基于多傳感器閉環(huán)反饋控制的汽車尾氣處理系統(tǒng)研究

金世佳

摘要：從提高燃料質(zhì)量、選用新動力源、優(yōu)化汽車排放控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3個方面，介紹汽車尾氣凈化處理技術(shù)。在簡要介紹汽車排放控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及工作原理基礎(chǔ)上，重點論述基于多傳感器反饋控制的廢氣再循環(huán)裝置的工作原理及特點，為凈化汽車尾氣提供參考。

關(guān)鍵詞：尾氣處理技術(shù)；燃料；動力源；EGR

中圖分類號：U464.17 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2014）07-0031-03

隨著我國機動車產(chǎn)量和保有量的不斷增加，汽車排放的有害廢物已成為大氣污染的主要來源之一。汽車尾氣對大氣環(huán)境的污染日趨加重，嚴重危害居民的健康。所謂尾氣污染，主要是指柴油、汽油等機動車燃料因含有添加劑和雜質(zhì)，而在不完全燃燒時排出的一些有害物質(zhì)對環(huán)境及人體的污染和破壞。尾氣中包含100多種有害物質(zhì)，主要有固體懸浮微粒、一氧化碳、氮氧化物、碳氫化合物、鉛和黑煙等。醫(yī)學(xué)研究表明：肺癌的發(fā)病率和死亡率與大氣污染成正比；城市的肺癌發(fā)病率大于近郊，且近郊區(qū)大于遠郊區(qū)。汽車尾氣危害可分為直接危害和間接危害2種。科學(xué)分析表明，汽車尾氣中含有上百種不同的化合物，其中污染物有固體懸浮微粒、一氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物、鉛及硫氧化合物等，這些物質(zhì)會嚴重危害人的身體健康；尾氣直接危害人體健康的同時，還會對人類生活的環(huán)境產(chǎn)生深遠影響。尾氣中的二氧化硫達到一定濃度時會產(chǎn)生酸雨，造成土壤和水源酸化，影響農(nóng)作物和森林的生長；二氧化碳使氣候變暖、冰川融化、水位上漲等。

1 汽車尾氣的凈化處理技術(shù)

1.1 提高燃料質(zhì)量

1） 選用恰當(dāng)?shù)臐櫥砑觿獧C械摩擦改進劑。在機油中添加一定量（比例為3%～5%）石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯粉末等固體添加劑，可節(jié)省發(fā)動機燃油5%左右。此外，采用上述固體潤滑劑可使汽車發(fā)動機汽缸密封性能大大改善，汽缸壓力增加，燃燒完全，尾氣中的CO和碳氫含量隨之下降，減輕對大氣環(huán)境的污染。

2） 使用無鉛汽油，嚴禁使用有鉛汽油。

3） 摻入添加劑，改變?nèi)剂铣煞?。向汽油中摻?5%以下的甲醇或乙醇燃料，能在一定程度上減少或消除CO、NOx、CH的污染效果，提高燃料的利用率。

4） 采用生物燃料等可再生能源。有關(guān)專家指出，開發(fā)乙醇代替汽油，既節(jié)約能源，又可消化陳糧，使汽車排出的有害氣體減少。

1.2 改變汽車動力方式

1） 研制電動汽車。電能是清潔能源。目前，汽車使用電能的瓶頸技術(shù)已經(jīng)解決，蓄電池技術(shù)的發(fā)展將電動汽車的研制推向了高潮，已有相當(dāng)數(shù)量的電動汽車投入使用。電動汽車不產(chǎn)生任何尾氣，避免了汽車尾氣污染，是未來汽車技術(shù)研發(fā)的主題。

2） 研制太陽能電動汽車。太陽能轉(zhuǎn)化效率不斷提高，使用太陽能作為動力已經(jīng)成為現(xiàn)實。美國和歐洲都已開發(fā)出太陽能汽車。

3） 優(yōu)化汽車排放控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，減少所釋放的尾氣。

2 汽車排放控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

汽車排放控制系統(tǒng)主要包括曲軸箱通風(fēng)裝置（見圖1）、燃油蒸發(fā)排放裝置（見圖2）、廢氣再循環(huán)裝置、三元催化劑和二次空氣噴射系統(tǒng)。

2.1 燃油蒸發(fā)排放裝置

燃油蒸發(fā)排放裝置的工作原理：發(fā)動機工作時，ECU根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速、溫度、空氣流量等信號，控制炭罐電磁閥的開閉，從而控制真空控制閥上部的真空度，進而控制真空控制閥的開度；當(dāng)真空控制閥打開時，燃油蒸汽通過真空控制閥被吸入進氣歧管；發(fā)動機怠速或溫度較低時，ECU使電磁閥斷電，關(guān)閉吸氣通道，活性炭罐內(nèi)的燃油蒸汽不能被吸入進氣歧管。

2.2 廢氣再循環(huán)裝置（EGR）

不進行廢氣再循環(huán)的工況有啟動工況、怠速工況、暖機工況、轉(zhuǎn)速低于900 r/min或高于3200 r/min。EGR率指廢氣再循環(huán)量在進入氣缸內(nèi)的氣體中所占的比率，即EGR率=[EGR量/（進氣量+EGR量）]×100%。

EGR電子控制系統(tǒng)的組成見圖3。圖3中：①提供發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號；②為進氣管壓力傳感器；③提供啟動信號；④為EGR閥開度反饋控制傳感器。

2.2.1 開環(huán)控制EGR系統(tǒng) 在開環(huán)控制EGR系統(tǒng)（見圖4）中，ECU根據(jù)各傳感器信號確定發(fā)動機工況，并按其內(nèi)存的EGR率與轉(zhuǎn)速、負荷的對應(yīng)關(guān)系進行控制，但對其控制結(jié)果不進行檢測，控制精度令人滿意。閉環(huán)控制比開環(huán)控制更能獲得較好的控制精度。

2.2.2 閉環(huán)控制EGR系統(tǒng) 由信號正向通路和反饋通路構(gòu)成閉合回路的自動控制系又稱反饋控制系統(tǒng)，是基于反饋原理建立的自動控制系統(tǒng)。所謂反饋原理，就是根據(jù)系統(tǒng)輸出變化的信息來進行控制，即比較系統(tǒng)行為（輸出）與期望行為之間的偏差，通過消除偏差獲得預(yù)期的系統(tǒng)性能。在反饋控制系統(tǒng)中，既存在由輸入到輸出的信號前向通路，也包含從輸出端到輸入端的信號反饋通路，兩者組成一個閉合的回路。因此，反饋控制系統(tǒng)又稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。

反饋控制是自動控制的主要形式。自動控制系統(tǒng)多數(shù)是反饋控制系統(tǒng)。反饋控制系統(tǒng)由控制器、受控對象和反饋通路組成。通過比較環(huán)節(jié)將輸入與輸出相減，給出偏差信號。這一環(huán)節(jié)在具體系統(tǒng)中與控制器一起統(tǒng)稱為調(diào)節(jié)器。在反饋控制系統(tǒng)中，當(dāng)外部擾動或系統(tǒng)內(nèi)部變化時，只要被控制量偏離規(guī)定值，就會產(chǎn)生相應(yīng)的控制作用消除偏差。因此，它具有抑制干擾的能力，對元件特性變化不敏感，能改善系統(tǒng)的響應(yīng)特性。但反饋回路的引入會增加系統(tǒng)的復(fù)雜性，且增益選擇不合理時會引起系統(tǒng)不穩(wěn)定。為提高控制精度，在擾動變量可以測量時，同時采用擾動控制（即前饋控制）作為反饋控制的補充，并構(gòu)成復(fù)合控制系統(tǒng)。

EGR閉環(huán)控制方式為：1） 用EGR閥開度作為反饋信號。EGR閥開度傳感器向ECU反饋電磁閥開度的信號，ECU據(jù)此修正電磁閥開度，使EGR率保持在最佳值。2） 用EGR率作為反饋信號的閉環(huán)控制EGR系統(tǒng)。EGR率傳感器安裝在進氣總管中的穩(wěn)壓箱上，使新鮮空氣進入穩(wěn)壓箱，參與再循環(huán)的廢氣經(jīng)EGR電磁閥也進入穩(wěn)壓箱。傳感器檢測穩(wěn)壓箱內(nèi)氣體的氧濃度，并轉(zhuǎn)換成電信號輸送給ECU，ECU據(jù)此修正電磁閥開度，使EGR率保持在最佳值。

EGR閥開度反饋控制系統(tǒng)和EGR率反饋控制系統(tǒng)分別見圖5和圖6。

3 結(jié)語

世界上因汽車尾氣污染而導(dǎo)致的問題不可勝數(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，新能源的使用以及汽車內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，都會緩解尾氣污染，使汽車尾氣治理取得理想效果。然而，只在技術(shù)和結(jié)構(gòu)上進行改進是遠遠不夠的，還應(yīng)提倡綠色出行、植樹造林等。

參考文獻

[1] 金偉.論汽車尾氣的危害以及防治措施[J].化學(xué)工程與裝備，2008（11）：131-132.

[2] 李濱丹，吳寧.探討汽車尾氣污染危害與對策[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2009，7（34）：174-177.

[3] 邵文燕.汽車尾氣污染及治理技術(shù)[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2009（16）：167-169.

[4] 李彥棟.漫談汽車尾氣與排放控制[J].汽車知識與技術(shù)，2008（3）：8-9.

[5] 王瑩，陳冬青，李小平，等.汽車尾氣污染對人體健康的危害[J].中國衛(wèi)生工程學(xué)，2002（4）：204-205.

[6] 金陶勝，傅立新.吸入因子：汽車尾氣污染健康影響的一種評價方法[J].環(huán)境與健康雜志，2006（2）：182-184.

[7] 張北源，劉純旭.汽車尾氣治理技術(shù)簡介[J].科技信息：2008（5）：35.

[8] 吳萍，陳作平，曾萬明.汽車污染物排放的危害及對策[J].科技視野，2008（9）：52-53.

[9] 李良壽.汽車傳感器的技術(shù)分析[J].儀表技術(shù)與傳感器，2006（4）：61-62.

[10] 鄭霞君，方祖華.小型通用汽油機排放控制的研究[J].內(nèi)燃機工程，2006（5）：32-34.

摘要：從提高燃料質(zhì)量、選用新動力源、優(yōu)化汽車排放控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3個方面，介紹汽車尾氣凈化處理技術(shù)。在簡要介紹汽車排放控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及工作原理基礎(chǔ)上，重點論述基于多傳感器反饋控制的廢氣再循環(huán)裝置的工作原理及特點，為凈化汽車尾氣提供參考。

關(guān)鍵詞：尾氣處理技術(shù)；燃料；動力源；EGR

中圖分類號：U464.17 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2014）07-0031-03

隨著我國機動車產(chǎn)量和保有量的不斷增加，汽車排放的有害廢物已成為大氣污染的主要來源之一。汽車尾氣對大氣環(huán)境的污染日趨加重，嚴重危害居民的健康。所謂尾氣污染，主要是指柴油、汽油等機動車燃料因含有添加劑和雜質(zhì)，而在不完全燃燒時排出的一些有害物質(zhì)對環(huán)境及人體的污染和破壞。尾氣中包含100多種有害物質(zhì)，主要有固體懸浮微粒、一氧化碳、氮氧化物、碳氫化合物、鉛和黑煙等。醫(yī)學(xué)研究表明：肺癌的發(fā)病率和死亡率與大氣污染成正比；城市的肺癌發(fā)病率大于近郊，且近郊區(qū)大于遠郊區(qū)。汽車尾氣危害可分為直接危害和間接危害2種?？茖W(xué)分析表明，汽車尾氣中含有上百種不同的化合物，其中污染物有固體懸浮微粒、一氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物、鉛及硫氧化合物等，這些物質(zhì)會嚴重危害人的身體健康；尾氣直接危害人體健康的同時，還會對人類生活的環(huán)境產(chǎn)生深遠影響。尾氣中的二氧化硫達到一定濃度時會產(chǎn)生酸雨，造成土壤和水源酸化，影響農(nóng)作物和森林的生長；二氧化碳使氣候變暖、冰川融化、水位上漲等。

1 汽車尾氣的凈化處理技術(shù)

1.1 提高燃料質(zhì)量

1） 選用恰當(dāng)?shù)臐櫥砑觿獧C械摩擦改進劑。在機油中添加一定量（比例為3%～5%）石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯粉末等固體添加劑，可節(jié)省發(fā)動機燃油5%左右。此外，采用上述固體潤滑劑可使汽車發(fā)動機汽缸密封性能大大改善，汽缸壓力增加，燃燒完全，尾氣中的CO和碳氫含量隨之下降，減輕對大氣環(huán)境的污染。

2） 使用無鉛汽油，嚴禁使用有鉛汽油。

3） 摻入添加劑，改變?nèi)剂铣煞帧Ｏ蚱椭袚饺?5%以下的甲醇或乙醇燃料，能在一定程度上減少或消除CO、NOx、CH的污染效果，提高燃料的利用率。

4） 采用生物燃料等可再生能源。有關(guān)專家指出，開發(fā)乙醇代替汽油，既節(jié)約能源，又可消化陳糧，使汽車排出的有害氣體減少。

1.2 改變汽車動力方式

1） 研制電動汽車。電能是清潔能源。目前，汽車使用電能的瓶頸技術(shù)已經(jīng)解決，蓄電池技術(shù)的發(fā)展將電動汽車的研制推向了高潮，已有相當(dāng)數(shù)量的電動汽車投入使用。電動汽車不產(chǎn)生任何尾氣，避免了汽車尾氣污染，是未來汽車技術(shù)研發(fā)的主題。

2） 研制太陽能電動汽車。太陽能轉(zhuǎn)化效率不斷提高，使用太陽能作為動力已經(jīng)成為現(xiàn)實。美國和歐洲都已開發(fā)出太陽能汽車。

3） 優(yōu)化汽車排放控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，減少所釋放的尾氣。

2 汽車排放控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

汽車排放控制系統(tǒng)主要包括曲軸箱通風(fēng)裝置（見圖1）、燃油蒸發(fā)排放裝置（見圖2）、廢氣再循環(huán)裝置、三元催化劑和二次空氣噴射系統(tǒng)。

2.1 燃油蒸發(fā)排放裝置

燃油蒸發(fā)排放裝置的工作原理：發(fā)動機工作時，ECU根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速、溫度、空氣流量等信號，控制炭罐電磁閥的開閉，從而控制真空控制閥上部的真空度，進而控制真空控制閥的開度；當(dāng)真空控制閥打開時，燃油蒸汽通過真空控制閥被吸入進氣歧管；發(fā)動機怠速或溫度較低時，ECU使電磁閥斷電，關(guān)閉吸氣通道，活性炭罐內(nèi)的燃油蒸汽不能被吸入進氣歧管。

2.2 廢氣再循環(huán)裝置（EGR）

不進行廢氣再循環(huán)的工況有啟動工況、怠速工況、暖機工況、轉(zhuǎn)速低于900 r/min或高于3200 r/min。EGR率指廢氣再循環(huán)量在進入氣缸內(nèi)的氣體中所占的比率，即EGR率=[EGR量/（進氣量+EGR量）]×100%。

EGR電子控制系統(tǒng)的組成見圖3。圖3中：①提供發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號；②為進氣管壓力傳感器；③提供啟動信號；④為EGR閥開度反饋控制傳感器。

2.2.1 開環(huán)控制EGR系統(tǒng) 在開環(huán)控制EGR系統(tǒng)（見圖4）中，ECU根據(jù)各傳感器信號確定發(fā)動機工況，并按其內(nèi)存的EGR率與轉(zhuǎn)速、負荷的對應(yīng)關(guān)系進行控制，但對其控制結(jié)果不進行檢測，控制精度令人滿意。閉環(huán)控制比開環(huán)控制更能獲得較好的控制精度。

2.2.2 閉環(huán)控制EGR系統(tǒng) 由信號正向通路和反饋通路構(gòu)成閉合回路的自動控制系又稱反饋控制系統(tǒng)，是基于反饋原理建立的自動控制系統(tǒng)。所謂反饋原理，就是根據(jù)系統(tǒng)輸出變化的信息來進行控制，即比較系統(tǒng)行為（輸出）與期望行為之間的偏差，通過消除偏差獲得預(yù)期的系統(tǒng)性能。在反饋控制系統(tǒng)中，既存在由輸入到輸出的信號前向通路，也包含從輸出端到輸入端的信號反饋通路，兩者組成一個閉合的回路。因此，反饋控制系統(tǒng)又稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。

反饋控制是自動控制的主要形式。自動控制系統(tǒng)多數(shù)是反饋控制系統(tǒng)。反饋控制系統(tǒng)由控制器、受控對象和反饋通路組成。通過比較環(huán)節(jié)將輸入與輸出相減，給出偏差信號。這一環(huán)節(jié)在具體系統(tǒng)中與控制器一起統(tǒng)稱為調(diào)節(jié)器。在反饋控制系統(tǒng)中，當(dāng)外部擾動或系統(tǒng)內(nèi)部變化時，只要被控制量偏離規(guī)定值，就會產(chǎn)生相應(yīng)的控制作用消除偏差。因此，它具有抑制干擾的能力，對元件特性變化不敏感，能改善系統(tǒng)的響應(yīng)特性。但反饋回路的引入會增加系統(tǒng)的復(fù)雜性，且增益選擇不合理時會引起系統(tǒng)不穩(wěn)定。為提高控制精度，在擾動變量可以測量時，同時采用擾動控制（即前饋控制）作為反饋控制的補充，并構(gòu)成復(fù)合控制系統(tǒng)。

EGR閉環(huán)控制方式為：1） 用EGR閥開度作為反饋信號。EGR閥開度傳感器向ECU反饋電磁閥開度的信號，ECU據(jù)此修正電磁閥開度，使EGR率保持在最佳值。2） 用EGR率作為反饋信號的閉環(huán)控制EGR系統(tǒng)。EGR率傳感器安裝在進氣總管中的穩(wěn)壓箱上，使新鮮空氣進入穩(wěn)壓箱，參與再循環(huán)的廢氣經(jīng)EGR電磁閥也進入穩(wěn)壓箱。傳感器檢測穩(wěn)壓箱內(nèi)氣體的氧濃度，并轉(zhuǎn)換成電信號輸送給ECU，ECU據(jù)此修正電磁閥開度，使EGR率保持在最佳值。

EGR閥開度反饋控制系統(tǒng)和EGR率反饋控制系統(tǒng)分別見圖5和圖6。

3 結(jié)語

世界上因汽車尾氣污染而導(dǎo)致的問題不可勝數(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，新能源的使用以及汽車內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，都會緩解尾氣污染，使汽車尾氣治理取得理想效果。然而，只在技術(shù)和結(jié)構(gòu)上進行改進是遠遠不夠的，還應(yīng)提倡綠色出行、植樹造林等。

參考文獻

[1] 金偉.論汽車尾氣的危害以及防治措施[J].化學(xué)工程與裝備，2008（11）：131-132.

[2] 李濱丹，吳寧.探討汽車尾氣污染危害與對策[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2009，7（34）：174-177.

[3] 邵文燕.汽車尾氣污染及治理技術(shù)[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2009（16）：167-169.

[4] 李彥棟.漫談汽車尾氣與排放控制[J].汽車知識與技術(shù)，2008（3）：8-9.

[5] 王瑩，陳冬青，李小平，等.汽車尾氣污染對人體健康的危害[J].中國衛(wèi)生工程學(xué)，2002（4）：204-205.

[6] 金陶勝，傅立新.吸入因子：汽車尾氣污染健康影響的一種評價方法[J].環(huán)境與健康雜志，2006（2）：182-184.

[7] 張北源，劉純旭.汽車尾氣治理技術(shù)簡介[J].科技信息：2008（5）：35.

[8] 吳萍，陳作平，曾萬明.汽車污染物排放的危害及對策[J].科技視野，2008（9）：52-53.

[9] 李良壽.汽車傳感器的技術(shù)分析[J].儀表技術(shù)與傳感器，2006（4）：61-62.

[10] 鄭霞君，方祖華.小型通用汽油機排放控制的研究[J].內(nèi)燃機工程，2006（5）：32-34.

摘要：從提高燃料質(zhì)量、選用新動力源、優(yōu)化汽車排放控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3個方面，介紹汽車尾氣凈化處理技術(shù)。在簡要介紹汽車排放控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及工作原理基礎(chǔ)上，重點論述基于多傳感器反饋控制的廢氣再循環(huán)裝置的工作原理及特點，為凈化汽車尾氣提供參考。

關(guān)鍵詞：尾氣處理技術(shù)；燃料；動力源；EGR

中圖分類號：U464.17 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2014）07-0031-03

隨著我國機動車產(chǎn)量和保有量的不斷增加，汽車排放的有害廢物已成為大氣污染的主要來源之一。汽車尾氣對大氣環(huán)境的污染日趨加重，嚴重危害居民的健康。所謂尾氣污染，主要是指柴油、汽油等機動車燃料因含有添加劑和雜質(zhì)，而在不完全燃燒時排出的一些有害物質(zhì)對環(huán)境及人體的污染和破壞。尾氣中包含100多種有害物質(zhì)，主要有固體懸浮微粒、一氧化碳、氮氧化物、碳氫化合物、鉛和黑煙等。醫(yī)學(xué)研究表明：肺癌的發(fā)病率和死亡率與大氣污染成正比；城市的肺癌發(fā)病率大于近郊，且近郊區(qū)大于遠郊區(qū)。汽車尾氣危害可分為直接危害和間接危害2種?？茖W(xué)分析表明，汽車尾氣中含有上百種不同的化合物，其中污染物有固體懸浮微粒、一氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物、鉛及硫氧化合物等，這些物質(zhì)會嚴重危害人的身體健康；尾氣直接危害人體健康的同時，還會對人類生活的環(huán)境產(chǎn)生深遠影響。尾氣中的二氧化硫達到一定濃度時會產(chǎn)生酸雨，造成土壤和水源酸化，影響農(nóng)作物和森林的生長；二氧化碳使氣候變暖、冰川融化、水位上漲等。

1 汽車尾氣的凈化處理技術(shù)

1.1 提高燃料質(zhì)量

1） 選用恰當(dāng)?shù)臐櫥砑觿獧C械摩擦改進劑。在機油中添加一定量（比例為3%～5%）石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯粉末等固體添加劑，可節(jié)省發(fā)動機燃油5%左右。此外，采用上述固體潤滑劑可使汽車發(fā)動機汽缸密封性能大大改善，汽缸壓力增加，燃燒完全，尾氣中的CO和碳氫含量隨之下降，減輕對大氣環(huán)境的污染。

2） 使用無鉛汽油，嚴禁使用有鉛汽油。

3） 摻入添加劑，改變?nèi)剂铣煞?。向汽油中摻?5%以下的甲醇或乙醇燃料，能在一定程度上減少或消除CO、NOx、CH的污染效果，提高燃料的利用率。

4） 采用生物燃料等可再生能源。有關(guān)專家指出，開發(fā)乙醇代替汽油，既節(jié)約能源，又可消化陳糧，使汽車排出的有害氣體減少。

1.2 改變汽車動力方式

1） 研制電動汽車。電能是清潔能源。目前，汽車使用電能的瓶頸技術(shù)已經(jīng)解決，蓄電池技術(shù)的發(fā)展將電動汽車的研制推向了高潮，已有相當(dāng)數(shù)量的電動汽車投入使用。電動汽車不產(chǎn)生任何尾氣，避免了汽車尾氣污染，是未來汽車技術(shù)研發(fā)的主題。

2） 研制太陽能電動汽車。太陽能轉(zhuǎn)化效率不斷提高，使用太陽能作為動力已經(jīng)成為現(xiàn)實。美國和歐洲都已開發(fā)出太陽能汽車。

3） 優(yōu)化汽車排放控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，減少所釋放的尾氣。

2 汽車排放控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

汽車排放控制系統(tǒng)主要包括曲軸箱通風(fēng)裝置（見圖1）、燃油蒸發(fā)排放裝置（見圖2）、廢氣再循環(huán)裝置、三元催化劑和二次空氣噴射系統(tǒng)。

2.1 燃油蒸發(fā)排放裝置

燃油蒸發(fā)排放裝置的工作原理：發(fā)動機工作時，ECU根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速、溫度、空氣流量等信號，控制炭罐電磁閥的開閉，從而控制真空控制閥上部的真空度，進而控制真空控制閥的開度；當(dāng)真空控制閥打開時，燃油蒸汽通過真空控制閥被吸入進氣歧管；發(fā)動機怠速或溫度較低時，ECU使電磁閥斷電，關(guān)閉吸氣通道，活性炭罐內(nèi)的燃油蒸汽不能被吸入進氣歧管。

2.2 廢氣再循環(huán)裝置（EGR）

不進行廢氣再循環(huán)的工況有啟動工況、怠速工況、暖機工況、轉(zhuǎn)速低于900 r/min或高于3200 r/min。EGR率指廢氣再循環(huán)量在進入氣缸內(nèi)的氣體中所占的比率，即EGR率=[EGR量/（進氣量+EGR量）]×100%。

EGR電子控制系統(tǒng)的組成見圖3。圖3中：①提供發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號；②為進氣管壓力傳感器；③提供啟動信號；④為EGR閥開度反饋控制傳感器。

2.2.1 開環(huán)控制EGR系統(tǒng) 在開環(huán)控制EGR系統(tǒng)（見圖4）中，ECU根據(jù)各傳感器信號確定發(fā)動機工況，并按其內(nèi)存的EGR率與轉(zhuǎn)速、負荷的對應(yīng)關(guān)系進行控制，但對其控制結(jié)果不進行檢測，控制精度令人滿意。閉環(huán)控制比開環(huán)控制更能獲得較好的控制精度。

2.2.2 閉環(huán)控制EGR系統(tǒng) 由信號正向通路和反饋通路構(gòu)成閉合回路的自動控制系又稱反饋控制系統(tǒng)，是基于反饋原理建立的自動控制系統(tǒng)。所謂反饋原理，就是根據(jù)系統(tǒng)輸出變化的信息來進行控制，即比較系統(tǒng)行為（輸出）與期望行為之間的偏差，通過消除偏差獲得預(yù)期的系統(tǒng)性能。在反饋控制系統(tǒng)中，既存在由輸入到輸出的信號前向通路，也包含從輸出端到輸入端的信號反饋通路，兩者組成一個閉合的回路。因此，反饋控制系統(tǒng)又稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。

反饋控制是自動控制的主要形式。自動控制系統(tǒng)多數(shù)是反饋控制系統(tǒng)。反饋控制系統(tǒng)由控制器、受控對象和反饋通路組成。通過比較環(huán)節(jié)將輸入與輸出相減，給出偏差信號。這一環(huán)節(jié)在具體系統(tǒng)中與控制器一起統(tǒng)稱為調(diào)節(jié)器。在反饋控制系統(tǒng)中，當(dāng)外部擾動或系統(tǒng)內(nèi)部變化時，只要被控制量偏離規(guī)定值，就會產(chǎn)生相應(yīng)的控制作用消除偏差。因此，它具有抑制干擾的能力，對元件特性變化不敏感，能改善系統(tǒng)的響應(yīng)特性。但反饋回路的引入會增加系統(tǒng)的復(fù)雜性，且增益選擇不合理時會引起系統(tǒng)不穩(wěn)定。為提高控制精度，在擾動變量可以測量時，同時采用擾動控制（即前饋控制）作為反饋控制的補充，并構(gòu)成復(fù)合控制系統(tǒng)。

EGR閉環(huán)控制方式為：1） 用EGR閥開度作為反饋信號。EGR閥開度傳感器向ECU反饋電磁閥開度的信號，ECU據(jù)此修正電磁閥開度，使EGR率保持在最佳值。2） 用EGR率作為反饋信號的閉環(huán)控制EGR系統(tǒng)。EGR率傳感器安裝在進氣總管中的穩(wěn)壓箱上，使新鮮空氣進入穩(wěn)壓箱，參與再循環(huán)的廢氣經(jīng)EGR電磁閥也進入穩(wěn)壓箱。傳感器檢測穩(wěn)壓箱內(nèi)氣體的氧濃度，并轉(zhuǎn)換成電信號輸送給ECU，ECU據(jù)此修正電磁閥開度，使EGR率保持在最佳值。

EGR閥開度反饋控制系統(tǒng)和EGR率反饋控制系統(tǒng)分別見圖5和圖6。

3 結(jié)語

世界上因汽車尾氣污染而導(dǎo)致的問題不可勝數(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，新能源的使用以及汽車內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，都會緩解尾氣污染，使汽車尾氣治理取得理想效果。然而，只在技術(shù)和結(jié)構(gòu)上進行改進是遠遠不夠的，還應(yīng)提倡綠色出行、植樹造林等。

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