Technology Forum
︱446︱2017年7期
张同庆 彭永金 张 顺
东风汽车公司技术中心，湖北 武汉 430000
摘要：随着低碳环保型发展理念的兴起，汽油机排放环保技术逐渐引起社会各界的重视，为了实现生态环境的保护，必须解决尾气排放、汽车排放污染物等问题。该文就汽车排放污染物原理展开分析，针对污染物的性质进行相关控制技术的应用，提升汽车启动时催化器的转化率，降低汽车污染物的排放量。实践证明，通过对标定技术的应用，有利于提升汽油机排放的环保性，适应现阶段环保生态型社会的发展要求。
关键词：汽油机；排放控制；排放标定；汽车尾气；污染状况；标定策略
中图分类号：U46 文献标识码：B 文章编号：1006-8465（2017）07-0446-02
1 汽油机排放控制技术概况 1.1 常见技术 随着人们生活品质的不断提升，汽车发展规模不断扩大，其汽车数量不断增加，这种趋势影响下，汽车尾气排放污染问题逐渐成为制约环境保护的重要问题，为了降
低汽车污染物的排放量，必须进行污染物控制技术的开发及应用。比较常见的汽车污染物控制技术包括机内净化技术、排放后处理技术、非尾气污染控制技术等，在这个过程中，机外净化技术又包括排放后处理技术及非尾气污染控制技术。 1.
2 研究现状 科技水平是推动汽油机排放控制技术发展的关键性动力，在这个过程中，机内净化技术不断得到应用，比如电子控制汽油喷射系统技术，该技术实现了对各类传感器的应用，实现了发动机不同工作状况的检测，通过对微机系统的应用，进行发动机运作状况的计算及判断，进行不同情境下发动机空燃比混合气的获得，确保燃油混合气的完全性燃烧，从而降低尾气污染物的浓度。 在可变进气流通截面及可变配气定时系统工作过程中，其进行了可变进气流通截面的使用，改善了中速运转及部分负荷时的汽油发动机性能，并可控制燃烧速率，采用变配气定时系统可调节缸内剩余废气量，降低氮氧化物排放，改善怠速性能。[1]
废气再循环控制系统的应用，实现了对汽油机排放的有效性控制，在发动机工作过程中，其将一部分未充分燃烧的废气引入到进气系统，使它重新与刚吸入的新鲜空气混合进入气缸再进行循环燃烧的方法称为废气再循环控制，废气再循环可有效地控制氮氧化物的排放量，但由于它减少了进气充量中的含氧量，只宜在部分负荷时采用，以使发动机排放物中的碳氢化合物不致明显增加，要最大限度地减少氮氧化物的含量，又不影响汽油发动机的经济性和碳氢化物排放，需要采用电控技术来优化发动机各工况下的废气再循环控制。[2]
实践证明，燃烧室形状与汽油发动机性能状况存在密切的联系，通过对燃烧系统技术的改进，可以优化发动机的燃烧过程，比如进行Ｌ形燃烧室的设计及应用，这类技术是机内净化技术系统的重要组成部分，通过对这类技术的应用，能够有效降低汽车排气污染物的数量，但是这类技术也存在一定的应用局限性，对于汽车的动力性能产生了一定程度的负面影响。随着汽车污染物排放要求的不断提升，机外净化技术不断得到发展及应用。
在控制汽油机排放污染的技术上，采用三元催化转化器是最有效且应用最广泛的手段，三元催化转化器是用P t ，P d ,R h ,3种贵金属作为催化剂，将汽车尾气中HC,CO,NO、等有害气体转化成H 2O, CO 2, N 2，达到净化尾气的作用，然而由于P t ，P d ,R h ,3种贵金属的成本问题，汽车厂家都尽量降低贵金属的使用量，转而寻求通过发动机电控标定技术和三元催化器结合的方法降低汽油机排放污染物，显然这已成为当前和未来一段时期内最有效和最主要的控制方法。[3]
2 污染物排放原理 一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物是汽车的主要排放污染物，通过对I 型试验的开展，能够进行汽车排放污染物的有效性测量，这类试验需要在常温环境下进行操作，汽车发动机冷启动后进行排气污染物的排放试验。该试验整体流程大约为20分钟，共分为两个
试验部分。第一个试验部分由四个城区循环构成，第二个试验部分由一个城郊循环构成。具体试验运作信息如图
1。
图1 试验运作信息图 2.1 一氧化碳的生成 一氧化碳属于不完全燃烧下的产物，燃气温度较低及燃油混合的不均匀性都会导致这类产物的生成。在汽油机工作过程中，如果其空燃比低于14.6，会直接生成一氧化碳，当空燃比高于该数值时，发动机内会出现局部缺氧状况，也会直接生成一氧化碳，在排气过程中，碳氢化合物的不完全性氧化，也会产生一氧化碳。
2.2 碳氢化合物的生成 碳氢化合物的内部构成种类较多，其成分组成比较复杂，主要的成分有甲烷、乙烷、芳香烃等，在这个过程中，燃料的氧化、不
完全性的燃烧等都能生成碳氢化合物。
2.3 氮氧化合物的生成 氮氧化合物主要是燃料中的氮化物，燃料中90%的构成成分是氮氧化合物，在高温燃烧过程中，氮氧化合物产生。 3 标定控制技术 在空燃比为14.6时，催化器的三元转化效率最高，具体转化信息如图2，因此在标定技术应用过程中，需要进行发动机喷油量的控制，将发动机的空燃比控制在14.6左右的范围内，实现污染物排
放率的降低。
图2 转化效果信息 I 型试验的启动过程中，受到催化器转化效率、燃油雾化效果、空燃比状况等的影响，
一氧化碳及碳氢化合物极易产生，在汽油机东风汽车公司技术中心
气体排放过程中，绝大多数的碳氢化合物来自于启动环节。受到油
膜现象的影响，如果不能进行发动机空燃比的有效控制，也容易产生一氧化碳。在试验第二个部分的运作过程中，受到加速的影响，发动机内部燃烧温度高，容易导致大量氮氧化合物的产生。污染物分布信息如图3。
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图3 污染物分布信息
启动阶段及速度剧烈变化阶段是产生一氧化碳的的关键性环境。在标定技术应用过程中，通过对空燃比的优化及启动气量的降低，可以减少一氧化碳的排放量，通过对燃油喷射量的优化，也可以降低一氧化碳的排放率。
在启动过程中，为了提升发动机的运作效率，需要进行发动机怠速转速的增加，提升排气温度及增加进气量，从而提供给催化器更多的热量。通过对空燃比的减稀，可以优化氧化性能，降低污染物的排放率，
通过对点火的推迟，有利于提升催化器的起燃速率。在瞬态加速阶段，通过对调节系统浓稀状况的控制，可以降低氮氧化合物的排放率。
4 标定试验
为了适应I 型试验的要求，在常温环境下该文就2.0 L 排量汽车展开排放试验。在试验过程中污染物的分布信息如图4，在启动环节中，由于催化器的未充分起燃，瞬态燃油的不合理控制等导致大量一氧化氮、碳氢化合物等的产生，具体空燃比状况如图5，该图为汽车启动后200 s 内空燃比的控制状况。通过对空燃比减稀、进气量、喷油量等标定技术的应用，可以降低污染物的排放率。具体信息如图6。
图
4 试验循环中污染物分布信息
图
5 具体空燃比信息状况
图6 污染物排放量标准状况
5 结语
实践证明，通过对减稀空燃比、增加进气量等标定技术的应用，可以降低污染物的排放量，通过对三元催化器及标定技术的协调应用，可以实现汽车污染物排放的有效控制。
参考文献：
[1]林峰，严瑾，王凯.检测标准对控制机动车排放污染物的作用研究[J].质量与标准化,2011,(09):41-45.
[2]王光辉，王志刚.机动车排放污染物的控制与检测新方法(一)[J].汽车维护与修理,2006,(02):18-20.
[3]安相璧，李聿.维修设备使用指南(二)-机动车排放污染物与噪声检测[J].汽车运用,1999,(07):49-50.
作者简介：
张同庆（1986年11月-）男，湖北襄阳人，工程师，整车标定技术。 彭永金（1986年9月-）男，湖北随州人，工程师，整车标定技术。 张顺 （1989年6月-）男，湖北洪湖人，工程师，整车标定技术。
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锥孔；d. 确保锚具、锚垫板安装时对中，且垂直于锚索方向；e .安装描具时须将工作夹片装紧并敲平，防止错牙。
（8）原因8：部分工具夹片由于磨损严重未夹紧钢绞线，实际受拉钢绞线数量变少，因些伸长值变大。 预防措施：张拉前检查工具夹片完好情况，发现磨损严重者及时更换。
1.3.3 张拉伸长值偏小的原因分析及预防处理措施
（1）原因1：弹性模具取值不准 预防措施：同上述张拉伸长值偏大时原因1的预防措施相同。
（2）原因2：锚索长度不够。 预防措施：锚索安装前仔细测量实际长度，锚索安装时按要求安装至设计深度。
（3）原因3：自由段钢绞线一定长度与水泥结石黏结，实际自由段长度变短。 预防措施：锚索采用无黏结钢绞线时，在安装前检查PE 护套有无破损，对所有破损段用强力防水胶带包扎，当破损段长度大于20cm 时，重新更换该股钢绞线，采用有黏结钢绞线时，应确保止浆塞效果良好，以免注浆时浆液进入自由段，使实际自由段长度变短。
（4）原因4：钻孔弯曲或锚索体扭曲，导致张拉时应力变大，伸长值偏小。 预防措施： a 确保钻孔角度符合设计要求； b 锚索安装时，调整入孔姿态，防止产生严重扭曲。
（5）原因5：实际张拉力小于设计张拉力，可能有以下几个方面因素： a 操用不当；b 在计算压力表与压力对应关系时取值不准，或者压力表与千斤顶的应力关系 公式正确计算张拉应力。c 更换压力表。
（6）原因6：油管路故障或千斤顶故障，导致无法正常对千斤项供油，此时可能进油压力已经达到设计值，而千斤顶出力不够。 预防措施：检查油路有无堵塞现像，检查千斤顶油缸伸缩机构是否完
好，确认无误后再张拉。
1.3.4 锚索失效处理
在上述伸长值偏大的原因分析中原因2、原因3、原因7、若不正确处理，极易造成全部钢绞线滑移失效。常用处理措施如下：
由于原因2、原因3中锚固段地质情况差或者锚固段注浆质量不合格导致锚索失效时，可以采取先在锚索孔附近1mm 左右与锚索同向钻固结灌浆孔再进行灌浆的措施处理。钻孔时严格控制孔斜以防止损坏钢绞线，钻孔结束后对钻孔进行彻底清洗，然后根据实际边坡地质情况对孔底锚固段平行范围内的孔段进行高压灌浆，以期浆液进入锚索孔的锚固段内，待浆液达到设计强度后再进行张拉。 由于原因7中钢丝断裂造成锚索部分失效时，首先观察断裂点的部位，若是在孔口附近10cm 范围内，在被允许时，可以采用钢绞线连接器连接后再进行张拉。
2 结语
预应力锚索施工，目前由于其锚固吨位大、施工效果好、可靠性高等特点而得到了广泛的应用，在施工
中应严格要求，从上述分析来看，前期施工过程中任何一个环节出现问题均可能导致严重的后果。因此在施工过程中必须抓好质量控制工作，同时在管理上、技术上做好相应的预防措施。
参考文献：
[1]李凯，华国辉，郭永成，等.高边坡预应力锚索施工技术[J].现代矿业,2012,01(06):99
[2]李东升.谈高边坡预应力锚索施工技术[J].山西建筑,2012,38(02): 144.
作者简介：
张天波，路桥工程师，持一级建造师证、毕业十年一直在施工一线从事现场技术管理工作。
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