汽油发动机尾气排放物的检测与分析(1)..

郑州工业应用技术学院毕业论文汽油发动机尾气排放物的检测与分析-1-郑州工业应用技术学院毕业论文题目：汽油发动机尾气排放物的检测与分析指导教师：郭斌峰职称：老师学生姓名：祁放学号：1302020149专业：汽车运用技术院（系）：机电工程学院答辩日期：2016年6月01日2016年6月01日郑州工业应用技术学院毕业论文汽油发动机尾气排放物的检测与分析-2-摘要随着我国国民经济的持续而且稳定的发展，中国的汽车工业得到很快的发展。汽车运输业和服务业以及汽车制造业在国民经济建设中发挥着至关重要的作用，汽车保有量的增长直接导致了燃油的大量消耗，并因此产生了大量的汽车尾气有害气体。尤其是在一些大中城市，汽车尾气造成的环境污染日益严重。目前这已经是世界性的问题。所以对汽车发动机尾气排放物的检测与分析以及防止的方法达到了刻不容缓的地步。本文将通过对汽油发动机排放的尾气进行检测与分析来进一步了解起形成过程，检测方法以及检测对象对象：一氧化碳、碳氢化合物、碳氧化合物、微粒烟尘、空燃比、三元催化装置，传感器的检测与分析。最终来完成对汽油发动机尾气排放物的检测与分析。关键词：汽油发动机尾气、检测分析对象、检测方法郑州工业应用技术学院毕业论文汽油发动机尾气排放物的检测与分析-3-DetectionandanalysisofexhaustemissionsfromgasolineengineWiththesustainedandsteadydevelopmentofChinasnationaleconomy,Chinasautoindustryhasbeendevelopingrapidly.Cartransportationindustryandserviceindustryandautomobilemanufacturingindustryinthenationaleconomyconstructionplaysacrucialrole,carownershipgrowthleddirectlytoalargeamountoffuelconsumption,andthusproducedalargenumberofharmfulautomobileexhaustgas.Especiallyinsomelargeandmediumcities,theenvironmentalpollutioncausedbyautomobileexhausthasbecomemoreandmoreserious.Atpresent,thisisaworldwideproblem.Sothedetectionandanalysisofexhaustemissionofautomobileengineandthemethodtopreventthesituationhasreachedthepointofnodelay.Theexhaustofgasolineengineemissionsweredetectedandanalyzedtofurtherunderstandtheformationprocess,detectionmethodanddetectionobject:CO,hydrocarbons,carbonandoxygencompounds,smokeanddustparticles,sensorsandactivecarbontubedetectionandanalysis.Finally,thedetectionandanalysisofgasolineengineexhaustemissions.Keywords:gasolineenginetailgas,detectionandanalysisobject,detectionmethod郑州工业应用技术学院毕业论文汽油发动机尾气排放物的检测与分析-4-目录摘要……………………………………………………………………………………2目录……………………………………………………………………………………4绪论……………………………………………………………………………………5一、汽油发动机尾气与空燃比………………………………………………………6（一）尾气的构成及产生机理…………………………………………………6（二）空燃比对排放的影响……………………………………………………7二、机动车尾气排放检测方法………………………………………………………7三、氧传感器和三元催化装置的作用和检测………………………………………9(一)氧传感器……………………………………………………………………9(二）三元催化装置……………………………………………………………11四、汽车废气分析仪使用操作……………………………………………………11（一）仪器准备…………………………………………………………………11（二）车辆准备…………………………………………………………………11（三）双怠速排放测量…………………………………………………………12（四）怠速排放测量……………………………………………………………12五、检测结果与系统故障分析……………………………………………………13六、结论……………………………………………………………………………14七、致谢……………………………………………………………………………15八、参考文件………………………………………………………………………15郑州工业应用技术学院毕业论文汽油发动机尾气排放物的检测与分析-5-绪论目前，日益严重的全球环境恶化已威胁到人类的生存和社会的发展，环境问题已被公认是当今世界所面临的最为严峻的挑战，机动车尾气排放是造成环境污染的主要原因之一，据有关资料介绍，世界汽车保有量已经达到了7.5亿辆以上。我国汽车也超过了2.7亿辆。汽车数量和行驶密度的不断增加加剧大气污染程度。我国首都北京地区大气环境中一氧化碳、碳氢化合物、碳氧化合物的含量已经超过国家二级标准的规定，大气中污染物中60.8%的一氧化合物、8.6%的碳氢化合物、5.47%的碳氧化合物来自机动车的排放。同时，有限的地下石油资源枯竭之日已近在眼前，据有关经济学家的反复论证，石油储量够用时间已缩短30年，原先的产油国在21世纪将变成进口能源国家，各国为能源安全而展开的石油争夺战将更加激烈。其中，提高三元催化装置的转化效率是一个重要措施。然而，只有通过准确的将空燃比控制在14.7的水平，三元催化装置才能提高效率工作，所以这就需要仔细研究，检测和分析汽油发动机尾气排放物的，以此进最大可能提高空燃比。郑州工业应用技术学院毕业论文汽油发动机尾气排放物的检测与分析-6-一、汽油发动机尾气与空燃比（一）尾气的构成及产生机理发动机排放污染物有一氧化碳、碳氢化合物、碳氧化合物和微粒等这些污染物对人体健康构成了极大危害，而且排出的二氧化碳由于温室效应，对大气环境有严重的影响。机理主要有一下几条：1，燃烧不完全是由于缺氧而造成的，理论上空燃比a=14.9时，烃类能完全燃烧，生成二氧化碳和水；当a14.9时，即混合气浓度过浓时，燃烧就为不完全燃烧，会生成中间产物一氧化碳。2，混合气不均匀。即自抚养燃烧（a14.9)时，混合气也不可能绝对的均匀，总会有过浓区，就会产生一氧化碳。3，二氧化碳与水在高温下离解。当发动机的缸内温度超过200度，二氧化碳就会发生高温离解反应，温度越高，离解反应越严重，生成的一氧化碳越多。碳氢化合物有数百种成分，基本上无色无味，其中碳氢化合物的排放生成有一下三个方式：1，未燃烧的碳氢化合物随着燃烧后的尾气、通过活塞与气缸之间的间隙漏入曲轴箱、从发动机和汽车的燃油系统三个方式散发。2，冷激效应，燃烧室壁而对火焰的迅速冷却火焰不能一直传播到缸壁的表面留下一层未燃烧的或不完全燃烧的混合气。冷激效应是冷启动、暖机和怠速工况时碳氢化合物的重要来源。3，油膜和沉淀物吸附。在进气和压缩过程中，汽缸套壁和活塞顶而上的润滑油膜会吸附未燃烧蒸汽，随后当混合气中燃油浓度与燃烧而降到零度时，油膜就释放出油气。由于释放时刻较迟，只能部分被氧化。这种机理产生的碳氢化合物占总量的25%-30%。4，火焰淬熄。在冷启动和暖机工况下，因发动机温度较低只是燃烧雾化蒸发和混合气形成变差，从而导致燃烧变慢和不稳定，有可能是火焰在到达壁前因膨胀使缸内气体温度和压力下降造成可燃混合气大容积淬熄，是碳氢化合物排放激增。影响一氧化碳的因素有三个：1，氧的浓度。在高温条件下，氧的浓度是生成一氧化碳的重要因素。在氧浓度低时，即温度高，一氧化碳的生成也要受到限制。2，湿度。高温是最重要的条件，即使氧气很充足，但燃烧湿度不高，氧的分解进行慢，一氧化碳的生成浓度很低。当反应温度从2237度到2337度时，一氧化碳的生成率几乎可以快一倍燃烧进行的越充分，燃烧温度越高，一氧化碳的浓度越高，这也就是一氧化碳与消耗之间相互矛盾的原因。因为从燃烧经济性观点来看，就要求燃油效率高，燃油进行的越充分完全，也就是要求燃烧速率快。并使燃烧散热集中在上止点附近，而这样燃烧温度必郑州工业应用技术学院毕业论文汽油发动机尾气排放物的检测与分析-7-然高，因而一氧化碳生成量就多。3，反应滞留时间。如果燃气在高温富氧的条件下滞留时间长。一氧化碳生产量必然增多。一氧化碳生成反应是可逆的反应，但一氧化碳在燃气中逆反应速率缓慢，从而使气缸内的一氧化碳实际浓度由于逆反应速率太低而几乎没有下降，一氧化碳就会冻结在一个非平衡的高浓度水平上而从尾气中排出。（二）空燃比对排放的影响汽油机的排气是汽车排放污染物的主要来源。它们的排放量与空燃比点火提前角、发动机结构等因素有关，其中空燃比和点火提前角的影响最大。有害气体浓度与燃烧时空燃比有密切关系。排气中一氧化碳的浓度，大致上取决于空燃比。当混合气教稀，空燃比在16以上时，空燃比的变化对一氧化碳的影响不大。而当空燃比小于16时随着空燃比的减小，一氧化碳的浓度便急剧增加，碳氢化合物排放主要取决与燃烧过程中未燃烧混合气的多少，碳氢化合物排放在空燃比为17是局有最佳值，空燃比偏高17时排放增大。发动机排放出的碳氧化合物，除少量二氧化碳外，大量是一氧化碳其中生成条件是高温富氧，当混合气空燃比为15.5、16是一氧化碳浓度最高。空燃比增大或减少，一氧化碳浓度会逐渐降低。由以上分析可以看出一氧化碳、碳氢化合物、碳氧化合物随空燃比变化的规律不一样，有时候是截然相反的，另外排放指标一动力性、经济性之间也有矛盾，所以空燃比控制要兼顾各种因素的影响二、机动车尾气排放检测方法机动车尾气检测的主要对象是尾气中的一氧化碳、碳氢化合物、碳氧化合物等主要污染物的浓度和单位排放值。根据机动车的使用年限不同，对机动车分为了新车和在用车两类，这两类车的尾气检测方法也不同。无负荷法主要有怠速、高怠速法和双怠速法，这三种方法对机动车在空在世发动机怠速运转状态下的尾气排放特征进行检测，由于怠速法测得的数值稳定，设备简单，在我国广大的车管所和监测站等部门得到普遍应用，但这种方法没有真实反应出机动车的实际工作状况，而且发动机在怠速状态下运行，催化器的工作效率差，凭测得的碳氢化合物数值难以判断催化器的转换效率。为了克服上述缺点，许多检测机构采用了双怠速法检测尾气排放。双怠速发也是机动车空档无负荷的情况下，发动机加速至额定转数的70%保持30S，然后保持高郑州工业应用技术学院毕业论文汽油发动机尾气排放物的检测与分析-8-怠速15S后怠速采样30S。双怠速法是目前我国各地区的车管所部门检测尾气排放应用最普遍的方法。技术成熟、操作方便。但是这种方法的缺点也是显而易见的，由于起检测原理的限制，无法测定高排放的碳氢化合物值。工况法依托底盘测试机，模拟发动机的负荷工作状态，再对取尾气进行检测。国标中推荐了三种工况法，分别是稳态工况法、简易瞬态工况法和瞬态工况法。稳态工况法主要是指加速模拟工况法，它是根据车的排放性能和交通状况等因素，利用地盘测试机，检测机动车在25km/h和40km/h两个工况的尾气排放数据，测定结果是不同工