毕业设计（论文）-影响汽车排放性能的因素分析

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1、四川职业技术学院毕业论文影响汽车排放性能的因素分析摘 要： 我国汽车保有量急剧增加，汽车排放对空气的污染已成为严重的社会公害。在汽车密集的城市，汽车排放污染对人们的生活环境造成了极大的影响，严重地威胁到人们的身心健康，同时也危害着一些动、植物的生存和生长，破坏了自然界的生态平衡。因此，解决汽车排放污染已成为亟待认真研究的重要课题。我们写这篇论文的目的是：分析汽车排放的影响因素，对当代汽车排放方面的不足的分析，探讨如何提高汽车排放在结构上、性能上的措施和方法，为未来汽车在排放性能上提供发展方向。本论文通过采用文献研究法和通过上网查阅资料和数据的方法，阐述了当代汽车需改进的方向，论证了汽车排放存在

2、的缺点，得出解决汽车排放的问题已成为当今汽车发展的重要课题。关键词：汽车；排放性能；排放污染随着经济的高速发展，21世纪的今天，汽车是人类不可缺少的交通工具，但汽车排放污染却是大气的主要污染源。本文的目地在于帮助大家认清汽车排放污染的危害性，增强人们的环保意识，唤起人们加快治理汽车排放污染的步伐。环保和节能，是当今和未来经济社会发展中人类面临的重大问题。汽车排放是空气污染的主要因素，我国城市排放污染中，汽车尾气排放所占比例已超过70%，所以，加强汽车排放治理刻不容缓。我国汽车石油消耗量约占全国石油消费的1/3以上，而且随着汽车保有量的上升，我国汽车污染物排放总量也日趋增加，汽车排放造成的大气污

3、染严重影响了人们的生活和身心健康。因此，在汽车工业发展和环境保护之间,需要寻求新的平衡。1 汽车排放性能的概述1.1 汽车排放物的来源汽车的有害气体主要通过汽车尾气排放、曲轴箱窜气和汽油蒸发等三个途径进入大气中，造成对大气的污染。1.1.1 汽车尾气排放尾气排放是汽车最主要的大气污染源，排放物包含许多的成分，并且随着发动机的类型及运行条件的改变而变化。若燃料和空气完全燃烧时，其排气主要成分是二氧化碳（CO2）、水蒸气，过剩的氧气及残余的氦气,它们均是无毒的。当燃料和空气不完全燃烧时，其排气的主要成分是一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、颗粒物等。这些污染物基本上都是有毒的，而且它们随着汽车运行工

4、况的不同变化较大。其排放总量，在柴油机排气中占不到总量的1%，而汽油机中所占比例最高可达5%以上。1.1.2 曲轴箱窜气在发动机工作的压缩行程和作功行程，燃烧室的气体由活塞与气缸之间的间隙窜入曲轴箱内，由于曲轴箱内必须有新鲜空气不断循环，早期的曲轴箱与空气滤清器连通，外界新鲜空气从加机油管口盖的空气滤清器进入，和窜气混合后，由进气歧管真空度吸入空气滤清器，过滤后进入气缸烧掉。但是，在发动机高负荷运转时，窜气量增加，进气歧管的真空度减少，不能全部吸走窜气，就导致窜气从加油管口盖处逸出，造成污染。其主要污染物是HC,也有部分的CO、NOX等。自从有了密闭式带PCV阀的曲轴箱强制通风装置后，这部分污

5、染得到了有效的控制。1.1.3 汽油蒸气油箱、化油器浮子室等盛油容器，由于温度的升降产生呼吸作用，使油蒸汽HC向大气中排放；油管接头处得渗漏也向大气中排放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产生的HC排放得到了一定控制，但未从根本上解决这一污染源的污染问题。1.2 汽车排放物形成的原因汽车排放物产生的原因是不同的,其中CO是因燃烧时供氧不足生成的，在汽油机中主要是因混合气较浓，HC是由于燃烧不完全，低温缸壁使火焰受冷熄灭、电火花微弱、混合气形成条件不良而生的;NOX是燃烧过程中，在高温、高压条件下，原子氧和氮化合的结果；炭烟是燃油在高温缺氧条件下裂解生成的，汽油机正常工作时很

6、少出现炭烟。 1.3 汽车排放物的危害一氧化碳是汽油发动机工作时排放的一种有毒气体，无色无味(也称煤气)，比空气轻，不易被人察觉。空气中的一氧化碳达5%时，人经呼吸器官吸入后，血中结合氧的血红蛋白将失去带氧能力，人就会产生中毒，这时反应能力、视敏度下降。一氧化碳中毒的早期症状是流泪、咳嗽、头晕、恶心、呕吐、胸痛，呼吸困难，严重时发生虚脱昏迷，甚至死亡。 氮的氧化合物中最重要的是一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)，一氧化氮吸入后进入血液中也与血红素结合，直接危害人体生命。二氧化氮(NO2)一种褐色有毒气体，并且有特殊臭味，它损害人体肺部和眼睛。HC和NOx化合物在太阳光的紫外线作用下，能生成一

7、种有害的烟雾状，即光化学烟雾，滞留在大气中，使人的呼吸感到困难，头晕目眩，眼红咽痛，甚至引起中枢神经瘫痪痉挛；同时对农作物生长有影响，还会使轮胎等橡胶制品老化变质。此外汽油发动机中所燃用的汽油，一般都含有四乙铅，随排出的铅化合物微粒，其毒性也非常大。燃油中还有少数的硫，燃烧后使废气中产生二氧化硫(SO2)，它溶于水后生成酸性物质，有损人体健康。2 汽车排放性能的影响因素汽油机的设计和运行参数、燃料设备、分配及成分等因素都与排放污染物的排出量有很大关系。为了降低汽油机排气中污染物的有害排出物，必须了解这些因素对有害排放物生成的影响。2.1 空燃比空燃比是指可燃混合气中空气质量与燃油质量之比为空燃

8、比，空燃比A/F（A:air-空气，F:fuel-燃料）表示空气和燃料的混合比。空燃比是发动机运转时的一个重要参数，它对尾气排放、发动机的动力性和经济性都有很大的影响。空燃比比大于理论值的混合气叫做稀混合气，气多油少，燃烧完全，油耗低，污染小，但功率较小。空燃比小于理论的混合气叫做浓混合气就，气少油多，功率较大，在16时油耗最低，在18左右污染源浓度最低。因此，为了降低油耗减少污染，应当尽量使用空燃比大的稀混合气，只在需要时才提供浓混合气。随着空燃比的增加，CO的排放浓度逐渐下降，原因是空气量来的不断增加，混合气变稀，致使燃料在气缸内充分的燃烧；HC若在混合气过低的情况下，火焰传播会出现不充分

9、和断火的情况，若在过高的情况下，空气量不足，燃料不能完全燃烧，致使HC的排放浓度增加；NOX在燃气中的氧的含量较高，此时燃烧温度处于峰值，自然NOX的排放浓度也处于峰值。2.2 喷油速率及喷油提前角的影响喷油速率和喷油提前角是供油系统的两个主要参数，它们也是影响污染物排放的主导因素之一。这两个参数的变动，可能只降低某种污染物的排放量，却使另一种增加，即在这一过程中，改变这两个参数虽然降低了有害排放物的量，但是会是燃油的经济性及动力性下降。（1） 喷油速率，是指喷油器在单位时间内喷入燃烧室内的燃油量。喷油速率的变化对氮氧化合物、碳氢化合物及一氧化碳都有一定的影响。若提高喷油速率，减少喷油的持续时

10、间，并可在喷油终点时推迟喷油，这样不仅降低氮氧化合物的排放量，而且又保证了发动机的动力性和燃油经济性。但是，如果喷油率过高，会导致HC的排放量增加。这里所说的喷油率增加并不是指整个过程的喷油速率的提高。通俗的说，初期的喷油速率不能过高，用以抑制着火后期内混合气的生成量，降低初期的燃烧速率，从而降低内燃机内的温度和噪声以及抑制氮氧化合物的生成；中期急速喷油，即通过高喷油压力和高喷油速率来加速扩散燃烧速度，这样可避免低的喷油压力和雾化质量变差带来的不完全燃烧和微粒排放的增加。（2） 喷油提前角 它与点火提前角相似，对NOX、CO和HC排放的影响较大，不同的是喷油点火提前角的影响对象主要是柴油机：相

11、同的是推迟喷油提前角，可降低这些污染物的排放量，但是，过分的推迟就会导致初期喷油速率增大，从而使NOX的排放量攀升。除了喷油速率和喷油提前角，供油系统的参数还有很多，如喷油压力、喷口直径喷孔数目等。它们对污染物的排放量都有一定的影响，比如，在喷油速率和压力等因素不变时，增加喷口的直径或是减少喷孔的数目，都可以降低NOX的排放量。2.3 点火提前角在空燃比一定的情况下，点火提前角对CO排放浓度影响不大，除非它过分的提前，致使CO没有充分的时间被氧化而引起CO排放量增加。但是，对HC和NOX的影响较大。随着最佳点火提前角的推迟，NOX和HC同时减低，后燃加重，热效率变差，燃烧消耗明显恶化；如果最佳

12、点火提前角提前，就会导致排气温度上升，使得在排气行程以及排气管的HC加速氧化，使最终排出的HC减少。2.4 发动机运转状态汽油机的运转状态分为稳定运转和非稳定运转。稳定运转状态是指发动机的零部件、冷却水及润滑油的温度趋于平衡，发动机在恒定的转速和负荷下运转；相反，非稳定运转是指发动机在实际运行中，零部件、冷却水及润滑油的温度不可能恒定不变，发动机的转速和负荷也需要随时调整以适合不同的外界条件。在稳定运转状态下影响污染物排放的主要因素是转速和负荷。转速对排放的影响较为复杂，因为转速的变化，将引起充气系数、点火提前角、混合气的形成、空燃比等等因素的变化。但是，当转速增加时，汽油机内的温度升高，利于

13、燃料的燃烧，减低CO和HC的排放。但是汽油机怠速时，由于转速低、汽油雾化差、混合气很浓，CO和HC的排放浓度较高；同样，随着负荷的增加对污染物排放的影响较小。若在非稳定运转状态下影响污染物的排放主要因素是冷启动、加速、减速等。冷启动时，汽油机不仅转速及温度低，而且过量空气系数小于1，致使汽油机内混合气过浓，从而导致较高浓度的CO排放；加速时，发动机部分负荷迅速增加，使内燃机内的混合气过浓，从而增加了废气的排放量；减速时，发动机由于汽车倒拖的过程。在汽油机内，处于怠速状态，即污染物的排放量增加。2.5 驾驶操作者对汽车排放性能的影响驾驶技术是影响有害物质排放的一个重要因素。正确地驾驶操作可以大大

14、降低汽车污染物的排放。据测试证明，不同技术水平的驾驶员在相同使用条件下驾驶相同的汽车，污染物排放量差异很大。有丰富经验的驾驶员，在驾驶过程中对换挡、加速减速的时机和强度有充分的了解，车辆运行平稳。而没有经验的驾驶员，驾驶时操作时机掌握不好，虽车辆运行不够平滑，空燃比波动较大，导致加速度和减速度超过排放法规值。 2.5.1 起动控制发动机起动时化油器供给气缸的混合气浓度高，尾气中的化合物含量大，特别是起动不成功时，进入气缸中的汽油没有燃烧直接排放到大气中，造成严重的化合物污染。试验表明，起动时保持阻风门开度为左右排污量最小，因为阻风门开度过小或完全关闭时混合气过浓，会引起尾气中的含量明显增加，所

15、以驾驶员应保持点火系、起动系和供油系性能良好，起动时控制好油门和阻风门，争取一次起动成功。2.5.2 车速控制理论分析和试验结果表明，车辆加速或减速时，尾气中的含量显著增加，加速时由于发动机温度的升高还可能引起化合物排放的增加，只有在等速行驶时汽车的排污量最低。因此，在道路条件和环境允许的情况下，应保持等速行驶，不要频繁变换车速。2.5.3 油门控制油门踏板直接控制进入气缸的混合气浓度，对尾气排放影响很大。在急踩油门踏板时，化油器中对其排放性能的影响的省油器起作用，向气缸供给极浓的混合气，尾气中的化合物将显著增加。在急松油门踏板时，由于节气门突然关闭无节气门缓冲装置的化油器，造成进气歧管真空度

16、急剧增大，这时附着在进气歧管壁上的油膜和怠速油道中燃油会迅速蒸发并进入气缸，短时间内使混合气变浓，而后混合气又迅速变稀，造成发动机燃烧条件恶化，工作不稳定，排污量增加。因此，驾驶员开车时应平稳操作油门，不宜急踩或急松油门踏板。2.5.4 发动机水温控制发动机工作时由于冷却水的作用会使气缸壁附近形成一层温度较低的混合气，称为激冷层。激冷层内的混合气因温度低而不能燃烧，主要以化合物的形式排出，形成污染。发动机水温越低，激冷层越厚，尾气中化合物含量越多，所以要注意发动机保温，保持发动机水温接近允许值的上限。2.6 道路对汽车排放性能的影响2.6.1 城市行驶中汽车运行工况对排放物的影响由于城市交通不

17、畅，道路拥挤，汽车在频繁地减速、停车、起步，使发动机怠速、小功率范围内运行时间增长，使汽车有害排放物急剧增加。我国城市道路大致有三种类型：主干道，其特点是路面宽，车流量大，基本无红绿灯；次干道，路面较宽，车流量较大，有红绿灯；一般道路，路面较窄，平面交叉，商业区多。不同的道路类型对汽车的运行工况影响不同，在快速道行驶时，汽车怠速工况、加减速工况的比例小，而在有红绿灯城区道路行驶时，其怠速工况、加减速工况要高得多。在城市商业区，汽车怠速工况时间一般在16%以上，高的达33%；加减速工况时间一般在50%以上；匀均工况时间约为25%，有些城市的平均车速甚至下降到10km/h左右，怠速工况、加减速工况

18、的比例高达75%。排气污染与汽车运行工况密切相关，在浓混合气的怠速工况下，其CO和HC的排放浓度为中等匀速工况的23倍在汽车运行中，怠速工况将随车流的拥堵而成比例地增加,必然形成高密度污染排放。发动机在低速、小功率下排放量都是增加的,在拥堵时,由于频繁起动和制动,汽车排出的废气量比匀速行驶时要多。2.6.2 汽车在高原和山区条件下对汽车排放性能的影响山区条件：地形复杂，经常会遇到上坡、下坡、路窄、弯多，坡道长而陡，弯道急而弯，行车安全性下降。高原条件：海拔高、空气稀薄、气压低，发动机充气量少，使发动机动力性、燃料经济性和环保性下降。影响:由于海拔高度影响发动机的空燃比，空燃比的变化又导致排气成

19、分浓度的改变，从而影响有害物质的排放量。CO、HC排放浓度随海拔升高而增大，而NOX的浓度则有所下降。2.7 燃油组成对排放性能的影响 2.7.1 辛烷值的影响 汽油的辛烷值不仅对汽油机的排放有一定的影响，而且还直接关系到是否发生爆燃。辛烷值是表示汽油抗爆的指标。在汽油机燃烧中，随着压缩比及气缸内气体温度的不断升高，可能出现一种不正常的自燃象，称谓爆燃。汽油的辛烷值越高，则抗爆燃的能力越强，辛烷值低则易产生爆燃，并增加NOx排放量，特别在较稀混合气的情况下更加显著。事实上，由于爆燃对发动机有破坏作用，所以引起NOx剧增的强爆燃情况是在实际使用中不允许发生的。从另外一方面来看，较低的辛烷值限制了

20、发动机的压缩比，导致燃油消耗率上升，总污染物排放量也随之上升。 在许多情况下烯烃是汽油提高辛烷值的理想成分，但是由于烯烃的热稳定较差，导致它容易产生胶质，并沉积在进气系统中，影响燃烧效果，增加排放。活泼烯烃是光化学烟雾的前体物，蒸发排放到大气中将会产生光化学反应，从而引起光化学污染。我国许多城市在夏秋季都发生过空气臭氧浓度超标的光化学烟雾型空气污染，与使用高烯烃汽油有着密切的关系。 2.7.2 硫含量的影响 硫（S）天然存在于原油中，如果在炼油过程未进行脱硫处理，汽油就会受其污染。硫可降低三元催化器的效率，对氧传感器也有不利影响，进而使汽车使用的汽油机排放增加，不论其发动机技术水平和状态如何，

21、汽油中硫的质量分数。从10-4降到10-5数量时，尾气中的HC、CO、NOx等均有显著下降，高硫汽油会引起车载诊断系统的混乱和误报。 2.7.3 添加剂的影响 车用汽油中的可能加入多种类型的添加剂：防止汽油爆燃的抗爆剂，如四乙基铅、MMT等；抑制烯烃聚合的抗氧剂，如氨基酚、烷基酚等。 无铅汽油还添加一些高辛烷值的含氧有机化合物，如MTBE和乙醇等。汽油自身还有的氧有助于氧化汽油的不完全燃烧物CO和HC，并降低它们的排放，当用无反馈控制的供油系统时，从纯烃燃料改用含氧燃料表示着混合气变稀，CO和HC的排放下降。 2.8 汽车维护对排放性能的影响2.8.1 发动机维护发动机维护质量直接影响汽车排气

22、性能。首先，要保证起动系、点火系和供油系性能的良好，使发动机易于起动和在各种工况下混合气可以充分燃烧。起动系性能下降、点火系的高速断火、火花过弱及单缸缺火等故障都可能导致没有燃烧的汽油直接排放到大气中，加剧化合物污染。化油器工作不良可能引起进入气缸的混合气过浓或过稀，使尾气中的排污量增加。其次，应加强排污装备的维护。现代汽车上装有一定数量的排污装备，常见的有曲轴箱通风装置、热反应器、节气门缓冲器及燃油蒸发吸附装置等，这些装置对汽车的行驶能力影响不大，常常被驾驶员忽视，坏了也不愿意修理，甚至擅自拆下，这会导致汽车的排污性能急剧下降。第三，应注意化油器和油箱的隔热，防止汽油蒸发和泄漏。第四，提高气

23、缸的密封性，应注意以下两个方面：一是及时排除气门关闭不严的故障，防止可燃混合气从气门处泄漏；二是适时检查气缸磨损量，及时更换活塞环，以防止可燃混合气窜入曲轴箱。此外，发动机维护中还要注意下列运行参数的控制和调整。2.8.2 底盘维护底盘维护质量好坏也对汽车排放性能有一定的影响。如制动调整不当而造成制动“发咬”、轮毂轴承“过紧”就会使行驶阻力过大，汽车的加速时间延长，从而使发动机在浓混合气状态下工作时间过长，排污量增加。又如离合器打滑会影响动力输出，离合器分离不彻底或变速器同步器故障等会引起换档困难，也会间接使尾气中有害物成分的增加。3 控制汽车排放性能采取的措施在汽车诞生整整一个世纪中，世界汽

24、车保有量已达到近8亿辆，而且还在不断的增加。汽车尾气大量的排放造成大气环境的严重污染，这已经成为了世界性的重要问题。消减汽车排放污染物的最根本途径，是通过不断开发和应用汽车排放控制技术。汽车排放控制技术可分为三类：以发动机为核心的机内控制技术；在排放系统中，对排放有害气体净化的后处理技术；来自曲轴箱和供油系统的排气污染控制技术，后两者统称机外控制技术。机内控制技术主要包含电子控制燃油喷射系统、废气再循环系统和推迟点火提前角。这些控制技术是机内燃烧达到最佳状态，从而减少了汽车尾气中有害气体的排放。3.1 电子控制燃油喷射系统汽油机降低排气污染和提高热效率的关键问题之一是精确的控制空燃比。电子控制

25、汽油喷射系统简称EFI，它能利用各种传感器检测发动机不同工况下的状态，再经过计算机的判断、计算，是发动机在不同状态下均能获得合适得空燃比的混合气。3.1.1 EFI系统的结构电控燃油喷射系统主要由三个系统组成，即进气系统、燃油系统和电子控制系统。进气系统由空气流量计、节气门位置传感器、燃油压力传感器、空气阀等。燃油系统由燃油泵、燃油滤清器、燃油压力调节器、喷油器、冷启动喷油器、油管等。电子控制系统由电子控制装置、各种传感器、执行器等。电子控制单元是整个系统的核心，它要根据进气管、转速、温度及氧传感器的信号，进行运算、处理和分析判断后，向执行器发出指令控制喷油器。3.1.2 EFI系统工作原理

26、EFI虽然被称为电控燃油喷射系统，实际上它主要实现三项基本控制，即喷油控制、点火控制和怠速控制。EFI系统的基本工作流程为新鲜空气由空气滤清器进入，经过空气流量计、节气门，与喷油器喷出的燃油蒸汽混合，再进入发动机内燃烧，最后再通过排气管消除。在这一过程中，ECU通过热线式空气温度计和节气门控制传感器计算空气量，再通过排气管上的氧传感器及原来提供的空气量计算喷油量，使燃油与空气组成最佳空燃比进入发动机，最后通过发动机上温度传感器和爆震传感器控制火花塞点火，是燃料完全燃烧。若汽车冷启动，ECU通过冷起动电磁喷油器、温度时间继电器和冷起动空气补偿器提高汽油机起动和加热所需要的喷油量和进气量。（1）

27、喷油控制 喷油控制包括喷油时间控制和喷油量控制，而喷油的时间控制又包括同时喷射、分组喷射和独立喷射。同时喷射是指喷油器在同一时间喷射。它们的控制电路连在一起，每个工作循环分为两次喷射，这种方式影响各缸的均匀性；分组喷射是指多缸发动机分成2到3组，相邻的缸为一组，在每个工作循环中，各组分别喷射一次。这种方式各缸的时间的可控性得到改善；顺序喷射是指各缸的喷油器被ECU当独控制，分别在最佳喷油定时条件下喷射，因此各缸混合气的均匀性最好。但是，这种控制系统复杂，故障不易被检测，而且成本很高。（2） 空燃比控制 空燃比控制为满足发动机各种工况的要求，混合气的空燃比不能采用闭环控制，而是采用闭环和开环相结

28、合的策略。其主要的三种控制方式为：冷起动和冷却水温低时，采用开环控制，弥补燃油的不足；部分负荷和怠速运行时，采用开环与闭环相结合的控制方式，为了获得最佳经济性和较低的排放，主要采用闭环控制；节气门全开时，为了获得最大的发动机功率和防止发动机过热，采用开环控制，将空燃比控制在12.5-13.5范围内。要实现上述空燃比控制方式，首先，由进气歧管绝对压力传感器、进气温度和发动机转速信号计算空气质量流量，通过测量发动机在不同工况下各种传感器的信号，根据测的数据获得最佳空燃比，从而得出每缸理想的燃油质量；然后根据喷油器的流量系数计算喷油脉宽；最后，ECU中驱动器根据点火顺序及上面计算得到喷油脉宽使喷油器

29、工作，通过上述控制步骤，就可使发动机在不同工况下获得最佳空燃比，从而实现发动机的高效率、低油耗、零排放等功效、（3） 怠速控制 当发动机怠速负荷增大时，ECU控制怠速控制阀使进气量增大，从而使怠速转速提高，防止发动机转速不稳或熄火；当发动机怠速负荷减小时，ECU控制怠速控制阀使进气量减少，从而使怠速转速降低，以免怠速转速过高。（4） 爆震控制 爆燃是汽油机的一种不正常燃烧状态，严重的爆燃会导致汽油机的各项性能恶化。推迟点火提前角可以有效控制爆燃，但是，点火提前角的推迟会带来功率和燃油消耗率的损失。爆燃控制的原则是使点火提前角处于最佳状态（刚刚不发生爆震的状态），因此，这就需要一个类似控制空燃比

30、的闭环控制系统一样的反馈系统。爆震传感器装在发动机的缸体上（也有传感器与火花塞垫片做成一体），一旦爆燃发生，高能量的燃气冲击气缸壁面引起气缸发出高频震音，这种异常振动信号传入爆震传感器中。信号由爆震传感器传入ECU，在滤波电路中对爆燃时振幅与原设定的振幅进行对比，若振幅已经超过了原设定的峰值，再根据爆燃强度推迟点火提前角，直至爆燃消失为止。爆震控制系统在现代汽车应用中，有的也采用分缸控制的方法。在汽车的实际应用中，是否采用爆震控制系统，要根据发动机的性能及强化程度等因素综合考虑确定。对于发动机的强化程度要求不高时，或所用汽车的辛烷值足够高和已采取有效的抗燃措施的发动机，可以不采用爆震控制系统。

31、3.1.3 EFI系统分类（1） 按喷油气数量分为多点喷射和单点喷射。多点喷射简称MPFI，每一个气缸有一个喷油器，安置在进气门附近。单点喷射简称TBI，是几个缸公用一个喷油器。（2） 按控制方式分为开环控制系统和闭环控制系统。两者的差别是闭环控制系统需根据输出结果对控制系统进行调整。汽车在稳定运行状态采用闭环控制，即在汽车怠速和匀速行驶时，由氧传感器进行性信息反馈。从而使内燃机在最佳状态下运行；当汽车在非稳定工况下运行，采用开环控制，这时氧传感器及爆震传感器不工作。3.1.4 EFI系统的作用 EFI系统根据各种传感器输送的信号，能够有效地控制混合气的空燃比，使发动机在各种工况下空燃比达到最

32、佳值，从而实现高功率、低油耗以及减少污染物排放的功效。该系统分为开环和闭环两种控制，闭环控制是在开环控制的基础上，由计算机根据氧传感器输送的氧浓度信号修正燃油的供油量，使混合气的空燃比保持在理想状态。3.2 点火控制随着电喷系统不断完善，发动机的点火控制系统也在不断改进。点火系统在对排放污染物控制有着不可忽视的作用。微机控制点火系统通过控制点火提前角，实现最大限度降低污染物的排放。3.2.1 点火系统分类由传统的蓄电池式点火系统发展到现在的无触点电子点火、微机控制点火、无分电器点火系统。而无触点点火系统根据触发方式不同，可分为磁感应式、光电式、电磁振荡式和霍尔效应式；无分点点火系统又称直接点火

33、，分为同时点火和独立点火；微机点火控制系统在各种工况下调整点火时刻，使点火提前到发动机刚好不发生爆震的范围，有效地提高了发动机的经济性、动力性、加速性，而且降低了排放污染。该系统是目前最为先进点火系统。3.2.2 推迟点火提前角 点火提前角一直是最简单也是最普遍应用的排放控制系。点火系统可使发动机在不同转速、进气量等因素影响下，实现最佳点火提前角，使发动机发出最大功率或扭矩，而油耗和排放降低到最低程度。该系统分为开环控制和闭环控制。闭环控制是在开环控制基础上，增加一个爆震传感器进行反馈控制，其点火时刻精确度比开环控制高，但是，排气中污染物的浓度稍高一些。点火提前角为上止点（即将要发生爆震时的角

34、度）前35.0-400时，平均有效压力和燃油消耗率处于最佳状态。此时就是以发动机动力性、经济性为目标时最常用的点火提前角。随着点火提前角的减少，即推迟点火提前角，氮氧化合物和碳氢化合物排放逐渐降低。氮氧化合物的降低是因为随着点火提前角的推迟，最高燃烧温度程直线下降，燃烧室内温度达不到氮氧化合物化合时的温度，即排放气体中浓度明显降低，最高可降低原来的30%；碳氢化合物的排放浓度降低，是因为排气温度上升，使HC在燃烧室内和排气管中不断的被氧化。点火提前角不能被无限制的推迟。随着点火提前角的推迟，会导致平均有效压力下降和燃油消耗率上升，严重的还会引起气缸的爆震，所以，靠推迟点火提前角来降低排放是有限

35、的。在实际应用中，应该综合考虑排放特性、动力性和经济性来确定最佳点火提前角的大小。3.3 三元催化器三元催化器主要是用来氧化CO和HC，它安装在汽车发动机的排气装置上（工作温度通常不能超过800），可以除去90%以上的有害物质，是现代汽车上一种新的排气净化装置。3.3.1 三元催化器的结构三元催化器主要由壳体、减振层、载体和涂层构成。壳体的作用是保证催化器的反应温度以及减少对外的热辐射，所以，许多催化转换器的壳体做成双层结构；减震层一般有膨胀垫片和钢丝网两种，它的作用是减振、缓解热应力、固定载体、保温和密封；目前90%的载体有陶瓷制成；在涂层表面散布着作为催化剂的活性材料的贵金属，一般为铂、铑

36、和钯。3.3.2 三元催化器的分类及工作原理现在的三元催化器多种多样，根据其工作原理不同，催化剂可分为氧化型、还原型、三元催化剂和稀燃催化剂。目前最常用的催化剂主要是氧化型催化剂和三元催化剂。在氧化型催化剂中，CO和HC与氧气进行氧化反应，生成无害的二氧化碳和水，但是对氮氧化合物无效；而在三元催化剂中，CO、HC和氮氧化合物互为还原剂，生成无害的二氧化碳、水及氮气。最常用的氧化催化剂和三元催化剂。不同型号的催化器采用的催化剂也不同，而且不同贵金属成分对排放污染物的净化效果也是不同的。铂、铑、鈀等贵金属常用作催化剂，相比之下，；铑对NOX的还原效果最佳；而鈀虽然在新鲜状态下活性很好，但是由于它晶

37、格结构易容纳杂质，很容易化学中毒。在现实的催化剂中，CO和HC的氧化反应是由铂和铑来催化的，而鈀用来催化NOX的还原反应。但是在现实应用中，为满足排放标准，三种贵金属成分一般是搭配使用的。3.3.3 影响三元催化剂失效的原因影响三元催化器工作的因素有很多，它包括催化器过热、含铅汽油、剧烈磕碰或拖底以及老化。导致三元催化转化器老化的因素主要有以下几个方面：（1） 高温失活，催化剂长时间暴露在850以上的高温环境内，引起催化剂的烧结聚集，从而导致催化剂的活性降低。（2） 催化剂化学中毒，导致这种情况的主要原因是燃料中的硫和铅以及润滑油中的锌和磷造成的，这些颗粒吸附在催化剂表面，是催化剂失活或是无法

38、与废气接触，从而失去催化作用，即“中毒”。（3） 汽车尾气中的碳烟在排放时，会吸附在催化剂表面，长期的积累会使载体的空隙堵塞，从而影响转化效率。（4） 机械损失，是指三元催化器在汽车运行过程中发生热冲击、磨损、物理性破碎等情况，以致其不能正常工作。3.4 怠速控制怠速是车用汽油机最常用的工况之一，是指车辆变速箱位于空档时，油门松开，发动机处于低速空转状态的运行工况。比如，汽车稳定的起动、暖机时、十字路口红灯时及交通堵车时皆为怠速工况。而且发动机怠速工况运转性能的好坏评价发动机性能的重要指标之一。发动机的怠速性能主要表现在三个方面：怠速稳定性、怠速排放及怠速油耗。怠速控制目地为降低怠速排放量、提

39、高燃油经济性、提高怠速稳定性、获得良好的驾驶舒适性、达到迅速、平稳的过渡特性等。3.4.1 怠速控制系统组成发动机怠速控制系统是由各种传感器、信号控制开关、电控单元ECU、怠速控制阀以及节气门旁通空气道等组成。ECU接受各相关传感器所输送的信号，通过ECU的分析判断后，对怠速控制阀发出相应指令，从而控制节气门旁路中的空气流量，使发动机怠速运转时，空燃比总是处于最佳的转速下。3.4.2 控制策略若发动机处于怠速运行状态时，节气门处于全关状态，即空气进入发动机量不再由节气门控制。怠速控制的本质就是通过怠速执行器调节进气量，同时配合喷油和点火提前角的控制，改变怠速工况下燃油经济性和发动机的动力性，从

40、而发动机在怠速工况下处于稳定状态。下面我们具体讨论汽车在怠速工况下的不同情况下的控制策略。启动控制：发动机刚刚启动时，这时怠速控制系统控制怠速执行器执行命令，即使旁通尽量为最大值，此操作利于启动，启动之后，再根据冷却水温度来确定旁通进气量的大小；暖机控制：在暖机阶段时，怠速控制系统要根据冷却水温度的变化，而对旁通进气量的大小进行不断调整，使发动机在温度状态变化情况下依然保持稳定的转速；怠速反馈控制：当暖机过程结束时，或者ECU检测到节气门全开的信号，并且车速低于2km/h，此时怠速控制系统进入怠速反馈控制；当电器负载增多时，怠速控制要做相应的调整。即怠速控制系统也要相应增加旁通进气量，提高发动

41、机的怠速转速等。怠速控制具有以下优点：（1） 在所有可能的工况条件下可以提供理想的怠速空气量；（2） 怠速控制可以及时补偿发动机的负荷变化；（3） 当车辆处于急减速时，利用增加空气量等方式改善排放；（4） 当车辆维持在低怠速与减速空气量控制方式时，可以获得良好的燃油经剂性；（5） 改善车辆的驾驶性能；3.5 废气再循环控制（EGR）该系统是将一部分排气引入到进气管与新鲜混合气混合，用来抑制汽车污染物（NOX）的生成。EGR系统根据发动机的不同工况，适当的调整排气再循环的流量，来减少排气中有害气体的排放。因此，它是一种排气净化的有效技术。3.5.1 EGR的控制原理废气再循环系统的主要目的是降低

42、氮氧化合物的排放，其原理是废气排气管排出时，一部分废气经过EGR通过流管进入排气门，在经过EGR控制阀，进入进气门，最后通过流管与新鲜混合器混合。EGR系统能有效抑制氮氧化合物生成主要有两个原因，一是排气中主要是惰性气体，氧气含量低，废气与新鲜混合气混合就造成混合气中氧的浓度减小，这就导致了燃烧速度降低，燃烧室内温度下降；二是废气与新鲜混合气混合使混合气的比热容提高，从而降低了氮氧化合物的排放。但是，不能为了减少污染物的排放而不断增大EGR率，EGR率不仅与排放性能有关，还与发动机的动力性、经济性有着紧密联系。3.5.2 EGR的控制策略由EGR的控制原理可知，为保证发动机的经济性、动力性和排

43、放性。EGR率的控制必须根据发动机的不同工况要求进行控制。下面我们就对几种工况下EGR率控制做简单的介绍。（1） 经过大量的实验表明，EGR率控制在10%-20%范围内最为合适。当EGR率小于10%时燃油消耗量基本不增加，即燃烧不充分；当EGR率大于20%时发动机燃烧不稳定，HC排放量也在增加。因此，EGR率最好控制在10%-20%时，随着发动机负荷的增加，EGR率的允许值也在增加。（2） 怠速和低负荷时，氮氧化合物的排放浓度低，为了保证燃烧稳定，不进行EGR率控制。（3） EGR率只在热机状态下控制，原因是冷机时，发动机的温度低，氮氧化合物的排放浓度也较低，而且混合气不均匀，为使发动机正常燃

44、烧，不进行EGR控制。（4） 大负荷、高速时，为保证发动机拥有良好的动力性，氮氧化合物生成及排放量较小，不进行EGR或减少EGR率的控制。为了精确的控制EGR率，EGR控制阀一般采用电子控制。为了减少氮氧化合物的排放，可以采用中冷的EGR，就是先将废气冷却，再与新鲜混合气混合竟如气缸燃烧。4 目前在汽车排放方面不足(1) “点火”温度较高催化剂都要在较高的温度下才能对排放物起催化作用,即“点火”温度较高。因此,在发动机冷启动及低温下工作时,排气温度低,HC及CO排放高,而催化剂却不能对它们起催化、转化的作用。(2) 不能同时适应理论空燃比及稀混合气的需要一般三元催化剂适合在发动机使用理论空燃比

45、混合气时,同时对HC、CO及NOX起催化转化作用。而在使用稀混合气时,排气中氧含量多时NOx的还原作用就低。(3) 贵重金属价格高催化剂中需要有铂(Pt)、钯(Pd)及铑(Rh)等贵金属,这些金属资源不丰富,价格高。需要寻求资源丰富、价格低的金属替代贵金属作催化剂。(4) 催化剂中毒的问题催化剂在高温作用下长期使用容易老化,转化效率降低。另外更重要的问题是受排气中硫化物、铅等影响,催化剂会显著降低催化效率,还会产生硫化氢臭味。5 改进汽车排放性能采取的措施控制汽车尾气排放是一项庞大而复杂的系统工程，它与汽车的设计、制造、使用、维护保养、燃油品质等都有直接的联系，同时也与城市交通管理有着密切相关

46、，要抓住每一个影响汽车污染排放的环节，才能使汽车污染排放得到有效地控制。5.1 改进燃料品质 燃料的品质与汽车发动机的燃烧过程和燃烧效果有着直接的关系，改进燃料品质是控制汽车尾气污染相当重要的环节之一。首先必须要淘汰含铅汽油，四乙基铅是一种低号汽油抗爆剂，它随着排气进入大气后，通过呼吸及食物链进入人体，并沉积在体内，引起各种疾病，特别是对儿童和孕妇的危害最大，我国已经在2000年7月1日起全面禁止使用含铅汽油，另外还要对汽油中的硫含量、烯烃和芳香烃含量以及饱和蒸汽量给予严格控制，以减少有害气体的生成，减少汽油的蒸发。此外，汽油中加入清洁剂，减少胶质和沉积物，也是改善燃烧措施之一。为了更进一步调

47、整能源消费结构，发展石油代替资源，更加有效的降低汽车尾气污染物的排放。目前，在我国部分城市已经开始推广车用乙醇汽油，也就是在90%车用无铅汽油中加入10%的燃料乙醇，可以代替10%的车用无铅汽油，使用一部分燃料乙醇代替车用无铅汽油，也就能改善汽车尾气排放，同时也改善了我国能源结构，推动了可再生能源的发展。5.2 推行代用燃料 用天然气或者液化石油等气体作为燃料来代替汽油，柴油。由于气体燃烧含有硫、氮等杂质少，燃烧完全，可显著减少汽车污染物的排放，而且燃料系统时封闭的，不存在燃料蒸发现象，因此受到广泛的欢迎。燃气汽车也被称作为清洁能源车、环保汽车、绿色汽车。推行代用燃气车改造已经成为控制汽车尾气

48、排放的措施之一 。5.3 减少排放的其它措施（1） 曲轴箱强制通风，把曲轴箱密封起来，把穿到曲轴箱里的废气适时的引到进气道里，进而烧掉，防止直接排到大气里造成HC污染。（2） 燃油箱的碳罐，吸附燃油蒸汽，适时的引入，烧掉，防止进入大气，造成污染。（3） 未燃HC的吸附净化以沸泡石等为主要成分作为HC吸附剂,在催化剂活化前吸附HC,是减少未燃HC的有效办法。吸附剂最重要的性能是对HC的吸附率,吸附剂含碳原子越多,吸附率越好。对HC吸附层,可以对三元催化层涂覆HC吸附催化剂,吸附的HC随着排气温度的升高而自动脱离,汽车排放控制系统的设计策略探讨面催化层进行净化。目前,HC从吸附层脱离起始温度要比催

49、化层的活性温度低,脱离初期对HC净化有一定困难,有待于今后通过材质改良、结构及温升特性的改进来进一步提高其净化性能。（4） 提高催化剂的早期活性为促使催化剂的早期活性,有效的方法是提高其升温特性和降低其活性温度。提高升温特性的主要方法是采用双重排气管和使用“薄壁式”催化剂载体。合理选择低温特性好的贵重金属,如在催化剂中提高铂(Pt)的含量,同时提高空燃比的稀薄化,是降低催化剂活性温度的有效手段。（5） 电加热催化剂(EHC)使用EHC和在排气管内利用排放气体的燃烧产生的热量,促使催化剂升温,即排气燃烧器(EGC)能进一步提高催化剂的早期活性。EHC采用电流预热的方法,可使金属载体的催化器在发动

50、机起动后的510s内达到催化剂的起燃温度,从而减少起动后最初几分钟内有害物的排放。EHC已达到实用化水平,但其电气系统较复杂。（6） 排气燃烧器(EGC) EGC的原理是在发动机起动后,在浓空燃比状态下产生的CO等可燃成分与二次空气供给的O2相混合,形成可燃混合气,在排气系统中设置排气燃烧器,通过火花塞点火装置,点燃未燃混合气,利用燃烧产生的热量提高催化剂的早期活性,同时还能燃烧净化发动机起动后的未燃HC成分。EGC技术虽然处于研制阶段,但其催化转化效率高,大有超过EHC之势。5.4 加强对在用车的检查和维护，推行I/M制度 I/M制度就是在用车的检查和维护制度，是通过立法、标准、科学和质量控

51、制、质量保证体系和管理机制，对在用车进行定期或者不定期的排放检测，发现排放超标车和篡改排放控制装置的汽车，责令其限制进行修理，使得在用车最大限度的发挥自身的排放净化能力。 汽车排放污染仅仅是车辆性能指标不稳定或恶化的一种象征，其内在原因是有很多方面的，对排放超标的车辆，必须是由有经验的技术人员按作业规范认真的对其进行检查、诊断、判明故障点。在消除相应故障的同时，有针对性地对汽车故障的相关部位认真的进行各项检查维维护工作，使汽车恢复正常的工作状态，减少和消除因为故障或参数变化而造成的排放超标。6 未来汽车排放性能的发展在对现有汽油机进行排气控制净化的同时，采用代用燃料和开发新的清洁能源汽车是降低

52、汽车排污的一条重要途径。目前，许多国家都致力于新能源汽车的开发研究，并取得了令人满意的效果。6.1 采用代用燃料节约能源、保护环境已成为人们关切的全球性热门话题，汽车采用代用燃料不仅仅是为解决环境污染问题，另外一个重要因素是石油资源日益贫乏。因此，各大汽车公司都着眼于代用燃料和新型能源的研究与开发。可用于代替汽油的燃料有天然气、氢气、醇类燃料和燃料电池，同时可通过开发电动汽车及太阳能汽车等来代之。这些代用燃料的试用和使用，不仅为汽车节能开辟了新思路、新观念、新途经，而且不同程度地降低了排放指标，减少了汽车尾气对环境的污染。可以断言，随着新技术、新工艺的不断发展和新型能源的不断涌现，未来汽车使用

53、的燃料将会变得愈加丰富。6.2 清洁汽车的开发新型能源的不断涌现，为清洁汽车的开发提出了迫切要求。目前，清洁汽车的研究方向主要是电动汽车、天然气汽车、甲醇及氢气汽车、太阳能汽车等。（1） 电动汽车电动汽车就是用电动机驱动并以蓄电池为能源的汽车。电动汽车的优点有：（）在行驶中无废气排出，因而也不会污染环境，从这个意义上讲，电动汽车可称“零污染汽车”；（）能源有效利用率高；（）振动及噪声小。目前，许多发达国家都热衷于电动汽车的开发，但电动汽车的开发还需进行以下三个方面的研究工作：（）开发出高性能的蓄电池；（）完善车身结构和造型设计；（）提高驱动技术。专家预测，到2010年电动汽车的年产量将达到21

54、0万辆。（2） 天然气汽车天然气汽车是指以天然气为驱动燃料的汽车，其优点有：（）缓解世界能源危机；（）清洁、对环境危害极小，因其具有较好的燃烧特性，与无铅汽油相比，CO和HC等的排放量均可降低60%以上；（）成本费用低，其价格比汽油低约50%，比柴油低约29%，可节省燃料费用，降低运营成本；（）由于天然气的自燃温度很高（680-750），在空气中可燃极限范围很窄，因此当汽车发生碰撞、翻车事故时，天然气达到自燃点火爆炸的可能性要比汽油小得多，因此安全性高；（）由于天然气的辛烷值比优质汽油还高17%32%，抗爆性能好，燃烧完全，积碳少，有利于延长发动机寿命。（3） 甲醇、氢气汽车甲醇及氢气汽车排放

55、的HC和CO量明显少于汽油车。尽管使用这些燃料还有一些需要解决的问题，如燃料的供应体系、甲醇气体的腐蚀防治、氢气运输与储存等等，但很明显，利用这些燃料来代替汽油已进入实用阶段。甲醇汽车目前已具备投入批量生产的条件。（4） 太阳能汽车太阳能汽车是由太阳能电池组成供电系统，向电动机供电，电动机驱动汽车行驶。目前已制造出来的太阳能汽车是利用太阳能电池直接将太阳的辐射能转变为电能。太阳能汽车的优点是：（）它是由太阳能转变为电能的各种装置中效率最高的，无需采用透镜或聚焦装置便可获得较高的效率，目前太阳能电池的最高效率约为20%左右；（）太阳能电池实际上是一种半导体元件，故无排放污染，易于制造；（c)工作

56、寿命长，功率质量比大。不过，太阳能电池存在的两个主要问题是效率低及成本过高，要使太阳能汽车达到实用程度还要有一段时间。总结: 在对影响汽车排放性能的因素分析中，我采用了文献研究法、内容分析法，根据对当今汽车排放性能的研究与调查，通过对汽车的设计、制造、使用、维护保养、燃油品质等的分析，我们对排放物的来源及其生成原因概括，影响排放性能因素进行了全面分析，目前控制汽车排放方面已经采用的结构和措施，目前在汽车排放方面存在不足进行了总结，改进汽车排放性能方面提出了宝贵意见与建议。本次写论文影响汽车排放性能的因素分析存在以下的难点在于不能进行实体观察与检测。本论文由于条件和时间的限制，存在分析不够具体全

57、面。本论文提高了我的调查研究、查阅中外文献和收集、整理资料的能力；理论分析的能力；综合分析能力及撰写科技论文的能力；计算机应用的能力;提高理论联系实践的技术应用能力；培养了我的科研精神与创新意识。参考文献:1 华爱红.浅谈汽车尾气污染的危害及防治措施. 上海: 科技资讯，20072 武喜怀.汽车尾气对人体健康的危害. 内蒙古：石油化工出版社，2007 3 周庆辉.现代汽车排放控制技术. 北京： 大学出版社， 20104 陈家瑞.汽 车 构 造. 北京: 人民交通出版社， 20025 邹 利. 国内外天然气汽车发展状况. 汽车研究与开发，19996 钱耀义.汽车发动机排气污染与控制. 北京： 人

58、民出版社，19877 黄晖等.车用汽油机排放控制技术公路与汽运2005（5）第 18 页 共 18 页致 谢在本次论文过程中，我的指导老师何效先老师对该论文从选题，构思到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导,使我得以最终完成毕业论文。在学习中,老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及诲人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，老师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。这三年中还得到众多老师和寝室室友、朋友们的关心支持和帮助。在此，谨向老师们、室友们、朋友们致以衷心的感谢和崇高的敬意！ 最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的各位老师表示感谢。