在提高發(fā)動機(jī)的燃燒性能及有害廢氣凈化處理等方面展開研究，并取得了不錯(cuò)的成效。我國汽車工業(yè)的發(fā)展汽車正在改變中國人的生活。中國改革開放的近30年間，汽車已走入普通居民家庭。圖1-12001-2010年民用汽車保有量（單位：萬輛）近年來，隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，我國汽車的保有量急劇增加（如圖1-1）。汽車尾氣已成為社會公害。它直接影響了人們正常的工作、學(xué)習(xí)和身心健康，同時(shí)極大的影響了城市大氣環(huán)境狀況，已經(jīng)成為導(dǎo)致光化學(xué)煙霧的主要因素之一。在中國大中城市的空氣污染已經(jīng)逐漸由煤煙型污染轉(zhuǎn)化為汽車尾氣型污染，汽車排放污染已經(jīng)成為城市環(huán)境的主要問題之一。這也決定了汽車控制技術(shù)的飛速發(fā)展，并且我們已經(jīng)在尾氣控制方面取得了重要的進(jìn)步。但是，我們還需要通過進(jìn)一步研究汽車的控制技術(shù)，來減少尾氣的排放對大氣環(huán)境的影響。因此，安全、環(huán)保、節(jié)能是中國汽車行業(yè)可持續(xù)發(fā)展面臨的主要問題，也是中國汽車技術(shù)發(fā)展的主要方向。1.2汽車排放的主要污染物對環(huán)境的影響汽車尾氣的排放是目前增長最快的大氣污染源，在發(fā)達(dá)的國家級城市區(qū)域，汽車是CO、HC、NOX等空氣污染物的主要來源。汽車排放的尾氣對我們健康造成嚴(yán)重的危害。下面我們分別介紹各污染物的生成和危害。一氧化碳的危害一氧化碳對人體的毒害程度大小，有許多因素決定。空氣中一氧化碳的濃度大小、同一氧化碳的接觸時(shí)間長短、呼吸速度，以及有無吸煙習(xí)慣（吸煙者羧基血紅素的本底含量約為5%，不吸煙者約為0.5%）等對人們受害程度有很大影響。人體中CHOb的含量隨接觸一氧化碳的見增長而增多，經(jīng)過大約7—9小時(shí)后COHb的含量穩(wěn)定后不再增加，穩(wěn)定值隨著空氣中一氧化碳含量的增加而增加。表1-1不不同含量的CO對人體健康的影響CO含量（體積分?jǐn)?shù)）（）對人體健康的影響CO含量（體積分?jǐn)?shù)）（）對人體健康的影響5—10對呼吸道患者有影響2502h接觸，頭暈血液中COHb=40%。30人滯留8h，視力及神經(jīng)機(jī)能出現(xiàn)障礙血液中COHb=5%。5002h接觸，劇烈心痛、眼花、虛脫。40人滯留8h，出現(xiàn)氣喘。1201h接觸，中毒，血液中COHb>10%300030min即死亡。可見人在一氧化碳含量（體積分?jǐn)?shù)）為15×的空氣中呆大約8小時(shí)后，便發(fā)生有害影響。表1-1是不同濃度CO對人體健康的影響。HC化合物的危害飽和烴的危害不大，相反不飽和烴的危害性則很大。即空氣中甲醛、丙烯醛等醛類氣體含量不同對人體造成的傷害不同。如表1-2所示。表1-2不同含量的醛類氣體對人體健康的影響醛類氣體含量（體積分?jǐn)?shù)）（）對人體健康的影響>1×眼、呼吸道、皮膚有強(qiáng)烈刺激作用。>25×頭暈、惡心、紅白血球減少、貧血。>1000×急性中毒。烴類還是引起光化學(xué)煙霧的重要物質(zhì)。NO的危害和CO相似，此外，NO還對呼吸道有影響（占95%）。NO2是棕色氣體，有特殊的刺激性臭味（占5%）。氮氧化物的影響會在短時(shí)間內(nèi)迅速表現(xiàn)出來，交通高峰時(shí)人們?nèi)绻迷谖廴緷舛雀叩囊肋吋奥房?，會很快感覺眼、口、鼻難受。它被吸入肺部后，能與肺部的水分結(jié)合生成可溶性硝酸，有可能導(dǎo)致肺氣腫。氮氧化合物的危害NO是無色、無味氣體，稍溶于水，只有輕度刺激性，毒性不大，高濃度時(shí)會造成中樞神經(jīng)輕度障礙，NO可被氧化成，是一種棕褐色強(qiáng)生理刺表1-3對人及生物的影響濃度（ppm）影響連續(xù)3—12個(gè)月，換支氣管炎部位有肺氣腫出現(xiàn)。聞到臭味。超過7h，西紅柿、植物等作物葉子變白色。聞到強(qiáng)烈臭味。501min內(nèi)人呼吸困難，鼻受刺激。803—5min引起胸痛。100—150人在30—60min，就因肺水腫而死亡。250很快死亡。激性的有毒氣體，是引起急性呼吸道疾病的主要物質(zhì)。它使人中毒是在發(fā)生水腫同時(shí)，引起獨(dú)具特點(diǎn)的閉塞性纖維性細(xì)支氣管炎。對健康人，大約在16ppm，10min期間，肺氣流阻力明顯上升。大氣中不同濃度對人及生物影響如表1-3所示。由于在大氣中幾天內(nèi)就擴(kuò)散，下雨時(shí)就溶解，其累計(jì)濃度不會過高，因此，對大氣的污染不像CO那樣嚴(yán)重。1.3現(xiàn)代汽車控制技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢汽車電子控制技術(shù)是從發(fā)動機(jī)控制開始的，而發(fā)動機(jī)的電子控制技術(shù)，又是從控制點(diǎn)火開始的?，F(xiàn)代汽車電子控制已從單一項(xiàng)目的控制發(fā)展到多項(xiàng)內(nèi)容的集中控制，從單一的點(diǎn)火時(shí)刻開始，逐步擴(kuò)展到控制廢氣在循環(huán)、空燃比、怠速轉(zhuǎn)速等多項(xiàng)內(nèi)容的發(fā)動機(jī)的綜合控制，即所謂的發(fā)動機(jī)的集中控制系統(tǒng)。發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的核心技術(shù)—電子控制汽油噴射（EFI）系統(tǒng)，該系統(tǒng)是用計(jì)算機(jī)控制燃油供應(yīng)量的裝置。國外電子控制燃油噴射系統(tǒng)（簡稱電噴系統(tǒng)）的雛形是Bendix公司在1957年研制出來的。1965年7月美國加州開始推行汽車污染物排放法規(guī)，于是在1967年Bosch研制出速度—密度式（EFI—D）的電控噴射系統(tǒng)，并于1972年又研制出質(zhì)量—流量式（EFI—L）的電控噴射系統(tǒng)。自此以后，電子噴射系統(tǒng)隨著電子技術(shù)的發(fā)展而不斷更新，從而使汽車的燃油噴射性能不斷的提升。在發(fā)動機(jī)的工作方式和噴油方式確定后，發(fā)動機(jī)的進(jìn)化之路并沒有終止，在發(fā)動機(jī)技術(shù)的完善上一代一代的汽車人在做著不懈的努力。有些完善甚至都沒辦法記錄。很顯然現(xiàn)在的發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)更加平順了，抖動也不是那么激烈了。燃油經(jīng)濟(jì)性也更好了，馬力更足了。而這些都是依賴于新技術(shù)的運(yùn)用。為了改善進(jìn)氣就有了：本田的ECVT,豐田的VVT-I,現(xiàn)代的CVVT，通用的DVVT等可變氣門正時(shí)技術(shù)；為了獲得更好的空燃比，就有了大眾的TFSI分層噴射技術(shù)，VIS可變進(jìn)氣道技術(shù)，渦輪增壓中冷技術(shù)等等；為了使環(huán)境污染最小在排氣管里又增加了氧傳感器，三元催化轉(zhuǎn)化器，以及廢棄在循環(huán)技術(shù)。目前，我國汽車電子控制技術(shù)處于初級階段，只有部分汽車廠家且主要集中在中外合資生產(chǎn)的汽車上開始采用電子控制裝置。如北京切諾基、一汽奧迪、上桑塔納、東風(fēng)富康、上海通用別克、廣州本田、四川豐田、一汽豐田、海南馬自達(dá)、三星、三峰等汽車上不同程度的安裝了電子控制裝置。隨著中外合資、合作項(xiàng)目的增加及國內(nèi)的廣闊市場，相信在不久的將來國內(nèi)汽車電子控制裝置的應(yīng)用水平也會有較大的提高。由于環(huán)境污染的惡劣影響，對汽車尾氣排放的要求也越來越高，老氣的發(fā)動機(jī)技術(shù)淘汰已經(jīng)成了必然，更多充分利用能源的技術(shù)也在不停的研發(fā)當(dāng)中。同時(shí)由于全球能源危機(jī)的巨大影響，更加節(jié)能的新能源技術(shù)必將在發(fā)動機(jī)技術(shù)的發(fā)展上書寫重重的一筆。1.4我國現(xiàn)行的車輛尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)為了抑制這些有害氣體的產(chǎn)生，促使汽車生產(chǎn)廠家改進(jìn)產(chǎn)品以降低這些有害氣體的產(chǎn)生源頭，歐洲和美國都制定了相關(guān)的汽車排放標(biāo)準(zhǔn)，如表1-4所示。其中歐洲標(biāo)準(zhǔn)是我國借鑒的汽車排放標(biāo)準(zhǔn)，目前，國產(chǎn)新車都會標(biāo)明發(fā)動機(jī)廢氣排放達(dá)到的歐洲標(biāo)準(zhǔn)。表1-4我國輕型汽車與歐洲標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施日期比較標(biāo)準(zhǔn)中國實(shí)施年份歐洲實(shí)施年份相差時(shí)間國Ⅰ前（歐）1900197317國Ⅰ（歐Ⅰ）200019928國Ⅱ（歐Ⅱ）200419968國Ⅲ（歐Ⅲ）200720007國Ⅳ（歐Ⅳ）201020055隨著我國汽車擁有量的飛速增長，國家的排放標(biāo)準(zhǔn)也在水漲船高般的不斷更新。據(jù)有關(guān)專家披露，一輛國Ⅲ汽車的排放量相當(dāng)于兩輛國Ⅳ汽車的排放量。因此，汽車生產(chǎn)廠家如要生存，就得不斷地開發(fā)新的控制技術(shù)來減少排放有害氣體的排放量。由此看來，現(xiàn)代汽車控制技術(shù)顯得尤為重要。第二章汽車排放的污染物2.1公害的概述目前，大氣污染、水污染及噪聲污染已成為世界的三大公害。尤其在工業(yè)化國家已發(fā)展成普遍性問題，引起人們對環(huán)境保護(hù)的重視。大氣污染主要來自燃料（煤、石油、天然氣等）燃燒生成的煙氣、工業(yè)生產(chǎn)和汽車排放的尾氣。隨著工業(yè)的發(fā)展和能源的變化，大氣污染已相繼經(jīng)過三個(gè)時(shí)期：一是煤炭煙氣時(shí)期；二是二氧化硫污染時(shí)期；第三時(shí)期就是所的光化學(xué)煙霧的污染。60年代起，世界汽車保有量劇增，汽車尾氣對大氣造成了嚴(yán)重影響。其特點(diǎn)不僅是數(shù)量大的流動污染源，而且在在居民稠密處，容易發(fā)生局部地區(qū)污染物濃度過高，即導(dǎo)致了洛杉磯光化學(xué)煙霧事件。世界不斷發(fā)生公害事件迫使人們重視環(huán)境保護(hù)工作。1975年由美、日、歐等國家參加的世界經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織國家在《關(guān)于自然環(huán)境惡化的令人不安的總結(jié)》中指出：“汽車交通是造成大氣污染的罪魁禍?zhǔn)?，對環(huán)境的損壞是巨大的。”美國也于1970年制訂了大氣清凈法修正案《馬斯基法》，對汽車排放污染物作了嚴(yán)格的限制。隨著我國工業(yè)化的進(jìn)展和交通現(xiàn)代化的發(fā)展，我國的大氣污染也由煤炭煙氣污染期進(jìn)入光化學(xué)煙霧的污染。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，1987年我國汽車保有量是400萬輛，到2010年這一數(shù)字就變成了6500萬輛，翻了16倍還要多。汽車保有量的急劇增加，造成的大氣污染可想而知。于是，我國在1983年制訂了汽車污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，并于1993年重新修訂國家標(biāo)準(zhǔn)《汽車大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)》。相信在有關(guān)部門的領(lǐng)導(dǎo)下，我國的大氣污染會降到最低程度。2.2汽車大氣污染源汽車的有害氣體主要通過汽車尾氣排放、曲軸箱竄氣和汽油蒸汽等三個(gè)途徑進(jìn)入大氣中，造成對大氣的污染。2.2.1汽車尾氣排放尾氣排放是汽車最主要的大氣污染源，排放物包含許多的成分，并且隨著發(fā)動機(jī)的類型及運(yùn)行條件的改變而變化。若燃料和空氣完全燃燒時(shí)，其排氣主要成分是二氧化碳、水蒸汽，過剩的氧氣及殘余的氮?dú)?。它們均是無毒的；當(dāng)燃料和空氣不完全燃燒時(shí)，其排氣的主要成分是一氧化碳、碳?xì)浠衔?、氮氧化合物、顆粒物等。這些污染物基本上都是有毒的，而且它們隨著汽車運(yùn)行工況的不同變化較大。其排放總量，在柴油機(jī)排氣中占不到總量的1%，而汽油機(jī)中所占比例最高可達(dá)5%以上。如表2-1所示。表2-1不同工況下汽車排氣有害成分的含量車類工況(km/h)CO(%)HC(ppm)NOx(ppm)碳煙(g/m)排氣量汽油車怠速0—300—200050—100少加速0—40—300—6001000—4000增多定速40—200—4001000—3000高速最多減速40—0—1000—30005—50減少柴油車怠速00300—50050—70—少加速0—400—200800—1000增多定速400—90—150200—1000高速最多減速40—00—300—40030—35減少有害成分中，、、和碳煙是造成大氣污染的主要物質(zhì)，汽車和內(nèi)燃機(jī)的凈化措施就是研究如何控制汽車排氣中的這些物質(zhì)的含量。曲軸箱竄氣在發(fā)動機(jī)工作的壓縮行程和作功行程，燃燒室的氣體由活塞與氣缸之間的間隙竄入曲軸箱內(nèi)，由于曲軸箱內(nèi)必須有新鮮空氣不斷循環(huán)，早期的曲軸箱與空氣濾清器連通，外界新鮮空氣從加機(jī)油管口蓋的空氣濾清器進(jìn)入，和竄氣混合后，由進(jìn)氣歧管真空度吸入空氣濾清器，過濾后進(jìn)入氣缸燒掉。但是，在發(fā)動機(jī)高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，竄氣量增加，進(jìn)氣歧管的真空度減小，不能全部吸走竄氣，就導(dǎo)致竄氣從加機(jī)油管口蓋處逸出，造成污染。其主要污染物是，也有部分的、等。自從有了密閉式帶PCV閥的曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)裝置后，這部分污染得到了有效的控制。汽油蒸汽油箱、化油器浮子室等盛油容器，由于溫度的升降產(chǎn)生呼吸作用，使油蒸汽向大氣中排放；油管接頭處得滲漏也向大氣中排放HC。目前采用活性炭罐吸附使油箱和化油器浮子室呼吸作用產(chǎn)生的HC排放得到了一定控制，但未從根本上解決這一污染源的污染問題。發(fā)動機(jī)工作原理發(fā)動機(jī)是汽車的動力裝置，相當(dāng)于人的心臟。它通過燃料燃燒，輸出動力，在經(jīng)過底盤的傳動系統(tǒng)來驅(qū)動汽車行駛。經(jīng)過多年的發(fā)展，現(xiàn)在有四沖程發(fā)動機(jī)和二沖程發(fā)動機(jī)。四沖程發(fā)動機(jī)四沖程發(fā)動機(jī)經(jīng)過進(jìn)氣、壓縮、燃燒膨脹及排氣四個(gè)過程完成動力輸出。1．進(jìn)氣過程。在此過程開始時(shí)，活塞位于上止點(diǎn)（活塞在氣缸中運(yùn)動到曲軸中心最遠(yuǎn)處），這時(shí)進(jìn)氣門打開、排氣門關(guān)閉。若曲軸以順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，從而帶動活塞由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)（活塞在氣缸中運(yùn)動到曲軸中心最近點(diǎn)）移動，這時(shí)氣缸內(nèi)的容積變大，缸內(nèi)的壓力小于大氣壓力而形成真空度，外界空氣被吸入缸內(nèi)。2.壓縮過程。當(dāng)進(jìn)氣過程結(jié)束時(shí)，進(jìn)氣門和節(jié)氣門皆關(guān)閉。此時(shí)曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，帶動活塞由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動，氣缸內(nèi)的混合氣被壓縮，繼而缸內(nèi)的溫度和壓力都有所增加。此過程不僅為燃燒準(zhǔn)備了條件，還為膨脹作功奠定了基礎(chǔ)。此過程決定因素為壓縮比(ε），一般汽油機(jī)的壓縮比為ε=6-10。3.燃燒膨脹過程。壓縮過程結(jié)束時(shí)，進(jìn)、閉氣門仍然處于關(guān)閉狀態(tài)，缸內(nèi)的壓力和溫度已經(jīng)很高，但是混合氣不能自燃。這時(shí)，必須用裝在缸內(nèi)的火花塞發(fā)出火花進(jìn)行點(diǎn)火，使缸內(nèi)的混合氣迅速燃燒。燃料放出的熱量使缸內(nèi)的壓力和溫度迅速上升。一般的汽油發(fā)動機(jī)此時(shí)壓力為3-5MPa，溫度約為2200-2700K。高溫高壓燃?xì)庖院艽蟮牧ν苿踊钊蛳轮裹c(diǎn)運(yùn)動，經(jīng)過曲軸連桿機(jī)構(gòu)向外界輸出動力。4.排氣過程。膨脹作功過程結(jié)束后，排氣過程的動力仍由曲軸旋轉(zhuǎn)提供。帶動活塞由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動，此時(shí)，進(jìn)氣門關(guān)閉而排氣門打開。缸內(nèi)的廢氣排出內(nèi)燃機(jī)。該過程結(jié)束后，新一輪的工作循環(huán)重新開始。由于廢氣不能再燃燒，為不影響下次的燃燒，要盡量減小缸內(nèi)殘余廢氣量。在現(xiàn)在汽車控制技術(shù)中采用了廢氣再循環(huán)系統(tǒng)（EGR），從而改善排氣成分。二沖程發(fā)動機(jī)二沖程發(fā)動機(jī)的一個(gè)工作過程也是由進(jìn)氣、壓縮、燃燒膨脹及排氣四個(gè)過程構(gòu)成的。不同的是這四個(gè)過程在活塞的兩個(gè)行程內(nèi)完成，即曲軸旋轉(zhuǎn)一周。與四沖程發(fā)動機(jī)相比，二沖程發(fā)動機(jī)的換氣方式有很大不同。第一行程包括進(jìn)氣和壓縮兩個(gè)過程?；钊上轮裹c(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動。行程開始時(shí)，進(jìn)、閉氣門處于打開狀態(tài)，利用掃氣泵提供的空氣使氣缸換氣，有時(shí)空氣會從排氣管中排出。此時(shí)活塞向上運(yùn)動，進(jìn)氣門被活塞關(guān)閉，排氣門也由配氣機(jī)構(gòu)關(guān)閉，氣缸開始壓縮。當(dāng)活塞達(dá)到上止點(diǎn)時(shí)，壓縮過程結(jié)束。這時(shí)缸內(nèi)的壓力為3MPa以上，溫度升至850-950K。第二行程由燃燒和排氣過程組成，這時(shí)活塞由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動，當(dāng)活塞在上止點(diǎn)附近時(shí)，火花塞點(diǎn)燃混合氣體，燃?xì)馀蛎浲苿踊钊蛳轮裹c(diǎn)運(yùn)動并作功。此時(shí)進(jìn)氣門關(guān)閉，密閉在曲軸箱內(nèi)的可燃混合氣被壓縮；當(dāng)活塞接近下止點(diǎn)時(shí)，排氣門打開，排出廢氣；隨后換氣門打開，受頂壓的可燃混合氣沖入氣缸，進(jìn)行換氣過程。二沖程發(fā)動機(jī)于四沖程發(fā)動機(jī)相比更加輕便、簡易、制造成本低廉。二沖程發(fā)動機(jī)還有將雙倍的動力裝進(jìn)同一空間的潛力，因?yàn)樗诿恳换剞D(zhuǎn)具有雙倍動力沖程，因而它具有驚人的“推重比”。2.4汽車排放污染物的生成機(jī)理對大氣污染的影響，絕不是一種物質(zhì)構(gòu)成的，而應(yīng)該看作是各污染物的綜合結(jié)果。但是，對于汽車及內(nèi)燃機(jī)排氣的影響，目前為止，人們還僅處于分別探索各種污染物單獨(dú)影響的階段。汽車排放的污染物對世界各地的大氣環(huán)境造成了很大的危害，特別是對兒童、老人、孕婦以及患有心臟疾病和呼吸系統(tǒng)疾病的人群的健康造成了嚴(yán)重的威脅。2.4.1一氧化碳（CO）一氧化碳是烴燃料燃燒的中間產(chǎn)物，排氣中的CO是由于烴類不完全燃燒所致，根據(jù)化學(xué)理論，當(dāng)過量空氣系數(shù)φa=1（空燃比A/F=14.8）時(shí)，燃料完全燃燒，其產(chǎn)物為二氧化碳和水，即：(2-1)當(dāng)空氣量不足時(shí)，過量空氣系數(shù)φa<1（A/F<14.8）時(shí)，則有部分燃料不能完全燃燒，生成CO和H，即：(2-2)烴燃料在燃燒過程中要經(jīng)過一系列中間過程，產(chǎn)生一連串的中間產(chǎn)物。這些中間產(chǎn)物如不能進(jìn)一步氧化，就可能以部分氧化形式排出。CO就是烴燃料在不完全燃燒過程中形成的一種不完全氧化產(chǎn)物，其形成過程如下：RHRRORCHORCOCO式中：RH——烴燃料分子；R——烴基；RO——過氧烴基；RCHO——醛；RCO——酰基。其中，RCO自由基生成CO。CO在火焰中或火焰后區(qū)的主要氧化反應(yīng)為：CO+OH+H(2-3)上述反應(yīng)的正向和逆向反應(yīng)的速率都很高，一般情況可以達(dá)到瞬間平衡，然而在供氧不足時(shí)，OH基被H奪走而束縛在水中，高溫下形成CO就會留在燃?xì)庵?，最終排到發(fā)動機(jī)外。當(dāng)混合氣過濃，即A/F在理論空燃比下時(shí)，隨著A/F的減小，CO濃度上升的很快，而且由于各缸混合比不一定均勻一致，燃燒室各處混合也不均勻，會出現(xiàn)局部的混合氣濃度上升，排氣中自然就會有CO產(chǎn)生。2.4.2碳?xì)浠衔铮℉C）碳?xì)浠衔镏饕俏慈己臀赐耆紵娜加?、潤滑油及其裂解產(chǎn)物。汽車排放的碳?xì)浠衔镏饕型闊N或飽和烴、環(huán)烷烴、烯烴、芳香族化合物和含氧化合物醛、醇、醚類和酮類。含有較多碳原子的不易揮發(fā)的碳?xì)浠衔锝?jīng)常形成氣溶膠或吸附在微粒物上。由排氣管排入大氣的污染物是在氣缸內(nèi)形成的。缸內(nèi)HC成因主要有：不完全燃燒、壁面淬熄效應(yīng)、狹縫效應(yīng)、壁面油膜和積炭吸附作用。不完全燃燒（氧化）。為了提高發(fā)動機(jī)的最高功率，常常使發(fā)動機(jī)在<1的混合氣情況下工作。在低負(fù)荷時(shí)，氣缸內(nèi)殘余氣體較多，為了不降低氣缸內(nèi)的燃燒速度，也不得在φa<1工況下工作。因?yàn)棣誥<1時(shí)空氣的供給量不足，所以要發(fā)生不完全燃燒。壁面淬熄效應(yīng)。燃燒過程中，燃?xì)鉁囟雀哌_(dá)2000℃以上，但汽缸壁面只有300℃左右。由于汽油機(jī)中用電火花點(diǎn)火，燃料的燃燒是由火焰?zhèn)鞑サ?。因?yàn)榭拷鼩飧妆诿娴幕旌蠚怏w與燃?xì)鉁夭钶^大，而使火焰?zhèn)鞑ソK止而熄滅。因此，激冷層的混合氣不能完全燃燒，從而有許多未然的HC產(chǎn)生。狹縫效應(yīng)。是指在發(fā)動機(jī)零部件之間的縫隙對排放的影響。比如，活塞頭部、活塞環(huán)和氣缸壁之間的狹小的縫隙等，當(dāng)壓縮過程中氣缸壓力升高時(shí)，未燃混合氣體和空氣就會進(jìn)入各個(gè)狹縫區(qū)域；隨著氣缸內(nèi)壓力的繼續(xù)上升，未然的混合氣也不斷的進(jìn)入狹縫，最終在發(fā)動機(jī)膨脹和排氣過程中，為燃?xì)怏w再次回到缸體內(nèi)，與燃?xì)庀嗷旌弦黄鹋懦觥＠^而，HC的排放是不可避免的。總之，排氣中的HC是燃料沒有燃燒的HC或是不完全燃燒，或部分被分解產(chǎn)物。它含有飽和烴、不飽和烴、芳香烴及部分含氧化合物，成分復(fù)雜且大部分對人體健康有傷害。2.4.3氮氧化合物（）氮氧化合物是燃料高溫燃燒過程中剩余的氧與氮化合形成的產(chǎn)物，其主要成分有等，總稱為。汽車主要排放的事，約占95%，其次是，約占5%。關(guān)于氮氧化合物的生成機(jī)理，我們已經(jīng)做了大量的研究，研究結(jié)果不僅僅對汽油機(jī)而且對柴油機(jī)也很有作用，所以摘要介紹如下：在較低溫度下，氮?dú)夂脱鯕馍梢谎趸臋C(jī)理可以認(rèn)為是簡單的雙分子反應(yīng)，即(2-4)在高溫時(shí)，一氧化氮的生成機(jī)理按澤爾多維奇反應(yīng)支配，有以下兩個(gè)反應(yīng)：(2-5)(2-6)汽油機(jī)燃燒過程中生成的氮氧化合物主要是NO另有少量的，統(tǒng)稱為。燃燒過程中NO的生成有三種方式，高溫、激發(fā)和燃料。高溫NO主要是由于火焰溫度下大氣中的氮被氧化而形成，當(dāng)燃燒溫度下降時(shí)，NO的反應(yīng)會停止，即NO會被“凍結(jié)”；激發(fā)NO主要是由于燃料產(chǎn)生的原子團(tuán)與氮?dú)獍l(fā)生反應(yīng)所產(chǎn)生的，它只占燃燒過程中NO很小的比重；燃料NO是含氮燃料在較低溫度下釋放出來的氮被氧化而成。由于本文主要敘述控制技術(shù)對排放的影響，因此，在這里就不過多的介紹NO的生成機(jī)理。2.4.4光化學(xué)煙霧汽車內(nèi)燃機(jī)排氣中，作為起因物質(zhì)的和CH在太陽光能（紫外線3000×—4000×m）的作用下進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)，生成的光化學(xué)過氧化產(chǎn)物而形成的煙霧成為光化學(xué)煙霧。其基本原理已由哈根-斯密特（Huagen-Smit）在實(shí)驗(yàn)室里給予證明。光化學(xué)反應(yīng)是一個(gè)及其復(fù)雜的過程，它主要產(chǎn)物是氧化能力很強(qiáng)的臭氧（）及PAN（PeroxyacylNitrates過氧?；跛猁}）等光化學(xué)過氧產(chǎn)物。此外還生成各種游離基、醛、酮、硫酸煙霧等。以現(xiàn)在科學(xué)角度來衡量，其中最主要的物質(zhì)是臭氧（）。光化學(xué)產(chǎn)生的過氧化產(chǎn)物和煙霧，只有在夏季、并且當(dāng)汽車廢氣（包括工廠廢氣）排量多的地方，在太陽照射下、在特殊大氣對流不通暢的地理環(huán)境情況下，才有可產(chǎn)生。一般每天日出后開始激增，午后1-2h最多，而夜間則不產(chǎn)生。光化學(xué)過氧化產(chǎn)物主要是臭氧（），它是一種極強(qiáng)的氧化劑，具有獨(dú)特的臭味，其嗅覺值在0.02ppm以下。其余次要的反應(yīng)物是否對人體有影響是值得考慮的。2.4.5二氧化硫（）燃料中的硫分是在燃燒過程中的氧化產(chǎn)物，主要是二氧化硫。排氣中二氧化硫的含量由燃料中的硫量決定的。一般來說，柴油機(jī)比汽油機(jī)的排氣中二氧化硫多得多，當(dāng)使用進(jìn)化催化裝置時(shí)，很少量的二氧化硫也會逐漸在催化劑表面堆積起來，使其惡化，危害使用壽命。但是，總的來說跟其它發(fā)生源（燒煤）相比，汽車所排放的二氧化硫所占比例是很少的。所以，從大氣污染角度來看，汽車排放不是主要問題。2.4.6顆粒（微粒、PM）汽車排放到大氣的微粒絕大多數(shù)是直徑1um以下的固態(tài)和液態(tài)物質(zhì)，以氣溶膠、煙霧、塵埃等狀態(tài)存在于大氣中。汽油機(jī)和柴油機(jī)所排放的微粒是不同的，汽油機(jī)主要是鉛化物、硫酸鹽以及一些低分子物質(zhì)，只有技術(shù)狀況變壞，燒機(jī)油時(shí)，才有大量煙氣排出；柴油機(jī)微粒的排放要比汽油機(jī)高30—60倍，成分也較為復(fù)雜，它是一種類似石墨形式的含碳物質(zhì)（碳煙）并凝聚和吸附了相當(dāng)數(shù)量的高分子可溶有機(jī)物和二氧化硫等，有些有機(jī)物包括未然的燃油、潤滑油及其不同程度的氧化和裂解產(chǎn)物。鉛化物um。排放到大氣中的鉛化物除燃燒直接排放出的小顆粒外，多數(shù)附著于排氣管道及消聲器而逐漸長的顆粒，大部分散落在地面上。鉛化物對人體健康的危害十分嚴(yán)重，尤其是處在生長發(fā)育期的兒童。于是我國在2007年7月1日開始全面禁止使用含鉛汽油。碳煙是柴油在高溫（2000-2200℃）局部缺氧的條件下,經(jīng)過熱裂解、脫氫，再聚合、環(huán)構(gòu)化和進(jìn)一步脫氫形成具有多環(huán)結(jié)構(gòu)的不溶性碳煙晶核，然后不斷的聚集、長大成為大的顆粒。即由于柴油機(jī)是壓燃式燃燒，所以，排放的尾氣中會有許多的碳煙顆粒產(chǎn)生。2.5影響汽油機(jī)排氣污染物生成的因素汽油機(jī)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù)、燃料設(shè)備、分配及成分等因素都與排氣污染物的排出量有很大關(guān)系。為了降低汽油機(jī)排氣中污染物的有害排出物，必須了解這些因素對有害排放物生成的影響。2.5.1空燃比空燃比是指可燃混合氣中空氣質(zhì)量與燃油質(zhì)量之比為空燃比，空燃比A/F(A：air-空氣，F(xiàn)：fuel-燃料)表示空氣和燃料的混合比。空燃比是發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的一個(gè)重要參數(shù)，它對尾氣排放、發(fā)動機(jī)的動力性和經(jīng)濟(jì)性都有很大的影響?？杖急却笥诶碚撝档幕旌蠚饨凶鱿』旌蠚?，氣多油少，燃燒完全，油耗低，污染小，但功率較小?？杖急刃∮诶碚撝档幕旌蠚饨凶鰸饣旌蠚?，氣少油多，功率較大，但燃燒不完全，油耗高，污染大。汽油機(jī)的空燃比在12～13時(shí)功率最大，在16時(shí)油耗最低，在18左右污染物濃度最低。因此，為了降低油耗和減少污染，應(yīng)當(dāng)盡量使用空燃比大的稀混合氣，只在需要時(shí)才提供濃混合氣。如圖2-1所示，隨著空燃比的增加，CO的排放濃度逐漸下降，原因是空氣量得不斷增加，，混合氣變稀，致使燃料在氣缸內(nèi)充分的燃燒；HC排放濃度兩頭高、中間低，因?yàn)槿粼诨旌蠚膺^低的情況下，火焰?zhèn)鞑霈F(xiàn)不充分和斷火的情況，若在過高的情況下，空氣量不足，燃料不能完全燃燒，致使HC的排放濃度增加；的排放濃度中間高、兩端低，其原因是在中間時(shí)，燃?xì)庵械难醯暮枯^高，此時(shí)燃燒溫度處于峰值，自然的排放濃度也處于峰值。圖2-1CO、HC、NOx的排放濃度與空燃比的關(guān)系噴油速率及噴油提前角的影響噴油速率和噴油提前角是供油系統(tǒng)的兩個(gè)主要參數(shù)，它們也是影響污染物排放的主導(dǎo)因素之一。這兩個(gè)參數(shù)的變動，可能只降低某種污染物的排放量，卻使另一種增加，即在這一過程中，改變這兩個(gè)參數(shù)雖然降低了有害排放物的量，但是會使燃油的經(jīng)濟(jì)性及動力性下降。1.噴油速率，是指噴油器在單位時(shí)間內(nèi)噴入燃燒室內(nèi)的燃油量。噴油速率的變化對氮氧化物、碳?xì)浠锛耙谎趸级加幸欢ǖ挠绊?。若提高噴油速率，減少噴油的持續(xù)時(shí)間，并可在噴油終點(diǎn)時(shí)推遲噴油，這樣不僅降低了氮氧化物的排放量，而且又保證了發(fā)動機(jī)的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。但是，如果噴油率過高，會導(dǎo)致HC的排放量增加。這里所說的噴油率增加并不是指整個(gè)過程的噴油速率的提高。通俗的說，初期的噴油速率不能過高，用以抑制著火后期內(nèi)混合氣的生成量，降低初期的燃燒速率，從而降低內(nèi)燃機(jī)內(nèi)的溫度和噪聲以及抑制氮氧化合物的生成；中期急速噴油，即通過高噴油壓力和高噴油速率來加速擴(kuò)散燃燒速度，從而降低微粒的排放量及防止熱效率的惡化；后期應(yīng)迅速結(jié)束噴油，這樣可避免低的噴油壓力和霧化質(zhì)量變差帶來的不完全燃燒和微粒排放的增加。2.噴油提前角。它與點(diǎn)火提前角相似，對NOx、CO和HC排放的影響較大，不同的是噴油點(diǎn)火提前角的影響對象主要是柴油機(jī)；相同的是推遲噴油提前角，可降低這些污染物的排放量，但是，過分的推遲就會導(dǎo)致初期噴油速率增大，從而使NOx的排放量攀升。因?yàn)楸疚难芯康闹饕獙ο笫瞧蜋C(jī)，這里就不做過多的介紹。除了噴油速率和噴油提前角，供油系統(tǒng)的參數(shù)還有很多，如噴油壓力、噴口直徑噴孔數(shù)目等。它們對污染物的排放量都有一定的影響，比如，在噴油速率和壓力等因素不變時(shí)，增加噴口的直徑或是減少噴孔的數(shù)目，都可以降低NOx的排放量。2.5.3點(diǎn)火提前在空燃比一定的情況下，點(diǎn)火提前角對CO排放濃度影響不大，除非它過分的提前，致使CO沒有充分的時(shí)間被氧化而引起CO排放量增加。但是，對HC和的影響較大。隨著最佳點(diǎn)火提前角的推遲，和HC同時(shí)減低，后燃加重，熱效率變差，燃油消耗明顯惡化；如果最佳點(diǎn)火提前角提前，就會導(dǎo)致排氣溫度上升，使得在排氣行程以及排氣管的HC加速氧化，使最終排出的HC減少。2.5.4汽油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)分為穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)和非穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是指發(fā)動機(jī)的零部件、冷卻水及潤滑油的溫度趨于平衡，發(fā)動機(jī)在恒定的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)；相反，非穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是指發(fā)動機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，零部件、冷卻水及潤滑油的溫度不可能恒定不變，發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷也需要隨時(shí)調(diào)整以適合不同的外界條件。在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下影響污染物排放的主要因素是轉(zhuǎn)速和負(fù)荷。轉(zhuǎn)速對排放的影響較為復(fù)雜，因?yàn)檗D(zhuǎn)速n的變化，將引起充氣系數(shù)、點(diǎn)火提前角、混合氣的形成、空燃比等等因素的變化。但是，當(dāng)n增加時(shí)，汽油機(jī)內(nèi)的溫度升高，利于燃料的燃燒，減低CO和HC的排放。但是汽油機(jī)怠速時(shí)，由于轉(zhuǎn)速低、汽油霧化差、混合氣很濃，CO和HC的排放濃度較高；同樣，隨著負(fù)荷的增加對污染物排放的影響減小。若在非穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下影響污染物的排放主要因素是冷啟動、加速、減速等。冷啟動時(shí)，汽油機(jī)不僅轉(zhuǎn)速及溫度低，而且過量空氣系數(shù)小于1，致使汽油機(jī)內(nèi)混合氣過濃，從而導(dǎo)致較高濃度的CO排放；加速時(shí)，發(fā)動機(jī)部分負(fù)荷迅速增加，使內(nèi)燃機(jī)內(nèi)的混合氣過濃，從而增加了廢氣的排放量；減速時(shí)，發(fā)動機(jī)由于汽車倒拖的過程。在汽油機(jī)內(nèi)，處于怠速狀態(tài)，即污染物的排放量增加。第三章現(xiàn)代汽車排放污染物的控制技術(shù)在汽車誕生整整一個(gè)世紀(jì)中，世界汽車保有量已達(dá)到近8億輛，而且還在不斷的增加。汽車尾氣大量的排放造成大氣環(huán)境的嚴(yán)重污染，這已經(jīng)成為了世界性的重要問題。消減汽車排放污染物的最根本途徑，是通過不斷開發(fā)和應(yīng)用汽車排放控制技術(shù)。汽車排放控制技術(shù)可分為三類：以發(fā)動機(jī)為核心的機(jī)內(nèi)控制技術(shù)；在排氣系統(tǒng)中，對排放有害氣體凈化的后處理技術(shù)；來自曲軸箱和供油系統(tǒng)的非排氣污染控制技術(shù)。后倆者統(tǒng)稱機(jī)外控制技術(shù)。機(jī)內(nèi)控制技術(shù)主要包含電子控制燃油噴射系統(tǒng)、廢氣再循環(huán)系統(tǒng)和推遲點(diǎn)火提前角。這些控制技術(shù)是機(jī)內(nèi)燃燒達(dá)到最佳狀態(tài)，從而減少了汽車尾氣中有害氣體的排放。3.1電子控制燃油噴射系統(tǒng)汽油機(jī)降低排氣污染和提高熱效率的關(guān)鍵問題之一是精確的控制空燃比。電子控制汽油噴射系統(tǒng)（ElectronicFuelInjectionSystem）簡稱EFI，它能利用各種傳感器檢測發(fā)動機(jī)不同工況下的狀態(tài)，再經(jīng)過計(jì)算機(jī)的判斷、計(jì)算，使發(fā)動機(jī)在不同狀態(tài)下均能獲得合適空燃比的混合氣。EFI系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)電控燃油噴射系統(tǒng)主要由三個(gè)系統(tǒng)組成，即進(jìn)氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)。如表3-1所示。表3-1電控燃油噴射系統(tǒng)的組成系統(tǒng)名稱組成進(jìn)氣系統(tǒng)空氣流量計(jì)，節(jié)氣門位置傳感器、燃油壓力傳感器、空氣閥燃油系統(tǒng)燃油泵、燃油濾清器、燃油壓力調(diào)節(jié)器、噴油器、冷啟動噴油器、油管電子控制系統(tǒng)電子控制裝置、各種傳感器、執(zhí)行器。電子控制單元（ECU）是整個(gè)系統(tǒng)的核心，它要根據(jù)進(jìn)氣管、轉(zhuǎn)速、溫度及氧傳感器的信號，進(jìn)行運(yùn)算、處理和分析判斷后，向執(zhí)行器發(fā)出指令控制噴油器圖3-1電子控制工作過程簡圖的噴射時(shí)間和噴射量，如圖3-1所示。以保證發(fā)動機(jī)工作所適應(yīng)的空燃比。電控噴射系統(tǒng)是由各種傳感器、ECU和相應(yīng)執(zhí)行器構(gòu)成。EFI系統(tǒng)工作原理EFI雖然被稱為電控燃油噴射系統(tǒng)，實(shí)際上它主要實(shí)現(xiàn)三項(xiàng)基本控制，即噴油控制、點(diǎn)火控制和怠速控制。EFI系統(tǒng)的基本工作流程（如圖3-2所示）為：新鮮空氣由空氣濾清器進(jìn)入，經(jīng)過空氣流量計(jì)、節(jié)氣門，與噴油器噴出的燃油蒸汽混合，再進(jìn)入發(fā)動機(jī)內(nèi)燃燒，最后再通過排氣管排除。在這一過程中，ECU通過熱線式空氣溫度計(jì)和節(jié)氣門控制傳感器計(jì)算空氣量，再通過排氣管上的氧傳感器及原來提供的空氣量計(jì)算噴油量，使燃油與空氣組成最佳空燃比進(jìn)入發(fā)動機(jī)，最后通過發(fā)動機(jī)上溫度傳感器和爆震傳感器控制火花塞點(diǎn)火，是燃料完全燃燒。若汽車?yán)鋯?，ECU通過冷起動電磁噴油器、溫度時(shí)間繼電器和冷起動空氣補(bǔ)償器提高汽油機(jī)起動和加熱所需要的噴油量和進(jìn)氣量。圖3-2電子控制汽油噴射系統(tǒng)1.噴油控制包括噴油時(shí)間控制和噴油量控制，而噴油的時(shí)間控制又包括同時(shí)噴射、分組噴射和獨(dú)立（順序）噴射。同時(shí)噴射是指噴油器在同一時(shí)間噴射。它們的控制電路連在一起，每個(gè)工作循環(huán)分為兩次噴射，這種方式影響力各缸的均勻性；分組噴射是指多缸發(fā)動機(jī)分成2到3組，相鄰的缸為一組，在每個(gè)工作循環(huán)中，各組分別噴射一次。這種方式使各缸的時(shí)間的可控性得到改善；順序噴射是指各缸的噴油器被ECU單獨(dú)控制，分別在最佳噴油定時(shí)條件下噴射，因此各缸混合氣的均勻性最好。但是，這種控制系統(tǒng)復(fù)雜，故障不易被檢測，而且成本很高。2.空燃比控制。為滿足發(fā)動機(jī)各種工況的要求，混合氣的空燃比不能動采用閉環(huán)控制，而是采用閉環(huán)和開環(huán)相結(jié)合的策略。其主要的三種控制方式為：冷起動和冷卻水溫低時(shí)，采用開環(huán)控制，彌補(bǔ)燃油的不足；部分負(fù)荷和怠速運(yùn)行時(shí)，采用開環(huán)與閉環(huán)相結(jié)合的控制方式，為了獲得最佳經(jīng)濟(jì)性和較低的排放，主要采用閉環(huán)環(huán)控—13.5范圍內(nèi)。要實(shí)現(xiàn)上述空燃比控制方式，首先，由進(jìn)氣歧管絕對壓力傳感器、進(jìn)氣溫度和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號計(jì)算空氣質(zhì)量流量，通過測量發(fā)動機(jī)在不同工況下各種傳感器的信號，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)獲得最佳空燃比，從而得出每缸理想的燃油質(zhì)量；然后根據(jù)噴油器的流量系數(shù)計(jì)算噴油脈寬；最后，ECU中驅(qū)動器根據(jù)點(diǎn)火順序及上面計(jì)算得到噴油脈寬使噴油器工作。通過上述控制步驟，就可使發(fā)動機(jī)在不同工況下獲得最佳空燃比，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)的高功效、低油耗、零排放等功效。3.怠速控制。當(dāng)發(fā)動機(jī)怠速負(fù)荷增大時(shí)，ECU控制怠速控制閥使進(jìn)氣量增大，從而使怠速轉(zhuǎn)速提高，防止發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)或熄火；當(dāng)發(fā)動機(jī)怠速負(fù)荷減小時(shí)，ECU控制怠速控制閥使進(jìn)氣量減少，從而使怠速轉(zhuǎn)速降低，以免怠速轉(zhuǎn)速過高。怠速轉(zhuǎn)速的控制過程如圖所示。圖3-3怠速轉(zhuǎn)速控制過程4.爆燃控制。爆燃是汽油機(jī)的一種不正常燃燒狀態(tài)，嚴(yán)重的爆燃會導(dǎo)致汽油機(jī)的各項(xiàng)性能同時(shí)惡化。推遲點(diǎn)火提前角可以有效控制爆燃，但是，點(diǎn)火提前角的推遲會帶來功率和燃油消耗率的損失。爆燃控制的原則是使點(diǎn)火提前角處于最佳狀態(tài)（剛剛不發(fā)生爆震的狀態(tài)），因此，這就需要一個(gè)類似控制空燃比的閉環(huán)控制系統(tǒng)一樣的發(fā)饋系統(tǒng)。圖3-3是爆震控制系統(tǒng)的示意圖。爆爆震傳感器裝在發(fā)動機(jī)的缸體上（也有傳感器與火花塞墊片做成一體），一旦爆燃發(fā)生，高能量的燃?xì)鉀_擊氣缸壁面而引起氣缸發(fā)出高頻振音（振動的頻率取決于燃燒氣體的聲速和氣缸直徑），這種異常振動信號傳入爆震傳感器中。信號由爆震傳感器傳入ECU，在濾波電路中對爆燃時(shí)振幅（振幅大小取決于爆燃程度的強(qiáng)弱）與原設(shè)定的振幅進(jìn)行對比，若振幅已經(jīng)超過了原設(shè)定的峰值，再根據(jù)爆燃強(qiáng)度推遲點(diǎn)火提前角，直至爆燃消失為止。爆震控制系統(tǒng)在現(xiàn)代汽車應(yīng)用中，有的也采用分缸控制的方法（僅使發(fā)生爆震的一缸推遲點(diǎn)火提前角）。圖3-3爆震控制在汽車的實(shí)際應(yīng)用中，是否采用爆震控制系統(tǒng)，要根據(jù)發(fā)動機(jī)的性能及強(qiáng)化程度等因素綜合考慮確定。對于發(fā)動機(jī)的強(qiáng)化成度要求不高時(shí)（如平均有效壓力、轉(zhuǎn)速不高），或所用汽車的辛烷值足夠高和已采取了有效的抗燃措施（即提高了機(jī)械辛烷值）的發(fā)動機(jī)，可以不采用爆燃控制系統(tǒng)。EFI系統(tǒng)分類1.按噴油氣數(shù)量分為多點(diǎn)噴射和單點(diǎn)噴射。多點(diǎn)噴射（MultiPointInjection）簡稱MPFI，是每一個(gè)氣缸有一個(gè)噴油器，安置在進(jìn)氣門附近，如圖3-4所示，；單點(diǎn)噴射（ThrottleBodyInjection）簡稱TBI，是幾個(gè)氣缸公用一個(gè)噴油器。圖3-4單點(diǎn)和多點(diǎn)噴射系統(tǒng)示意圖2.按燃油地點(diǎn)分為：缸內(nèi)噴射，是指在壓縮行程開始前或剛開始時(shí)將汽油噴入缸內(nèi)，這項(xiàng)技術(shù)多用于稀薄燃燒汽油機(jī)上；噴在節(jié)氣門上方，是指噴油器在節(jié)氣門上方，用于單點(diǎn)噴射系統(tǒng)；噴在節(jié)氣門前，噴油器裝在進(jìn)氣管上，只用于多點(diǎn)噴射系統(tǒng)。3.按控制方式分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。兩者的差別是閉環(huán)控制系統(tǒng)需根據(jù)輸出結(jié)果對控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整。汽車在穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下采用閉環(huán)控制，即在汽車怠速和勻速行駛時(shí)，由氧傳感器進(jìn)行性信息反饋。從而使內(nèi)燃機(jī)在最佳狀態(tài)下運(yùn)行；當(dāng)汽車在非穩(wěn)定工況下運(yùn)行，采用開環(huán)控制，這時(shí)氧傳感器及爆震傳感器不工作。4.按噴油時(shí)間間隔分為連續(xù)噴射和間歇噴射。前者常見于機(jī)械噴射裝置，不用于缸內(nèi)噴射；后者是在一定的曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)噴射。5.按進(jìn)氣量檢測方法分為速度密度法和質(zhì)量流量法。速度密度法是通過測量進(jìn)氣歧管內(nèi)的真空度和溫度，計(jì)算每循環(huán)吸入的空氣量；而質(zhì)量流量法是用空氣流量計(jì)直接測量單位時(shí)間內(nèi)吸入進(jìn)氣歧管的空氣量，再根據(jù)轉(zhuǎn)速算出每循環(huán)吸氣量。這種方法比速度密度法精確，從而能更精確地控制混合氣的空燃比。EFI系統(tǒng)的作用EFI系統(tǒng)根據(jù)各傳感器輸送的信號，能夠有效地控制混合氣的空燃比，使發(fā)動機(jī)在各種工況下空燃比達(dá)到最佳值，從而實(shí)現(xiàn)高功率、低油耗以及減少污染物排放的功效。該系統(tǒng)分為開環(huán)和閉環(huán)兩種控制，閉環(huán)控制是在開環(huán)控制的基礎(chǔ)上，由計(jì)算機(jī)根據(jù)氧傳感器輸送的氧濃度信號修正燃油的供給量，使混合氣的空燃比保持在理想狀態(tài)。如表3-2所示EFI系統(tǒng)的作用。表3-2電子控制汽油噴油（EFI）系統(tǒng)的作用序號控制類別控制內(nèi)容1噴油控制噴油控制基本噴油量起動噴油量基本噴油量（起動外）修正量水溫修正、空氣溫度修正、起動后加濃修正、暖機(jī)修正、自適應(yīng)修正、加速加濃修正、減速減稀修正、三元催化反應(yīng)器加熱修正、三元催化反應(yīng)器過熱保護(hù)等噴油正時(shí)控制噴油切斷控制減速斷油超速斷油燃油泵控制2點(diǎn)火控制點(diǎn)火提前角控制基本點(diǎn)火提前角起動點(diǎn)火角、怠速點(diǎn)火角、離開怠速點(diǎn)火角。點(diǎn)火角修正水溫修正、空氣溫度修正、動態(tài)點(diǎn)火修正、三元催化反應(yīng)器加熱修正、到拖點(diǎn)火修正等。閉合角控制爆震控制3怠速控制怠速轉(zhuǎn)速控制4排放控制EGR控制二次空氣噴射控制碳罐清洗電磁閥控制5自診斷與報(bào)警控制6失效保護(hù)控制7其他控制A/F控制、冷卻風(fēng)扇控制、VVT控制、VIM控制等3.2點(diǎn)火控制隨著電噴系統(tǒng)不斷完善，發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火控制系統(tǒng)也在不斷改進(jìn)。點(diǎn)火系統(tǒng)在對排放污染物控制有著不可忽視的作用。微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)通過控制點(diǎn)火提前角，實(shí)現(xiàn)最大限度降低污染物的排放。點(diǎn)火系統(tǒng)的分類由傳統(tǒng)的蓄電池式點(diǎn)火系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)在的無觸點(diǎn)電子點(diǎn)火、微機(jī)控制點(diǎn)火、無分電器點(diǎn)火系統(tǒng)。而無觸點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)根據(jù)觸發(fā)方式不同，可分為磁感應(yīng)式、光電式、電磁振蕩式和霍爾效應(yīng)式；無分點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)（DLI）又稱直接點(diǎn)火，分為同時(shí)點(diǎn)火和獨(dú)立點(diǎn)火；微機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)在各種工況下調(diào)整點(diǎn)火時(shí)刻，使點(diǎn)火提前到發(fā)動機(jī)剛好不發(fā)生爆震的范圍，有效地提高了發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、動力性、加速性，而且降低了排放污染。該系統(tǒng)是目前最為先進(jìn)點(diǎn)火系統(tǒng)。3.2.2推遲點(diǎn)火提前角點(diǎn)火提前角一直是最簡單也是最普遍應(yīng)用的排放控制系。點(diǎn)火系統(tǒng)可使發(fā)動機(jī)在不同轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣量等因素影響下，實(shí)現(xiàn)最佳點(diǎn)火提前角，使發(fā)動機(jī)發(fā)出最大功率或扭矩，而油耗和排放降低到最低程度。該系統(tǒng)分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制。閉環(huán)控制是在開環(huán)控制基礎(chǔ)上，增加一個(gè)爆震傳感器進(jìn)行發(fā)饋控制，其點(diǎn)火時(shí)刻精確度比開環(huán)控制高，但是，排氣中污染物的濃度稍高一些。點(diǎn)火提前角為上止點(diǎn)（即將要發(fā)生爆震時(shí)的角度）前35°—40°（CA）時(shí)，平均有效壓力和燃油消耗率處于最佳狀態(tài)，。此時(shí)就是以發(fā)動機(jī)動力性、經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)時(shí)最常用的點(diǎn)火提前角。隨著點(diǎn)火提前角的減小，即推遲點(diǎn)火提前角，氮氧化合物和碳?xì)浠衔锱欧胖饾u降低。氮氧化合物的降低是因?yàn)槭请S著點(diǎn)火提前角的推遲，最高燃燒溫度呈直線下降，燃燒室內(nèi)溫度達(dá)不到氮氧化合物化合時(shí)的溫度，即排放氣體中濃度明顯降低，最高可降低原來的30%；碳?xì)浠衔锏呐欧艥舛冉档?，是因?yàn)榕艢鉁囟壬仙?，使HC在燃燒室內(nèi)和排氣管中不斷的被氧化。點(diǎn)火提前角不能被無限制的推遲。隨著點(diǎn)火提前角的推遲，會導(dǎo)致平均有效壓力下降和燃油消耗率上升，嚴(yán)重的還會引起氣缸的爆震，所以，靠推遲點(diǎn)火提前角來降低排放是有限度的。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)該綜合考慮排放特性、動力性和經(jīng)濟(jì)性來確定最佳點(diǎn)火提前角的大小。3.3三元催化器三元催化器主要是用來氧化CO和HC，它安裝在汽車發(fā)動機(jī)的排氣裝置上（工作溫度通常不能超過800℃），可以除去90%以上的有害物質(zhì)，是現(xiàn)代汽車上一種新的排氣凈化裝置。三元催化器的結(jié)構(gòu)三元催化器主要由殼體、減振層、載體和涂層構(gòu)成。殼體的作用是保證催化器的反應(yīng)溫度以及減小對外的熱輻射，所以，許多催化轉(zhuǎn)換器的殼體做成雙層結(jié)構(gòu)；減震層一般有膨脹墊片和鋼絲網(wǎng)兩種，它的作用是減振、緩解熱應(yīng)力、固定載體、保溫和密封；目前90%的載體由陶瓷制成；在涂層表面散布著作為催化劑的活性材料的貴金屬，一般為鉑(Pt)、銠(Rh)和鈀(Pb)。（如下圖所示）圖3-5催化轉(zhuǎn)化器的基本結(jié)構(gòu)三元催化器的分類及工作原理現(xiàn)在的三元催化器多種多樣，根據(jù)其工作原理不同，催化劑可分為氧化型、還原型、三效催化劑和稀燃催化劑。目前最常用的催化劑主要是氧化型催化劑和三效型催化劑。在氧化型催化劑中，CO和HC與氧氣進(jìn)行氧化反應(yīng)，生成無害的二氧化碳和水，但是對氮氧化合物無效；而在三效催化劑中，CO、HC和氮氧化合物互為還原劑，生成無害的二氧化碳、水及氮?dú)?。最常用的氧化催化劑和三效催化劑的工作原理如下：氧化型催化器OC(OxidationCatalyst)→(3-1)→(3-2)三效催化器TCW（ThreeWayCatalyst）→(3-3)→(3-4)由式3-1和3-2可以看出，在氧化型催化器中，主要是對一氧化碳和碳?xì)浠衔镞M(jìn)行氧化，生成無害的二氧化碳和水，但是，它對氮氧化物無效；而在式3-3和3-4中可以得到，在三效催化器中，一氧化碳、碳?xì)浠衔锖偷趸锉舜藶檠趸瘎┖瓦€原劑，生成無害的二氧化碳、水和氮?dú)?，剩余的碳?xì)浠衔锖鸵谎趸紕t進(jìn)行氧化型催化器的反應(yīng)。不同型號的催化器采用的催化劑也不同，而且不同貴金屬成分對排氣污染物的凈化效果也是不同的。鉑（Pt）、銠（Rh）、鈀（Pd）等貴金屬常用作催化劑，相比之下，Rh對NOx的還原效果最佳；而Pd雖然在新鮮狀態(tài)下活性很好，但是由于它晶格結(jié)構(gòu)易容納雜質(zhì)，很容易化學(xué)中毒。在現(xiàn)實(shí)的催化劑中,CO和HC的氧化反應(yīng)是由Pt和Pd來催化的，而Rh用來催化NOx的還原反應(yīng)。但是在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，為滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，三種貴金屬成分一般是搭配使用的。比如對于氧化催化劑，就是Pt和Pd的搭配，其比例為Pt:Pd=5:2；對于三效催化劑就有很多組合，例如Pt/Rh、Pt/Pd/Rh、Pd/Rh等，在汽車實(shí)際應(yīng)用中以前者最多。影響三元催化器失效的原因影響三元催化器工作的因素有很多，它包括催化器過熱、含鉛汽油、劇烈磕碰或拖底以及老化。導(dǎo)致三元催化轉(zhuǎn)化器老化的因素主要有以下幾個(gè)方面：1.高溫失活，催化劑長時(shí)間暴露在850℃以上的高溫環(huán)境內(nèi)，引起催化劑的燒結(jié)聚集，從而導(dǎo)致催化劑的活性降低?；瘜W(xué)中毒，導(dǎo)致這種情況的主要原因是燃料中的硫和鉛以及潤滑油中的鋅和磷造成的，這些顆粒吸附在催化劑表面，是催化劑失活或是無法與廢氣接觸，從而失去催化作用，即“中毒”。3.汽車尾氣中的碳煙在排放時(shí)，會吸附在催化劑表面，長期的積累會使載體的空隙堵塞，從而影響轉(zhuǎn)化效率。4.機(jī)械損傷，是指三元催化器在汽車運(yùn)行過程中發(fā)生熱沖擊、磨損、物理性破碎等情況，以致其不能正常工作。3.4怠速控制怠速是車用汽油機(jī)最常用的工況之一，是指車輛變速箱位于空擋（離合器為結(jié)合位置）時(shí)，油門松開，發(fā)動機(jī)處于低速空轉(zhuǎn)狀態(tài)的運(yùn)行工況。比如，汽車穩(wěn)定的起動、暖機(jī)時(shí)、十字路口紅燈時(shí)及交通堵車時(shí)皆為怠速工況。而且發(fā)動機(jī)怠速工況運(yùn)轉(zhuǎn)性能的好壞還是評價(jià)發(fā)動機(jī)性能的重要指標(biāo)之一。發(fā)動機(jī)的怠速性能主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：怠速穩(wěn)定性、怠速排放及怠速油耗。怠速控制目的為降低怠速排放量、提高燃油經(jīng)濟(jì)性、提高怠速穩(wěn)定性、獲得良好的駕駛舒適性、達(dá)到迅速、平穩(wěn)的過渡特性等。速控制系統(tǒng)的組成如圖3-6所示，發(fā)動機(jī)怠速控制系統(tǒng)是由各種傳感器、信號控制開關(guān)、電控單元ECU、怠速控制閥以及節(jié)氣門旁通空氣道等組成。ECU接收各相關(guān)傳感器所輸送的信號，通過ECU的分析判別后，對怠速控制閥（ISCV）發(fā)出相應(yīng)指令，從而控制節(jié)氣門旁路中的空氣流量，使發(fā)動機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，空燃比總是處于最佳的轉(zhuǎn)速下。圖3-6怠速控制系統(tǒng)的組成控制策略若發(fā)動機(jī)處于怠速運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，節(jié)氣門處于全關(guān)狀態(tài)，即空氣進(jìn)入發(fā)動機(jī)的量不再由節(jié)氣門控制。怠速控制的本質(zhì)就是通過怠速執(zhí)行器調(diào)節(jié)進(jìn)氣量，同時(shí)配合噴油和點(diǎn)火提前角的控制，改變怠速工況下燃油經(jīng)濟(jì)性和發(fā)動機(jī)的動力性，從而使發(fā)動機(jī)在怠速工況下處于穩(wěn)定狀態(tài)。下面我們具體討論汽車在怠速在工況下的不同情況下的控制策略。啟動控制：發(fā)動機(jī)剛剛啟動時(shí)，這時(shí)怠速控制系統(tǒng)控制怠速執(zhí)行器執(zhí)行指令，即使旁通進(jìn)氣量為最大指，此操作利于啟動，啟動之后，再根據(jù)冷卻水溫度來確定旁通進(jìn)氣量的大??；暖機(jī)控制：在暖機(jī)階段時(shí)，怠速控制系統(tǒng)要根據(jù)冷卻水溫度的變化，而對旁通進(jìn)氣量的大小進(jìn)行不斷調(diào)整，使發(fā)動機(jī)在溫度狀態(tài)變化情況下依然保持穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速；怠速反饋控制：當(dāng)暖機(jī)過程結(jié)束時(shí)，或者ECU檢測到節(jié)氣門全關(guān)的信號，并且車速低于2km/h，此時(shí)怠速控制系統(tǒng)進(jìn)入怠速反饋控制；當(dāng)電器負(fù)載增多時(shí)，怠速控制要做相應(yīng)的調(diào)整。即怠速控制系統(tǒng)也要相應(yīng)增加旁通進(jìn)氣量，提高發(fā)動機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速等。怠速控制具有以下優(yōu)點(diǎn)：1.在所有可能的工況條件下可以提供理想的怠速空氣量。2.怠速控制可以及時(shí)補(bǔ)償發(fā)動機(jī)的負(fù)荷變化。3.當(dāng)車輛維持在低怠速與減速空氣量控制的方式時(shí)，可以獲得良好的燃油經(jīng)濟(jì)性。4.當(dāng)車輛處于急減速時(shí)，利用增加空氣量等方式改善排放。5.改善車輛的駕駛性能。6.對于零件老化所致的性能下降能進(jìn)行自動地補(bǔ)償，以減少周期性調(diào)整的需要。廢氣再循環(huán)控制（EGR）該系統(tǒng)是將一部分排氣引入到進(jìn)氣管與新鮮混合氣混合，用來抑制汽車污染物（氮氧化合物）的生成。EGR系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動機(jī)的不同工況，適當(dāng)?shù)恼{(diào)整排氣再循環(huán)的流量，來減少排氣中有害氣體的排放。因此，它是一種排氣凈化的有效技術(shù)。.1EGR的控制原理廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的主要目的是降低氮氧化合物的排放，其原理是廢氣排氣管排出時(shí)，一部分廢氣經(jīng)過EGR還流管進(jìn)入排氣門，在經(jīng)過EGR控制閥，進(jìn)入進(jìn)氣門，最后通過還流管與新鮮混合器混合。EGR系統(tǒng)能有效抑制氮氧化合物生成主要有兩個(gè)原因。一是排氣中主要是惰性氣體，氧氣含量低，廢氣與新鮮混合氣混合就造成混合氣中氧的濃度減小，這就導(dǎo)致了燃燒速度降低，燃燒室內(nèi)溫度下降；二是廢氣與新鮮混合氣混合使混合氣的比熱容提高，從而降低了氮氧化合物的排放。但是，不能為了減少污染物的排放而不斷增大EGR率（是指廢氣混入了多少），EGR率不僅與排放性能有關(guān)，還與發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性有著緊密聯(lián)系。EGR率=由上式可知，隨著EGR率的增加，進(jìn)氣量不斷地減小。進(jìn)氣量的不斷減小引起燃燒速度下降，使油耗惡化和轉(zhuǎn)矩變小，從而導(dǎo)致動力性、經(jīng)濟(jì)性變壞。若EGR率過大時(shí)，燃燒速度變慢，使燃燒變得不穩(wěn)定，失火率增加，導(dǎo)致HC排放量增加。但是，當(dāng)EGR率過小時(shí)，氮氧化合物的排放量就會超標(biāo)，而且還會引起發(fā)動機(jī)爆燃和過熱等現(xiàn)象。因此，EGR率控制要結(jié)合發(fā)動機(jī)的實(shí)際工況進(jìn)行控制。3.5.2EGR的控制策略由EGR的控制原理可知，為保證發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、動力性和排放性。EGR率的控制必須根據(jù)發(fā)動機(jī)的不同工況要求進(jìn)行控制。下面我們就對幾種工況下EGR率控制作簡單介紹。1.經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)表明，EGR率控制在10%-20%范圍內(nèi)最為合適。當(dāng)EGR率小于10%時(shí)燃油消耗量基本不增加，即燃燒不充分；當(dāng)EGR率大于20%時(shí)，發(fā)動機(jī)燃燒不穩(wěn)定，HC排放量也在增加。因此，EGR率最好控制在10%-20%，隨著發(fā)動機(jī)負(fù)荷的增加，EGR率的允許值也在增加。2.怠速和低負(fù)荷時(shí)，氮氧化合物的排放濃度低，為了保證燃燒穩(wěn)定，不進(jìn)行EGR率控制。3.EGR率只在熱機(jī)狀態(tài)下控制。原因是冷機(jī)時(shí)，發(fā)動機(jī)的溫度低，氮氧化合物的排放濃度也較低，而且混合氣不均勻，為使發(fā)動機(jī)正常燃燒，不進(jìn)行EGR控制。4.大負(fù)荷、高速時(shí)，為保證發(fā)動機(jī)擁有良好的動力性，此時(shí)混合氣較濃，氮氧化合物生成及排放量較小，不進(jìn)行EGR或減小EGR率的控制。為了精確的控制EGR率，EGR控制閥一般采用電子控制。為了減少氮氧化合物的排放，可以采用中冷的EGR，就是先將廢氣冷卻，再與新鮮混合氣混合進(jìn)入氣缸燃燒。第四章現(xiàn)代汽車控制技術(shù)對尾氣排放的影響綜觀人類控制汽車排放污染的歷程，在20世紀(jì)70年代中期以前主要采用以改善發(fā)動機(jī)燃燒過程為主體的機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)。這些技術(shù)盡管對汽車污染物的排放起到很大的作用，但是效果并不是很理想。這些技術(shù)雖然在某種程度上降低了污染物的排放，可是這是以犧牲發(fā)動的動力性和經(jīng)濟(jì)性為代價(jià)的。隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，人們不得不進(jìn)一步研究發(fā)動機(jī)的控制技術(shù)，這次研究人們不僅僅局限在機(jī)內(nèi)凈化，而且對機(jī)外凈化也頗為很重視。為了兼顧汽車的經(jīng)濟(jì)性、動力性和排放性，現(xiàn)在國際汽油車排放控制的主流技術(shù)是電子控制噴油加三元催化轉(zhuǎn)化器那么控制技術(shù)的發(fā)展對汽車污染物的排放有什么影響呢，我們以DA462代表化油器發(fā)動機(jī)與以2VQS代表電子控制噴油發(fā)動機(jī)進(jìn)行對比。分析控制技術(shù)對污染物排放的影響。4.1DA462與2VQS對比DA462式化油器發(fā)動機(jī)化油器式發(fā)動機(jī)最早誕生于1892年，由美國人杜里埃發(fā)明。隨著技術(shù)的逐漸完善化油器（如圖4-1所示）的功能也愈加完備?；推鞣譃槲宀糠郑垂┯拖到y(tǒng)、起動系統(tǒng)、怠速系統(tǒng)、大負(fù)荷加濃系統(tǒng)和加速系統(tǒng)。這五部分的功能為：根據(jù)發(fā)動機(jī)在不同工況下的需要，將汽油氣化，并與空氣按一定的比例混合，及時(shí)的送入氣缸。圖4-1化油器發(fā)動機(jī)化油器的工作原理相對電噴發(fā)動機(jī)十分的簡單。新鮮空氣由空氣濾清器進(jìn)入化油器（以喉管處的真空度作為動力），在化油器的喉管處有燃油噴射頭，此時(shí)空氣與燃油混合，然后以氣缸的的吸力作為動力，吸入氣缸內(nèi)進(jìn)行燃燒，最后由排氣系統(tǒng)排出。以上是化油器的一個(gè)工作循環(huán)，在這個(gè)循環(huán)過程中，點(diǎn)火提前角、空氣的吸入量以及燃油的噴射量都可以通過人調(diào)節(jié)的。比如點(diǎn)火提前角的調(diào)節(jié)，DA462化油器發(fā)動機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)采用的是離心式點(diǎn)火器，將點(diǎn)火器順時(shí)針轉(zhuǎn)動，點(diǎn)火提前角滯后，相反，逆時(shí)針調(diào)節(jié)，點(diǎn)火提前角提前。理論上，點(diǎn)火角越滯后對燃料的燃燒越有利，但是，在調(diào)節(jié)時(shí)，如果點(diǎn)火提前角過于滯后，會導(dǎo)致燃料的爆燃，所以要人為的適量的調(diào)節(jié)。經(jīng)過一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，化油器發(fā)動機(jī)還是具備一定的優(yōu)勢的。化油器發(fā)動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：化油器發(fā)動機(jī)的成本低、可靠度高、維修及保養(yǎng)容易，而且它能夠使內(nèi)燃機(jī)的空燃比控制在比較理想的范圍內(nèi)，使其不論何種氣候、溫度，永遠(yuǎn)進(jìn)行著一成不變的工作。當(dāng)然化油器依然存在著很多的弱點(diǎn)，比如在冷車起動、怠速運(yùn)轉(zhuǎn)、加速運(yùn)轉(zhuǎn)或是低壓環(huán)境等，這樣固定的運(yùn)轉(zhuǎn)模式實(shí)際上根本無法滿足發(fā)動機(jī)引擎運(yùn)轉(zhuǎn)的需求，甚至可能因而產(chǎn)生黑煙、燃燒不完全以及馬力不足等狀況。而且，當(dāng)化油器發(fā)動機(jī)使用時(shí)間過長時(shí)，會出現(xiàn)剛調(diào)節(jié)完就變動的情況。如果化油器的噴油嘴有劃痕時(shí)，會導(dǎo)致燃油的耗油量增加的問題。因此，我國在2002年明令禁止銷售化油器轎車，此后所有車型都采用電噴發(fā)動機(jī)。2VQS相對DA462式發(fā)動機(jī)的優(yōu)勢電子控制汽油噴射系統(tǒng)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和測試技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是汽車史上重大的技術(shù)進(jìn)步。在1995年以后，國外汽油機(jī)幾乎100%的采用EFI系統(tǒng)，而且絕大多數(shù)是多點(diǎn)電噴汽油車。EFI系統(tǒng)為什么會有如此之高的普及率呢，我們以DA462式的化油器發(fā)動機(jī)作參照，來看一下電控汽油噴射系統(tǒng)的優(yōu)勢。電控汽油噴射系統(tǒng)與化油器相比，具有以下優(yōu)勢。1.滿足發(fā)動機(jī)在各種工況下對空燃比和點(diǎn)火提前角的不同要求，從而使發(fā)動機(jī)全面滿足其排放性、動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。2.由于EFI系統(tǒng)采用的是多點(diǎn)噴射，所以，各缸混合氣的分配均勻性很好。3.沒有了化油器中的喉管，減少了空氣的節(jié)流損失，這樣不僅可以省去化油器發(fā)動機(jī)常用的進(jìn)氣加熱措施，而且增大了進(jìn)氣密度，從而提高了充氣效率。4.EFI系統(tǒng)具有良好的瞬態(tài)響應(yīng)特性，改善汽車的加速性能。5.采用開、閉環(huán)相間循環(huán)系統(tǒng)。在開環(huán)時(shí)，滿足發(fā)動機(jī)的強(qiáng)大動力供應(yīng)；在閉環(huán)控制時(shí)，可滿足三元催化轉(zhuǎn)化器對空燃比的嚴(yán)格要求。6.因?yàn)镋FI系統(tǒng)采用了壓力噴射，所以汽油的霧化質(zhì)量相對于化油器大為的改善，有利于內(nèi)燃機(jī)快速和完全燃燒。以上所列只是理論上對兩種發(fā)動機(jī)對比。為了更有說服力，下面我們以兩組實(shí)驗(yàn)作兩種發(fā)動機(jī)實(shí)際上的對比。首先，我們簡單的介紹一下汽油車尾氣排放檢測的方法；然后根據(jù)檢測方法進(jìn)行試驗(yàn)，并記錄數(shù)據(jù)；最后，我們將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對比分析、得出結(jié)論。4.2汽油車尾氣排放檢測