汽车的排放控制装置

    1.曲轴箱强制通风装置(PCV)

    曲轴箱内的窜缸混合气中,70%-80%是未燃烧的气体(HC),燃烧的副产品(水蒸气和各种汽化的酸)则占20%-30%。所有这些都能破坏机油,产生油泥,使曲轴箱锈蚀。为防止这一情况,以前的车辆都是安装从曲轴箱引出的通风管道,让这些气体逸入大气。但现在的大气环保法规不允许这样做,这些窜缸混合气必须回到燃烧室重新燃烧。一般来说,发动机负荷越大,窜缸混合气产生得越多。

    因此,气门室罩和进气歧管只是简单地用一根管子连接是不行的,必须要安装一个曲轴箱强制通风阀(PCV),使通过PCV阀的气体总是多于窜缸混合气体。经过对PCV阀的优化设计,PCV阀能根据进气歧管真空度,不断改变允许进入气缸重新燃烧的窜缸混合气的量,使曲轴箱总是保持微负压状态。

    2.燃油蒸汽排出控制装置(EVAP)

    在这套装置中,活性碳罐内充有隙孔大小设计优良的吸附性、脱附性非常好的活性碳。罐顶部有三根出管,一根经单向阀或电磁阀通节气门上方,一根经外通风控制阀(OVCV)通向化油器浮子室,还有一根经并联的且方向相反的两个单向阀,用以平衡燃油箱和活性碳罐中的气体压力。碳罐下面有一个与大气相通的气孔,空气挟带汽油被吸入进气歧管。如是电喷车,发动机控制单元开启电磁阀适时吸附碳罐内汽油。化油器车随着节气门打开10°以后,进气管真空才与活性碳罐相通,汽油被吸附燃烧。

    3.阻风门适度开启器(CB)

    带有自动阻风门的化油器,发动机冷起动后,双金属卷簧被电加热或冷却水加热后变形逐渐打开阻风门,这一段时间会使混合气过浓。阻风门适度开启器是一个真空膜片室,只要发动机起动后膜片室就进入真空,开启器将阻风门打开一定角度,从而形成浓度合造的可燃混合气。也可将真空膜片室制成二级,7℃以下第一级动作,17℃以上第二级动作,将阻风门再打开一定角度。

    4.阻风门强制开启器

    发动机暖机过一段时间后,一般的化油器需要驾驶员踩一脚油门踏板,发动机才能由冷车高怠速降至中怠速或正常怠速。带有阻风门强制开启器的化油器暖机后则不需驾驶员踩油门,当冷却水温到达68℃以上,开启器的膜片室自动将阻风门完全打开,并使节气门快怠速凸轮分离,发动机回到正常怠速转速状态。

    5.冷车辅助加速泵(AAP)

    发动机处于冷机状态,车辆突然加速时,由于有一部分未蒸发的汽油滴附在进气歧管内壁,加速泵所提供的汽油不够,为此安装冷车辅助加速泵,可补充主加速泵的不足。冷车加速泵为膜片泵,膜片室经水温感知控制真空开关阀(TVSV)与进气歧管相通,水温在50℃以下真空通道打开,进气歧管真空度高,膜片室动作,吸满一腔汽油,加速时真空度降低,膜片室弹簧推动膜片将一腔汽油泵出。水温到达60℃以上真空通道关闭,冷车辅助加速泵不再工作。

    6.海拔高度补偿器(HAC)

    在山上和高海拔地区空气稀薄,吸入气缸的氧气少,这就使得混合气较之低海拔区浓些。当车辆在海拔大约1000m以上地区行驶时,这个装置可将额外空气通入主空气量孔,使流进泡沫管的燃油变稀,减少HC和CO的排放量。这个装置是一个波纹管,在低海拔地区,波纹管被大气压缩,促使阀门关闭阻断通入主空气量孔的空气。在高海拔地区,波纹管膨胀,促使阀门接通进入主空气量孔的空气。

    7.减速缓冲器(DP)

    车辆减速时,节气门关闭,使进气歧管内的负压突然增加,附在歧管上的一些汽油因而蒸发,使混合气变得过浓。同时,由于发动机减速而使压缩压力减弱,燃烧变得不稳定(不完全燃烧、缺火),为了防止所产生的HC和CO大量增加,采用减速缓冲器使节气门不要关闭得太突然。减速缓冲器通常采用串连真空延迟阀的一个真空膜片室,加速时膜片室内快速充满空气,急减速时节气门需把膜片室内空气压出才能回到怠速位置,真空延迟阀就延长了节气门回到怠速位置的时间。

    8.节气门怠速开度控制器(TP)

    此装置与减速缓冲器完全相同,只是将真空延迟阀的另一端接在节气门(怠速位置)下方,在减速过程中,节气门下方负压通过真空延迟阀内的量孔作用在膜片室内,使节气门逐渐关闭。

    9.减速燃油切断阀

    在减速中,这一装置阻止燃油进入化油器怠速油路,防止在排气消声器内复燃放炮。常规的怠速燃油切断阀由点火开关控制,而此装置却由电子控制单元控制。当发动机在1900r/min以上减速时,电子控制单元能判定出车辆正在减速,停止怠速燃油切断阀的电流使怠速喷嘴燃油中断,待转速降至1900r/min时,恢复怠速燃油供给,以防止怠速熄火。

    10.减速空气旁通阀(MC)

    发动机在高转速节气门突然关闭时,此阀打开数秒,使一部分外部空气经此阀直接进入进气歧管,以稀释混合气,减少HC和CO的排放。此阀由两个真空膜片室控制,两个膜片室用不同内径的真空管与进气歧管相连,节气门急关闭时,由于两个膜片室存在压差,膜片推动空气旁通阀打开。数秒后,压力经两个真空膜片室间的小孔平衡,促使减速空气旁通阀关闭。

    11.高温怠速空气补偿阀(HIC)

    如果车辆在环境温度很高时慢速行驶,发动机舱内的温度也会很高,这就使化油器浮子室的汽油蒸发,汽油蒸汽经浮子室通风管进入进气歧管,混合气就会变得过浓,使发动机熄火或怠速运转不良。更有甚者,如果发动机在停车时汽油蒸汽进入进气歧管,发动机就会难以起动。在喉管上方和节气门下方设置了一个空气通道,通道中间装有高温怠速空气补偿阀。随着发动机舱温度的升高,补偿阀的双金属元件因热变形将阀打开,空气就不经喉管和节气门直接进入进气歧管,使混合气变稀,当发动机舱温度降低,补偿阀保持关闭状态。

    12.浮子室外通风控制阀(OVCV)

    此阀与活性碳罐配合使用,当关闭点火开关,此阀的电磁线圈断电而阀却打开,化油器浮子室的汽油蒸汽可经此阀流入活性碳罐。当打开点火开关,此阀关闭,此时浮子室汽油蒸汽可直接吸入进气歧管,活性碳罐内吸附的汽油也被吸入进气歧管。

    13.电控化油器

    如果根据水温、废气含氧量等因素不断调整主油量孔的孔径就可使空燃比变得精确。电控化油器配置了电子控制单元和一些传感器,使得排放污染物降低,但其效果低于电控燃油喷射系统。

    14.电控补气阀(EBCV)

    这个装置和三元催化器一起使用。其主要组件是电控单元、氧传感器、水温传感器和补气阀。补气阀一端通向空气滤清器,另一端通向节气门下方,电控单元借助氧传感器等信号,补气阀作为执行元件,化油器进气量得到调节,使空燃比根据当前行车条件,保持最佳比值,从而减少HC、CO和NOx的排放并改善了行驶性能,节省燃油。

    15.废气再循环阀(EGR)

    加速或发动机大负荷时,燃烧室内的温度便升高,NOx的生成也随之增加,这是因为高温促使氮和空气中的氧化合。所以减少NOx生成的最好办法是降低燃烧室的温度。废气主要成分是CO2和水蒸气,这些都是非常稳定的气体,不和氧反应,EGR装置将废气合理地再循环进入进气歧管,由于这部分气体不能燃烧,降低了燃油在混合气中的比例,又能带走燃烧室的热量,从而使燃烧室最高温度下降,减少了NOx的排放。再循环废气量可由EGR调节器控制,新型电喷车多为发动机电控单元直接控制。

    16.进气自动加热装置(HAI)

    环境温度低时,汽油不易挥发,所以与之混合的空气必须首先被加热。另外,当进气歧管和发动机其他部件温度低时,汽油易附着在歧管壁等处,使混合气变得过稀,为防止这一情况发生,进气空气必须被加热至暖机阶段结束。在进气自动加热装置中,空气滤清器处有一个进气温度补偿阀,通过开断真空,使进气总管中的HAI阀动作,以确定是让外面的冷空气进入还是让被排气歧管加热过的空气进入,这样能使吸入的空气随时都保持最佳温度。在冷起动发动机时,确保燃油充分蒸发,缩短发动机暖机时间以及改善怠速运转稳定性,所有这些都有助于减少废气中CO和HC的含量。

    17.冷混合气加热器(CMH)

    为减少冷机状态发动机排气污染并改善行驶性能,在暖机阶段对进气歧管中的加热器通电使歧管受热,以使汽油迅速蒸发。加热器可由电控单元控制,也可使用正温度系数的电阻材料,随着温度升高加热器电阻值增大,电流自动减小。

    18.点火正时控制真空延时间(VTV)

    点火提前角的滞后能降低燃烧过程中所能达到的最高温度,从而减少所产生的NOx。但点火提前角的滞后也会降低发动机输出功率,增加了燃油消耗。这种装置是利用分电器真空点火提前膜片室,与节气门上方(怠速位置)相连的真空管道中接入真空延迟阀,当加速时,由于此阀中的单向阀关闭,真空只能通过与单向阀并联的定直径小孔作用给膜片室,这样使加速中点火提前角得到延迟,匀速行驶时提前角恢复到正常。

    19.二次空气吸入装置(AS)

    如果迫使空气进入排气歧管,且废气温度足够高,废气中的CO和HC与氧气重新燃烧,就会转化成无污染的CO2和H2O。二次空气吸入装置是在空气滤清器里安装一个片簧阀,利用废气的波动使片簧阀打开和关闭,让空气断续地被吸入排气歧管,由于吸入的空气量较少,故此装置只用于排量较小的发动机。

    20.二次空气喷射装置(AI)

    此方法是使用空气泵,迫使空气进入排气歧管,这种方法能提供重新燃烧所需要的足够的空气。但由于电喷发动机、三元催化器的成功应用,以上这两种方法现在已不再使用。

    21.氧化催化器(OC)

    催化剂本身在形态和质量上均无变化,却能促使一些物质发生化学反应。氧化催化器使用铂、铑等物质涂在蜂窝状的陶瓷载体表面上,以增加其与废气接触的表面积。在氧化催化器中,CO与O2生成CO2,HC与O2应生成CO2和H2O。要使氧化催化器有效地工作,必须要有过量的氧气。因此,氧化催化器要与二次空气吸入或二次空气喷射装置结合在一起,但这种方法对NOx没有催化作用,所以电控化油器车和电喷车都采用三元催化器。

    22.三元催化器(TWC)

    三元催化器可将三种有害物质转换成无害物质,NO与O2发生氧化反应,CO和HC发生还原反应,化学反应方程式如下:

    NOx+CO→N2+CO2

    NOx+HC→N2+CO2+H2O

    O2+CO→CO2

    O2+HC→H2O+CO2

    由化学方程式看出,三种有害物质要全部转化,空燃比必须非常接近理论比值,如能做到这一点,三种污染物都能达到很高的转换。如若空燃比高于理论空燃比,废气中含氧量高,则NOx转换率很低。如若空燃比低于理论比值,废气中不含氧,CO和HC转换率很低。由此可见,三元催化器必须要与电控燃油喷射系统配套使用。

    23.三元氧化催化器(TWC-OC)

    这种装置是将三元催化器与氧催化器组合在一起,废气先进入三元催化器,然后加入二次空气,吸入或喷射进入的新鲜空气,经氧化催化器以进一步降低排气污染。由于发动机电控技术的广泛应用,三元催化器可以完成此项工作。

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