第六章-發(fā)動(dòng)機(jī)有害排放物控制系統(tǒng)ppt課件

1、第六章 發(fā)動(dòng)機(jī)有害排放物的控制,本章主要內(nèi)容,汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的有害排放物 汽油機(jī)的排放控制裝置 其他排放物的控制系統(tǒng) 柴油機(jī)的排放控制系統(tǒng),第一節(jié) 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的有害排放物,發(fā)動(dòng)機(jī)的有害排放物：主要有一氧化碳（CO）、碳?xì)浠衔铮℉C）、氮氧化合物（NOx）和微粒排放,CO,一氧化碳（CO）：碳?xì)淙剂系牟煌耆a(chǎn)物，人吸入后將降低血液吸收和運(yùn)送氧氣的能力。 一氧化碳（CO）是碳?xì)淙剂显谌紵^程中生成的重要的中間產(chǎn)物。CO生成的機(jī)理比較復(fù)雜。 氧氣不足; 產(chǎn)生原因： 燃燒溫度低； 燃燒時(shí)間不足； 混合不均。 從化學(xué)當(dāng)量的角度看，CO的生成率主要受混合氣濃度c的影響。 控制方法 促進(jìn)混合氣生成 有效控制燃

2、燒溫度,CH化合物,二、碳?xì)浠衔铮℉C）： 包括未燃和未完全燃燒的燃油和潤(rùn)滑油蒸汽。 HC和NOx在陽(yáng)光照射下形成光化學(xué)煙霧，其主要生成物是臭氧，具有強(qiáng)烈氧化性，對(duì)人類、環(huán)境危害極大,產(chǎn)生來源： 尾氣HC占總量的60； 曲軸箱竄氣HC占總量的25； 供油系統(tǒng)的蒸氣HC占總量的1520左右。 在燃燒過程中HC的生成途徑： 氧氣不足、縫隙效應(yīng)、激冷與淬熄,CH控制方法,控制方法 采用C含量少的代用燃料 采用電控技術(shù)改善燃燒 保證混合氣濃度和燃燒溫度,NOx,發(fā)動(dòng)機(jī)排出的氮氧化物主要是NO（占95%），NO2排出量較少。 主要原因： 高溫； 富氧； 滯留時(shí)間。 控制方法 降低混合氣中氧的濃度 降低

3、燃燒溫度 縮短在高溫燃燒帶內(nèi)的滯留時(shí)間 改善混合氣的形成,微粒,1）形成原因 碳煙是由烴類燃料在高溫缺氧條件下裂解生成的。 （2）危害 0.1m以下的微粒對(duì)人體的危害最大，吸入肺葉后會(huì)吸附在肺細(xì)胞上，其中可溶性有機(jī)物、多環(huán)芳香烴等是致癌物質(zhì)。 控制方法 提高噴射速率或進(jìn)行高壓噴射。 改進(jìn)燃燒室結(jié)構(gòu)，有效組織燃燒室內(nèi)的氣流運(yùn)動(dòng),主要指柴油機(jī)排氣中的碳煙，其表面吸附的可融性有機(jī)物對(duì)人的呼吸道有害,歐洲汽車排放法規(guī)發(fā)展,1）轎車的歐洲排放標(biāo)準(zhǔn)（類別M1*），單位：（g/km,第二節(jié) 汽油機(jī)排放控制裝置,催化轉(zhuǎn)化裝置 降低低溫CH排放裝置 稀薄氮氧化合物催化轉(zhuǎn)化裝置 廢氣再循環(huán)系統(tǒng),一、催化轉(zhuǎn)化裝置,

4、氧化催化轉(zhuǎn)化裝置 一、催化轉(zhuǎn)化裝置 還原催化轉(zhuǎn)換裝置 三元催化轉(zhuǎn)換裝置,1、氧化催化轉(zhuǎn)化裝置 氧化轉(zhuǎn)換器只將排氣中的CO、HC氧化成CO2和H2O，又稱為二元催化轉(zhuǎn)換器，必須提供二次空氣作為氧化劑。 催化反應(yīng)器低溫下使用,三元催化轉(zhuǎn)換器可以同時(shí)降低CO、HC和NOx的排放。它可以以排氣中的CO和HC作為還原劑，將NOx還原成氮?dú)猓∟2）和氧氣（O2），而CO和HC則被氧化為CO2和H2O。當(dāng)空燃比在理論空燃比A/F=14.7 （a=1）附近時(shí)，氧化-還原反應(yīng)達(dá)到平衡， CO、HC和NOx的排放同時(shí)達(dá)到最低,2、三元催化轉(zhuǎn)化裝置,廢氣轉(zhuǎn)化效率與a的關(guān)系,1）油品：催化轉(zhuǎn)換器不能使用加鉛汽油，會(huì)使

5、催化劑失效,2）排溫：催化轉(zhuǎn)換器僅在溫度超過350C才起作用，因此，催化轉(zhuǎn)換器都安裝在溫度較高的排氣歧管后面附近； （3）混合氣成分：混合氣空燃比必須在14.7附近?；旌蠚膺^濃或氣缸缺火，都會(huì)使轉(zhuǎn)換器過熱,三元催化轉(zhuǎn)換器使用原則,三元催化轉(zhuǎn)化裝置的結(jié)構(gòu),二、降低起動(dòng)過程HC排放裝置,1直接催化 將催化轉(zhuǎn)化裝置直接安裝在排氣管之后，加快催化劑的升溫速度。對(duì)降低冷態(tài)下的HC很有效。 存在的問題:由于催化轉(zhuǎn)化裝置安裝在離發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管盡可能接近的位置，所以受高溫的影響，促進(jìn)催化劑的熱劣化，因此，需要提高催化裝置的耐熱性。 2利用電加熱催化轉(zhuǎn)化裝置 通過外部電力提前加熱催化，電加熱催化轉(zhuǎn)化裝置的主要缺點(diǎn)

6、是耗電量大，耐久可靠性較差。 3二次燃燒裝置 這是一種將燃料的一部分或過濃混合氣送到催化轉(zhuǎn)化裝置之前，由燃燒器點(diǎn)火燃燒促進(jìn)催化的裝置。這種方式的主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 4采用HC捕捉器,三、稀薄NOx催化轉(zhuǎn)化裝置,稀薄燃燒技術(shù)的空燃比大于理論空燃比，所以三元催化轉(zhuǎn)化裝置三元催化轉(zhuǎn)換器不再適用。因此，專門開發(fā)出了稀薄混合氣燃燒時(shí)的NOx催化轉(zhuǎn)化裝置。 這種催化轉(zhuǎn)化裝置主要有 NOx直接還原型：是一種在稀薄混合氣下以HC為還原劑直接凈化NOx的方式。 NOx吸附還原型 ：是一種在稀薄燃燒時(shí)吸附NOx，在濃或者理論空燃比時(shí)將吸附的NOx進(jìn)行還原凈化的系統(tǒng),四、廢氣再循環(huán)系統(tǒng),廢氣再循環(huán)是在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過

7、程中 ，將一部分廢氣引入進(jìn)氣道，與新鮮空氣混合后進(jìn)入氣缸，降低最高燃燒溫度，減少NOx的排放 。 過渡的廢氣再循環(huán)會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行，特別是發(fā)動(dòng)機(jī)處于在怠速、低速小負(fù)荷及發(fā)動(dòng)機(jī)處于冷態(tài)運(yùn)行時(shí)，再循環(huán)的廢氣將會(huì)明顯降低發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。因此要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況的變化自動(dòng)的調(diào)節(jié)參與再循環(huán)的廢氣量。廢氣再循環(huán)的控制指標(biāo)用EGR率來表示 EGR率由EGR閥來控制，通過控制閥的開度來控制EGR量。由于高溫廢氣要流經(jīng)EGR閥，因此閥本身要承受高溫，閥通常是通過真空度來控制,電子控制EGR系統(tǒng)的組成,EGR閥,節(jié)氣門位置傳感器,EGR電磁閥,冷卻液溫度傳感器,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器,提供發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)，是ECU計(jì)算

8、EGR率的重要依據(jù)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于900r/min或高于3200r/min時(shí)，ECU輸出持續(xù)高電平信號(hào)，EGR電磁閥關(guān)閉，使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管無(wú)廢氣環(huán)流,提供節(jié)氣門位置信號(hào)，是ECU計(jì)算EGR率的重要依據(jù)，當(dāng)節(jié)氣門關(guān)閉時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速工況，ECU輸出控制信號(hào)，使EGR閥關(guān)閉，不進(jìn)行廢氣環(huán)流,提供發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷信號(hào)，ECU據(jù)此信號(hào)與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)一起來確定EGR率,提供發(fā)動(dòng)機(jī)溫度信號(hào)，是ECU計(jì)算廢氣再循環(huán)量的參考信號(hào)之一，在發(fā)動(dòng)機(jī)溫度低時(shí)，ECU輸出控制信號(hào)，使EGR閥關(guān)閉，不進(jìn)行廢氣環(huán)流,EGR電磁閥的頂端通大氣，EGR電磁閥不通電時(shí)，彈簧將閥體向上壓緊，通大氣閥口關(guān)閉，EGR閥真空室與進(jìn)氣歧管

9、相通，當(dāng)EGR電磁閥通電時(shí)，其閥體下移，將通進(jìn)氣歧管的真空通道關(guān)閉，而上端的通大氣閥口打開，使EGR閥真空室與大氣相通,EGR閥膜片的下側(cè)通大氣，裝有彈簧的上側(cè)為真空室，其真空度由EGR電磁閥控制。增大真空室的真空度，使膜片克服彈簧力上拱，閥的開度就增大，廢氣循環(huán)量也增大，當(dāng)真空室失去真空度時(shí)，膜片在彈簧的作用下向下拱而使閥門關(guān)閉，阻斷廢氣環(huán)流,通大氣,EGR系統(tǒng)小結(jié),1-電控單元 2-EGR閥 3-真空電磁閥(VSV) 4-三元催化器 5-氧傳感器 6-水溫傳感器,1）低溫、低速時(shí)不投入工作 （2）高速、中等負(fù)荷時(shí)投入工作 （3）大負(fù)荷時(shí)不投入工作,1）汽油蒸發(fā)控制系統(tǒng),五、其他排放物的控制

10、裝置,發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)漏到曲軸箱內(nèi)的汽油，一部分泄漏到曲軸箱內(nèi)的汽油蒸汽凝結(jié)后，將使?jié)櫥驼扯茸冃?；廢氣的高溫和酸性物質(zhì)及水蒸汽將侵蝕零件，使?jié)櫥托阅茏儔?。另外，由于混合氣和廢氣進(jìn)入曲軸箱，使曲軸箱內(nèi)的壓力增大，溫度升高，易使機(jī)油從油封、襯墊等處向外滲漏。因此，曲軸箱必須設(shè)有通風(fēng)裝置，使漏入的氣體排出并加以利用，同時(shí)使新鮮氣體進(jìn)入曲軸箱，形成不斷地對(duì)流,1）曲軸箱通風(fēng)原因,一種是自然通風(fēng)，另一種是強(qiáng)制通風(fēng),2）通風(fēng)方式,2）曲軸箱通風(fēng)裝置,3） 自然通風(fēng) 從曲軸箱抽出的氣體直接導(dǎo)入大氣中的通風(fēng)方式稱為自然通風(fēng)。柴油機(jī)多采用這種曲軸箱自然通風(fēng)方式。在曲軸箱連通的氣門室蓋或潤(rùn)滑油加注口接出一根下垂的出氣管，管口處切成斜口，切口的方向與汽車行駛的方向相反。利用汽車行駛和冷卻風(fēng)扇的氣流，在出氣口處形成一定真空度，將氣體從曲軸箱抽出,4） 曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng) 從曲軸箱抽出的氣體導(dǎo)入發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管，吸入氣缸再燃燒。這種通風(fēng)方式稱為強(qiáng)制通風(fēng)，汽