汽油机控制污染物的方法（汽油机有害气体及其防治）

汽油机驱动的汽车是城市大气的主要污染源之一。汽车排放的污染物主要有一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)。CO是燃油的不完全燃烧产物，是一种无色、无臭、无味的气体。它与血液中血红素的亲和力是氧气的300倍，因此当人吸入CO后，血液吸收和运送氧的能力降低，导致头晕、头痛等中毒症状。当吸入含容积浓度为0.3%的CO气体时，可致人于死亡。HC产生于可燃混合气的不充分燃烧，是光化学烟雾的罪魁祸首，导致支气管炎、冠心病、肺结核、心脏衰竭等疾病发病率升高，还可以促进酸雨的形成。NOx主要是指NO和NO2,产生于燃烧室内高温富氧的环境中。空气中NOx浓度在10～20ppm时可刺激口腔及鼻粘膜、眼角膜等。当NOx超过500ppm时，几分钟可使人出现肺气肿而死亡。

汽车尾气成分

有害气体的产生主要有汽车尾气、曲轴箱窜气、油箱蒸汽三种来源。因此，对应的主要治理手段有催化转换器、强制式曲轴箱通风系统、汽油蒸发控制系统。

汽油机有害气体来源

催化转换器是利用催化剂（金属铂、钯或铑）将排气中的CO、HC和NOx转换为CO2、H2O、N2和O2的一种排气净化装置。

催化转换器分为氧化催化转换器和三元催化转换器。氧化催化转换器氧化排气中的CO和HC,因此这种催化转换器也称做二元催化转换器，必须向氧化催化转换器供给二次空气作为氧化剂，才能使其有效地工作；三元催化转换器可同时减少CO、HC和NOx的排放，把NOx还原为N2和氧O2,把CO和HC氧化为CO2和H2O。当同时采用两种转换器时，通常把两者放在同一个转换器外壳内，而且三元催化转换器置于氧化催化转换器前面。排气经过三元催化转换器之后，部分未被氧化的CO和HC继续在氧化催化转换器中与供入的二次空气进行氧化反应。

催化转换器

发动机工作时，会有部分可燃混合气和燃烧产物经活塞环由气缸窜入曲轴箱内。当发动机在低温下运行时，还可能有液态燃油漏入曲轴箱。这些物质如不及时清除，将加速机油变质并使机件受到腐蚀或锈蚀。又因为窜入曲轴箱内的气体中含有HC及其他污染物，所以不允许把这种气体排放到大气中。强制式曲轴箱通风系统将新鲜气体引入到曲轴箱，与窜气混合后再引入到进气管，最终进行燃烧，防止曲轴箱气体排放到大气中。通过通风管路上的PCV阀体的开度控制通风气体流量，阀体开度受真空度影响，负荷越大，阀体开度越大，通风气体流量越大。

PCV系统

汽油箱中的汽油随时都在蒸发汽化，若不加以控制或回收，则当发动机停机时，汽油蒸气将逸入大气，造成对环境的污染。汽油蒸发控制系统的功用便是将这些汽油蒸气收集和储存在炭罐内，在发动机工作时再将其送入气缸燃烧。

EVAP系统

控制尾气排放的其他技术：

部分发动机装有二次空气喷射系统，该系统利用空气泵将新鲜空气经空气喷管喷入排气管或催化转换器，使排气中的CO和HC进一步氧化或燃烧成为二氧化碳(CO2)和水(H2O)。

二次空气喷射



起动工况混合气浓，二次空气喷射系统工作，治理CO和HC同时，加热三元催化器，使其迅速达到工作温度。冷车起动，系统工作100S;热车起动，系统工作10S。

排气再循环是指把发动机排出的部分废气回送到进气歧管，并与新鲜混合气一起再次进入气缸。由于废气中含有大量的CO2,而CO2不能燃烧却吸收大量的热，使气缸中混合气的燃烧温度降低，从而减少了NOx的生成量。排气再循环是净化排气中NOx的主要方法。在新鲜的混合气中掺入废气之后，混合气的热值降低，致使发动机的有效功率下降。为了既能减少NOx的排放，又能保持发动机的动力性，必须根据发动机运转的工况对再循环的废气量加以控制。NOx的生成量随发动机负荷的增大而增多，因此，再循环的废气量也应随负荷而增加。在暖机期间或怠速时，NOx生成量不多，为了保持发动机运转的稳定性，不进行排气再循环。在全负荷或高转速下工作时，为了使发动机有足够的动力性，也不进行排气再循环。EGR阀有真空驱动式和电子控制式。为监测排气循环流量是否适宜，有的EGR系统装有EGR阀位置传感器或排气温度传感器（图中小红旗位置），实现闭环控制。

电子控制EGR

可变气门正时系统包括电控单元（ECM)、正时机油控制阀（OCV)和 VVT 控制器。

VVT

ECM 发送目标占空比控制信号至 OCV。该控制信号调节施加到 VVT 控制器的机油压力。根据发动机运行情况，如进气量、节气门位置和发动机冷却液温度，进行凸轮轴正时控制。ECM 根据相关传感器传送来的信号，控制 OCV。VVT 控制器通过 OCV 用机油压力调节凸轮轴角度。这样就优化了凸轮轴和曲轴的相对位置，提高了整体驾驶条件下的发动机扭矩和燃油经济性，降低了废气排放量。

VVT控制原理