爱华网人类进入二十一世纪的今天，汽车工业已日益成熟，但在汽车带给我们方便快捷的同时，也给我们人类造成了不可避免的伤害，比如：交通事故、燃料紧缺、环境污染、噪声等。本文从汽油机的废气产生的原因分析，并结合目前汽车采用的控制方法，探讨汽油机排放的改善问题。
一、废气产生的原因和相关标准
理想的燃料/空气混合比为1∶14.7，最理想的燃烧结果： CO2，H2O， N2，不平衡燃烧及泄漏的气体都会形成废气。①氧化氮（NOx）NO NO2——产生：过热（1357℃），混合比 12∶1- 18∶1。清除：EGR TWC ，难于检测。
②碳氢化合物（HC）——产生：燃烧不完全，燃油蒸汽，曲轴箱漏气。清除：EVAP TWC PAIR PCV
③一氧化碳（CO）——产生：缺氧。清除：TWC PAIR
④2.MPG">二氧化碳（CO2）——完全燃烧的结果。
⑤氧（O2）——氧气过剩。一缸不工作，O2含量增加
2、正常标准值：
CO（%） HC（*10-6） CO2（%） O2（%）
0-3 0-250 10-13 1-2二、现代汽车废气控制的措施
（一）曲轴箱强制通风系统（PCV）
曲轴箱内窜缸混合气中，70%～80%是未燃烧气体（HC），燃烧的副产品（水蒸汽和各种气化的酸）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。但由于许多排放法规不允许这样做，这些窜缸混合气必须回到燃烧室重新燃烧。
一般来说，歧管真空度（即发动机负荷）对窜缸混合气产生的影响比发动机转速更大。因此，如果气缸盖罩和进气歧管只是简单地用一根管子连接，不会很有效地解决这一问题。因为歧管负压在低负荷时最强，而这时窜缸混合气少；在高负荷时最弱，而这时窜缸混合气多。这就是说，窜缸混合气最多时，歧管所能吸收的却最少；反之亦然。因此，在曲轴箱（气缸盖罩）和进气歧管之是安装一个曲轴箱强制通风阀（PCV），以便根据歧管真空度，改变允许进入气缸重新燃烧的窜缸混合气的量。1.发动机停机或回火时
由于其自身重量和弹簧重量，PCV阀关闭。
2.怠速运转或减速时
负压很强，所以PCV阀向上移动（打开）。但是由于真空通道仍然狭窄，窜缸混合气量还很少。
3.正常运转时
真空度正常，真空通道扩宽，部分打开。
4.加速或高负荷时
PCV阀完全打开，真空通道也完全打开。
（二）燃油蒸汽回收系统（EVAP）
在这套装置中，汽油蒸汽回收罐（活性碳罐）用于吸收从燃油箱或化油器浮子室蒸发的汽油（HC），以防止这些HC逸入大气。
1、真空控制
主要用于早期的发动机。当发动机停机时，从燃油箱蒸发的汽油就由单向阀送到活性碳罐。如果（由于外部温度低等原因）燃油箱内有负压，就要用到另一个单向阀和燃油箱盖单向阀，使外部大气进入燃油箱，平衡压力。
当发动机运转时，活性碳罐内蒸发的汽油就通过化油器喷油量孔吸进燃烧室燃烧。单向阀控制喷油量孔的压力，使吸管压力低于喷油量孔压力。但要注意，如果节气门开度小于1°左右，负压就不作用于活性碳罐，因为节气门负压低于喷油量孔。这就是说，在怠速运转或低负荷时，蒸发的汽油不从活性碳罐吸进。
2、电脑控制
用于ＥＦＩ发动机。该系统由汽油蒸汽回收罐、电控电磁阀、单向阀及相应的管路组成。
（1）汽油蒸汽回收罐
汽油蒸汽回收罐内充满活性炭颗粒，故又称活性炭罐。活性炭能吸附汽油蒸汽中的汽油分子。当燃油箱内的汽油蒸汽进入回收罐时，其分子被吸附在活性炭表面上，余下的空气则排入大气。蒸汽回收罐上方的进气口与燃油箱相通；出气口经软管与发动机进气管相通，中间有一个电控电磁阀控制管路的通断。发动机运转时，如果电磁阀关闭，则进入罐内的汽油分子被活性炭吸附。回收罐内设有三个单向阀，当电磁阀开启且控制气路中的真空度较大时，1号单向阀便开启，吸附在活性炭表面的汽油分子重新蒸发，被吸入进气管参加燃烧。当燃油箱中的蒸汽压力高时，2号单向阀开启，3号单向阀关闭，燃油箱内的汽油蒸汽便进入回收罐；反之，当燃油箱内出现真空时，2号单向阀关闭，3号单向阀和油箱盖上的单向阀均打开，空气被吸入燃油箱。
（2）电控电磁阀
电控电磁阀的作用是控制进入进气管的燃油蒸汽量，防止正常的混合气成份被破坏。电脑根据发动机工况，控制电磁阀的通断，以调节进气量。当发动机停止或怠速运转时，电磁阀关闭；当发动机以中速或高速运转时，电磁阀开启。这时发动机的进气量较大，少量的燃油蒸汽不会影响混合气的成份。
（三）废气再循环系统（EGR）
EGR装置用于减少废气中NOx的含量。如前所述，由于加速或发动机高负荷，燃烧室内的温度便升高，而生成的NOx则随之增加。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和水蒸汽（H2O）。这些都是非常稳定的气体，不和氧反应。EGR装置通过进气歧管再循环这些气体，使燃烧温度降低。空气-燃油混合气和这些废气混合在一起时，燃油在混合气中的比例自然就降低了（混合气变稀）。另外，这一混合气燃烧所产生的热量，有一部分也被废气带走了。因此，燃烧室的最高温度也下降，从而减少了NOx的产生。
工作条件：（1）发动机达到工作温度
（2）中高速时
（3）变速器位于低档位
1、EGR阀的识别与测试
正压力控制式简称P型，完全由真空来控制，当发动机发动后，若有真空源到EGR膜盒，将膜盒吸起后，EGR阀即会打开，必须真空完全消失，EGR阀才会关闭
负压力控制式简称N型，由真空及排气压力来控制，当发动机发动后，原在EGR膜盒的真空会泄放，直到EGR动作条件达到时，才有发动机真空建立在膜盒内，但EGR阀尚未能开启，必须排气压力到达EGR阀时才能打开，打开时间一次可持续约20秒。
通常EGR阀作用时，发动机转速会降低50rpm以上，表示该阀作用正常。
当发动机在怠速运转时，直接利用真空枪接到EGR阀真空管，吸到7in-Hg真空吸力时，发动机应该会抖动或熄火，若不会，表示EGR阀卡住或膜盒不良。
2、非电脑控制EGR系统
（1）温控阀控制
早期EGR阀的真空源是温控阀来控制。水温和节气门真空作用。
（2）带负压调节器的EGR系统
在EGR装置中，再循环废气的多少是由EGR负压调节器控制的。之所以需要这一控制机构，是因为排气歧管内的压力在大气压上下几个毫米汞柱范围内变化。（这引起变化称作‘波动’）。同时，发动机负荷很低时，进气歧管负压就很强。如果对由EGR装置再循环的废气量不加以控制，就会有超过需要的废气被再循环。而发动机低负荷时，废气循环量太大就会使发动机运转不正常。另外，发动机低负荷时，EGR装置几乎没有必要工作，因为大多数NOx是在高负荷时生成的。基于上述原因，就需要EGR负压调节器，在低负荷轻时限制废气再循环量。
由于温度低时，NOx的生成少，就没有必要使用EGR装置，因为使用EGR会降低车辆性能，所以，EGR这时就由TVSV（水温感知阀控制真空开关阀）自动关闭。
3、电脑控制EGR系统
（1）脉冲式控制EGR系统（PWM）
该系统是由电脑控制EGR真空电磁阀搭铁作用，控制真空源去打开EGR阀，同时另外配置一组EGR位置传感器侦测EGR作用信号。电磁阀和位置传感器合称EGR控制电磁阀总成。
EGR阀的动作由EGR位置传感器侦测到信号，回馈给主电脑，然后对EGR电磁阀控制线产生百分比脉冲信号。
（2）回馈背压侦测控制
该系统类似（PWM）系统，只是将EGR位置传感器外装，没有与EGR电磁阀做成一体。FORD EGR
（3）排气温度侦测控制该系统类似（PWM）系统，但在侦测EGR阀是否作用，是在EGR排气口端，装置一个温度传感器去侦测EGR阀作用，但必须注意的是EGR温度传感器是由电脑输出一个12V的侦测电源到EGR温度传感器。也有采用5V参考电源的温度传感器，类似水温传感器。
（4）电子回馈侦测控制
该系统类似（PWM）系统，但在侦测EGR阀是否作用，是在EGR膜片上装置了一个电位计来侦测EGR阀的开度，电位计工作电源为5V，电脑取得电位信号后，以百分比来计算，当EGR阀全关时为0%，当EGR阀全开时为100%。若以电压信号侦测EGR阀全关时为0.5V到1.5V，全开时为4.5V到4.8V，真空膜盒中约4in-Hg到7in-Hg真空吸力时，即可打开EGR阀。
（5）数位控制EGR系统该型电磁阀的设计是分别由三组电磁控制流量阀，由电脑控制该组电磁阀的开度，并不利用真空膜盒。步进电机式：风度A33
（6）带排气负压控制的EGR系统
EGR阀开启与否由电磁阀控制，而开度大小由负压调节器控制。EGR流量太大时，排气副压作用于调节器，膜片切断一条真空管，吸力减小，流量减小。
（四）二次空气吸入（AS）和喷射（AI）系统
如果迫使空气进入排气歧管，且废气够热，废气就会在排入大气以前重新燃烧，废气中的CO和HC也就转化成为无污染的CO2和H2O。有两种方法可以实现这一目的：二次空气吸入（AS）法和二次空气喷射（AI）法。
1、二次空气吸入（AS）系统
AS系统利用废气的波动（即排气压力有规律的突然变化），打开和关闭片簧阀，让空气断续地进入排气歧管。用这个方法吸入排气歧管的空气和用AI法相比，其量甚小，所以AS法只适用于相对体积较小的发动机。
在有些AS装置中，装有一个机构，在发动机减速或冷机时，阻止空气进入。减速和冷却水温度低时，空气-燃油混合气太浓，就会产生催化剂过热或排气管放炮的危险。
2、二次空气喷射（AI）系统PAIR
AI系统使用空气泵，迫使空气进入排气歧管（空气泵通常用V型皮带驱动）。这个方法能提供重新燃烧所需要的足够的空气，但是有一部分发动机输出功率就要用于驱动空气泵。由于EFI、三元催化净化器及其它这类设备研制成功，这个方法现在已经很少被采用了。
（五）、废气催化转化器
1、催化剂
当催化剂温度超过400℃（752℉）时，净化率接近100%。这就是说，在温度低于400℃（752℉）时，催化剂不能有效起催化作用。
2、三元催化转化器（TWC）装置
废气还原氧化催化净化器是最理想的催化净化器，因为这种净化器不仅将CO和HC，也将NOx转换成非污染物。
NO和O2是氧化物（能使燃烧发生），CO和HC是还原物（能被燃烧）。这两种物质按照下述方程式反应，生成中性的（不活泼的）物质N2、H2O和CO2。
→ NOx+HCN2+CO2
→ NOx+HCN2+CO2+H2O→ O2+HCH2O→ O2+HCH2O+CO2但是这种净化器的问题是：为了使上述反应发生，空燃比必须非常接近理论比值。如果能做到这一点，三种污染物都可以达到很高的净化率。
这种净化器的另一个问题是：如果浓空燃混合气燃烧，废气中CO和HC的浓度就高，NOx的还原反应就会发生。但因为O2仍然不足，反应后还有CO和HC残留并排出，见下式：
→（CO+HC）+NOxN2+CO2+H2O+CO+HC
这个反应就使NOx分解成其原来的成分（即氮和氧）。另一方面，如果燃烧的是稀空气-燃油混合气，废气中O2的浓度就高，CO和HC的氧化（燃烧）就很有效。但是，CO和HC被02氧化比NOx被还原要快，反应后还有NOx残留并排出，见下式：
→ O2+（CO+HC+NOx）CO2+H2O+NOx
因此，如果采用三元净化器，空-燃比就要用O2传感器和电脑等精密调节。
3、氧传感器
O2传感器装在排气歧管内，能检测废气中氧气的浓度，开据此计算空燃比，将结果传至ECU。示例：
废气中O2的浓度高：如果废气中氧的百分比高，ECU判断，这意味着空燃比高，即混合气稀。
废气中O2的浓度低：如果废气中氧的百分比低，ECU判断，这意味着空燃比低，即混合气较浓。
O2传感器有个二氧化锆（一种陶瓷）制造的元件，其里外都镀有一层很薄的白金。这个元件低温时有很高的电阻，所以温度低时不允许电流通过。但高温时，由于空气中和废气中氧的浓度差异，氧离子却能通过这个元件。这就产生了电位差，白金将其放大。这样，理论空燃比低（较浓）时，在O2传感器元件内（废气）外（大气）之间有较大的氧气浓度差。于是，传感器产生一相对较强的电压（约1V），另一方面如果混合气稀，大气和废气之间氧气浓度差很小，传感器也就只产生一相对较弱的电压（接近0V）。
综上所述，现代汽车中绝大多数的汽车都有采用了其中的二至三种方法来控制汽车的排放，从而达到控制汽车尾气对我们人类环境的影响，使我们生活在一个自由的、洁净的环境里。
