第六章發(fā)動機有害排放物的控制

1、第六章第六章發(fā)動機有害排放物的控制發(fā)動機有害排放物的控制2（4）微粒排放：主要指柴油機排氣中的碳煙，其表面吸附的可融性有機物）微粒排放：主要指柴油機排氣中的碳煙，其表面吸附的可融性有機物對人的呼吸道有害。對人的呼吸道有害。 以活塞式內燃機為動力的汽車是城市大氣的主要污染源之一。汽車以活塞式內燃機為動力的汽車是城市大氣的主要污染源之一。汽車排放的污染物主要有一氧化碳排放的污染物主要有一氧化碳(CO)、碳氫化合物、碳氫化合物(HC)、氮氧化合物、氮氧化合物(NOx)和微粒。和微粒。 HC和和NOx在陽光照射下形成光化學煙霧，其主要生成物是臭氧，具有強在陽光照射下形成光化學煙霧，其主要生成物是臭氧，

2、具有強烈氧化性，對人類、環(huán)境危害極大。烈氧化性，對人類、環(huán)境危害極大。（1）一氧化碳（）一氧化碳（CO）：碳氫燃料的不完全產(chǎn)物，人吸入后將降低）：碳氫燃料的不完全產(chǎn)物，人吸入后將降低血液吸收和運送氧氣的能力。血液吸收和運送氧氣的能力。（2）碳氫化合物（）碳氫化合物（HC）：包括未燃和未完全燃燒的燃油和潤滑油）：包括未燃和未完全燃燒的燃油和潤滑油蒸汽。蒸汽。（3）氮氧化合物（）氮氧化合物（NOx）：燃燒室內高溫富氧環(huán)境中的產(chǎn)物。）：燃燒室內高溫富氧環(huán)境中的產(chǎn)物。3排氣凈化裝置排氣凈化裝置僅涉及發(fā)動機的機外凈化裝置，有：僅涉及發(fā)動機的機外凈化裝置，有：（1 1）恒溫進氣空氣濾清器）恒溫進氣空氣濾清

3、器（2 2）二次空氣噴射系統(tǒng)）二次空氣噴射系統(tǒng)（3 3）催化轉換器）催化轉換器（4 4）排氣再循環(huán)系統(tǒng)）排氣再循環(huán)系統(tǒng)（5 5）曲軸箱通風及汽油蒸發(fā)控制系統(tǒng)）曲軸箱通風及汽油蒸發(fā)控制系統(tǒng)（6 6）柴油機微粒過濾）柴油機微粒過濾4（1）恒溫進氣空氣濾清器）恒溫進氣空氣濾清器 也稱進氣溫度自動調節(jié)式空氣濾清器（增加一套空氣加熱和控制裝置）。也稱進氣溫度自動調節(jié)式空氣濾清器（增加一套空氣加熱和控制裝置）。多用于化油器式或節(jié)氣門體汽油噴射式發(fā)動機上。多用于化油器式或節(jié)氣門體汽油噴射式發(fā)動機上。 為什么要進行進氣溫度調節(jié)？ 當發(fā)動機冷起動后，在怠速或小節(jié)氣門開度下工作時，發(fā)動機氣缸中的濃混合氣，燃燒不完

4、全，發(fā)動機排氣中CO和HC較多。恒溫進氣空氣濾清器的作用就是當發(fā)當發(fā)動機冷起動后，向發(fā)動機供給熱動機冷起動后，向發(fā)動機供給熱空氣空氣，這樣，即使供給氣缸的是稀混合氣，熱空氣也能保證燃油充分汽化和燃燒，從而既減少了CO和HC排放，又能使發(fā)動機在低溫下穩(wěn)定工作。當發(fā)動機工作溫當發(fā)動機工作溫度升高后，恒溫進氣空氣濾清器度升高后，恒溫進氣空氣濾清器向發(fā)動機供給環(huán)境溫度的空氣。向發(fā)動機供給環(huán)境溫度的空氣。熱爐熱爐冷空氣入口冷空氣入口排氣支管排氣支管熱空氣出口熱空氣出口熱空氣管熱空氣管進氣導進氣導流管流管真空控真空控制膜盒制膜盒控制閥控制閥進氣溫度傳感器進氣溫度傳感器空氣濾清器空氣濾清器5 進氣管真空度是

5、如何作用到真空控制膜盒上的呢？見圖所示的恒溫進氣空進氣管真空度是如何作用到真空控制膜盒上的呢？見圖所示的恒溫進氣空氣濾清器的工作原理示意圖。氣濾清器的工作原理示意圖。 雙金屬進氣溫度傳感器雙金屬進氣溫度傳感器4在環(huán)境溫度低于在環(huán)境溫度低于30 C開啟，進氣管真空度經(jīng)真空軟開啟，進氣管真空度經(jīng)真空軟管管6作用到真空控制膜盒作用到真空控制膜盒1，并吸引膜片，并吸引膜片2克服彈簧克服彈簧3彈力向上，通過連桿帶動控彈力向上，通過連桿帶動控制閥制閥9將進氣導流管將進氣導流管10關閉。此時，熱空氣管關閉。此時，熱空氣管7打開，被排氣支管打開，被排氣支管8加熱的熱空加熱的熱空氣進入空氣濾清器。氣進入空氣濾清

6、器。熱空氣熱空氣6 當汽車前罩下的環(huán)境溫度在當汽車前罩下的環(huán)境溫度在30 C 53 C之間時，進氣溫度傳感器部分地開之間時，進氣溫度傳感器部分地開啟通氣閥，使進氣管真空度只有一部分傳送到控制膜盒。控制閥部分地開啟進啟通氣閥，使進氣管真空度只有一部分傳送到控制膜盒?？刂崎y部分地開啟進氣導流管，熱空氣管也部分地開啟。因此，部分冷空氣和熱空氣供入發(fā)動機，氣導流管，熱空氣管也部分地開啟。因此，部分冷空氣和熱空氣供入發(fā)動機，使進氣溫度基本恒定。見圖（使進氣溫度基本恒定。見圖（b）所示。）所示。 當環(huán)境溫度超過當環(huán)境溫度超過53 C后，雙金屬進氣溫度傳感器將通氣閥關閉，真空軟管后，雙金屬進氣溫度傳感器將通

7、氣閥關閉，真空軟管與膜盒隔斷，膜片彈簧力使控制閥關閉熱空氣管，將進氣導流管完全打開，供與膜盒隔斷，膜片彈簧力使控制閥關閉熱空氣管，將進氣導流管完全打開，供入發(fā)動機的全部是環(huán)境空氣。見圖（入發(fā)動機的全部是環(huán)境空氣。見圖（c）所示。）所示。熱空氣熱空氣環(huán)境空氣環(huán)境空氣環(huán)境空氣環(huán)境空氣7（2）二次空氣噴射系統(tǒng)）二次空氣噴射系統(tǒng) 二次空氣噴射系統(tǒng)的主要功用二次空氣噴射系統(tǒng)的主要功用是在冷起動時由是在冷起動時由ECU根據(jù)發(fā)動機溫度，根據(jù)發(fā)動機溫度，控制來自控制來自空氣泵的新鮮空氣噴入排氣歧管或三元催化轉換器中，使排氣空氣泵的新鮮空氣噴入排氣歧管或三元催化轉換器中，使排氣中的中的CO和和HC進一步氧化或燃

8、燒成為二氧化碳（進一步氧化或燃燒成為二氧化碳（CO2）和水（）和水（H2O），），以控制尾氣中以控制尾氣中CO和和HC 成分，同時，加快三元催化轉換器的升溫過程。成分，同時，加快三元催化轉換器的升溫過程。 二次空氣噴射系二次空氣噴射系統(tǒng)主要由空氣泵、內統(tǒng)主要由空氣泵、內部開關閥和單向閥等部開關閥和單向閥等組成?？諝獗猛ǔＳ山M成。空氣泵通常由發(fā)動機帶驅動，單向發(fā)動機帶驅動，單向閥的功用是防止廢氣閥的功用是防止廢氣返回空氣泵。返回空氣泵。8（3）催化轉換器）催化轉換器 催化轉換器安裝在排氣歧管之后、排氣消聲器之前的排氣管中。其催化轉換器安裝在排氣歧管之后、排氣消聲器之前的排氣管中。其作用是利用催化

9、劑（通常是金屬鉑、鈀或銠）的作用將排氣中的作用是利用催化劑（通常是金屬鉑、鈀或銠）的作用將排氣中的CO、HC和和NOx轉換為對人體無害的正常氣體。轉換為對人體無害的正常氣體。 催化轉換器有催化轉換器有氧化催化轉換器氧化催化轉換器和和三元催化轉換器三元催化轉換器。氧化轉換器只將排。氧化轉換器只將排氣中的氣中的CO、HC氧化成氧化成CO2和和H2O，又稱為二元催化轉換器，必須提供二，又稱為二元催化轉換器，必須提供二次空氣作為氧化劑。三元催化轉換器可以同時降低次空氣作為氧化劑。三元催化轉換器可以同時降低CO、HC和和NOx的排放。的排放。它可以以排氣中的它可以以排氣中的CO和和HC作為還原劑，將作為

10、還原劑，將NOx還原成氮氣（還原成氮氣（N2）和氧氣）和氧氣（O2），而），而CO和和HC則被氧化為則被氧化為CO2和和H2O。當空燃比在理論空燃比。當空燃比在理論空燃比（14.7）附近時，氧化）附近時，氧化-還原反應達到平衡，還原反應達到平衡， CO、HC和和NOx的排放同時的排放同時達到最低。達到最低。 如果在三元催化轉換器之后再連接一個氧化催化轉換器，排氣管中未如果在三元催化轉換器之后再連接一個氧化催化轉換器，排氣管中未被氧化的被氧化的CO和和HC繼續(xù)與供入的二次空氣進行氧化反應，進一步降低繼續(xù)與供入的二次空氣進行氧化反應，進一步降低CO和和HC排放。排放。9（1）催化轉換器不能使用加鉛

11、汽油，會使催化劑失效；）催化轉換器不能使用加鉛汽油，會使催化劑失效；（2）催化轉換器僅在溫度超過）催化轉換器僅在溫度超過350 C才起作用，因此，才起作用，因此，催化轉換器催化轉換器都安裝在溫度較高的排氣歧管后面附近都安裝在溫度較高的排氣歧管后面附近；（3）混合氣空燃比必須在）混合氣空燃比必須在14.7附近。混合氣過濃或氣缸缺火，都會附近?；旌蠚膺^濃或氣缸缺火，都會使轉換器過熱。使轉換器過熱。注意事項注意事項氧化催化轉換器氧化催化轉換器三元催化轉換器三元催化轉換器10（4）排氣再循環(huán)（）排氣再循環(huán)（EGR）系統(tǒng)）系統(tǒng) 廢氣再循環(huán)是指把發(fā)動機排出的部分廢氣回送到進氣管，并與新鮮混廢氣再循環(huán)是指把

12、發(fā)動機排出的部分廢氣回送到進氣管，并與新鮮混合氣一起進入氣缸。由于廢氣中含有大量的合氣一起進入氣缸。由于廢氣中含有大量的CO2，不參與燃燒，卻吸收了，不參與燃燒，卻吸收了大量的熱，因此，降低了最高燃燒溫度，又使混合氣中氧的成份降低，因大量的熱，因此，降低了最高燃燒溫度，又使混合氣中氧的成份降低，因此減少了此減少了NOx排放。排放。進氣管進氣管排氣管排氣管11 廢氣再循環(huán)使發(fā)動機動力性能和經(jīng)濟性能下降，尤其是廢氣再循環(huán)使發(fā)動機動力性能和經(jīng)濟性能下降，尤其是 廢氣再循廢氣再循環(huán)過多，會影響發(fā)動機怠速、低轉速小負荷、暖機工況的運轉穩(wěn)定性，環(huán)過多，會影響發(fā)動機怠速、低轉速小負荷、暖機工況的運轉穩(wěn)定性，

13、因此，必須根據(jù)發(fā)動機工況的變化控制廢氣再循環(huán)率（參與廢氣再循因此，必須根據(jù)發(fā)動機工況的變化控制廢氣再循環(huán)率（參與廢氣再循環(huán)的廢氣比例）。環(huán)的廢氣比例）。1、在、在暖機期間或怠速暖機期間或怠速時，時，NOx生成量不多，為了保持發(fā)動機運轉生成量不多，為了保持發(fā)動機運轉的穩(wěn)定性，不進行排氣再循環(huán)。的穩(wěn)定性，不進行排氣再循環(huán)。2、在、在全負荷或高轉速全負荷或高轉速下工作時，為了使發(fā)動機有足夠的動力性，下工作時，為了使發(fā)動機有足夠的動力性，也不進行排氣再循環(huán)。也不進行排氣再循環(huán)。 12 現(xiàn)代轎車發(fā)動機排氣再循環(huán)（現(xiàn)代轎車發(fā)動機排氣再循環(huán)（EGR）系統(tǒng)由電腦控制，主要由廢氣再）系統(tǒng)由電腦控制，主要由廢氣再

14、循環(huán)閥（循環(huán)閥（EGR閥）控制廢氣再循環(huán)的廢氣量。而閥）控制廢氣再循環(huán)的廢氣量。而EGR閥的開度大小由電閥的開度大小由電磁閥和真空調節(jié)閥控制作用在磁閥和真空調節(jié)閥控制作用在EGR閥上真空膜片室內的進氣管真空度大小，閥上真空膜片室內的進氣管真空度大小，改變膜片的位置，就改變了改變膜片的位置，就改變了EGR閥的開度大小，從而改變了廢氣再循環(huán)的閥的開度大小，從而改變了廢氣再循環(huán)的廢氣量。廢氣量。 電子控制電子控制EGR系統(tǒng)系統(tǒng)131.1.汽油蒸汽汽油蒸汽 冷凝冷凝 稀釋機油稀釋機油 機油變質機油變質2.2.廢氣中水蒸氣和二氧化硫廢氣中水蒸氣和二氧化硫 冷凝冷凝 機油泡沫機油泡沫 破壞機油供給破壞機油

15、供給3.3.廢氣中二氧化硫廢氣中二氧化硫 遇水遇水 亞硫酸亞硫酸 遇氧遇氧 硫酸硫酸 機件腐蝕機件腐蝕4.4.廢氣進入廢氣進入 曲軸箱壓力增大曲軸箱壓力增大 機油泄露機油泄露（5）曲軸箱通風及汽油蒸發(fā)控制系統(tǒng)）曲軸箱通風及汽油蒸發(fā)控制系統(tǒng) 發(fā)動機工作時，有部分可燃混合氣和燃燒產(chǎn)物經(jīng)活塞環(huán)由氣缸發(fā)動機工作時，有部分可燃混合氣和燃燒產(chǎn)物經(jīng)活塞環(huán)由氣缸竄入曲軸箱內（曲軸箱竄氣）。當發(fā)動機在低溫下運行時，還可能有竄入曲軸箱內（曲軸箱竄氣）。當發(fā)動機在低溫下運行時，還可能有液態(tài)燃油漏入曲軸箱內。這將導致潤滑油變質，造成機件腐蝕或銹蝕液態(tài)燃油漏入曲軸箱內。這將導致潤滑油變質，造成機件腐蝕或銹蝕，并且對大氣

16、環(huán)境，并且對大氣環(huán)境HC等氣體的污染。等氣體的污染。14曲軸箱通風裝置曲軸箱通風裝置一、功用：一、功用：a.防止曲軸箱內氣壓過高，防止曲軸箱內氣壓過高，機油滲漏；機油滲漏；b.把滲入曲軸箱油蒸氣把滲入曲軸箱油蒸氣引入氣缸內燃燒；引入氣缸內燃燒；c.防止油蒸氣稀釋機油而防止油蒸氣稀釋機油而變質。變質。15通風方式通風方式自然通風：從曲軸箱內抽出的氣體直接導入大氣中去。自然通風：從曲軸箱內抽出的氣體直接導入大氣中去。強制通風：用進氣管的真空將曲軸箱內抽出的氣體導入發(fā)動機進氣管道中。強制通風：用進氣管的真空將曲軸箱內抽出的氣體導入發(fā)動機進氣管道中。自然通風自然通風強制通強制通風風16為了在發(fā)動機高、

17、低負荷工況下都能使曲軸箱內壓力穩(wěn)定（低為了在發(fā)動機高、低負荷工況下都能使曲軸箱內壓力穩(wěn)定（低負荷時漏氣量少，高負荷時漏氣量大），需要曲軸箱強制通風負荷時漏氣量少，高負荷時漏氣量大），需要曲軸箱強制通風(Positive Crankcase Ventilation，PCV)系統(tǒng)。系統(tǒng)。強制式曲軸箱通風裝置就是防止曲軸箱內碳氫燃料蒸汽和燃燒強制式曲軸箱通風裝置就是防止曲軸箱內碳氫燃料蒸汽和燃燒產(chǎn)物排放到大氣中的凈化裝置。產(chǎn)物排放到大氣中的凈化裝置。曲軸箱強制通風系統(tǒng)將漏到曲軸箱內的汽油蒸汽和廢氣引導到曲軸箱強制通風系統(tǒng)將漏到曲軸箱內的汽油蒸汽和廢氣引導到發(fā)動機的進氣系統(tǒng)，吸入氣缸內燒掉，大大減少了

18、發(fā)動機的廢發(fā)動機的進氣系統(tǒng)，吸入氣缸內燒掉，大大減少了發(fā)動機的廢氣排放量。氣排放量。 17曲軸箱通風裝置工作演示曲軸箱通風裝置工作演示18PCV閥閥 強制式曲軸箱通風強制式曲軸箱通風裝置最重要的控制元件裝置最重要的控制元件是是PCVPCV閥，其功用是根閥，其功用是根據(jù)發(fā)動機工況的變化自據(jù)發(fā)動機工況的變化自動調節(jié)進入氣缸的曲軸動調節(jié)進入氣缸的曲軸箱內氣體的數(shù)量。箱內氣體的數(shù)量。 節(jié)氣門下方的真空度節(jié)氣門下方的真空度19發(fā)動機不工作時發(fā)動機不工作時PCV閥的開度閥的開度 當發(fā)動機不工作時，當發(fā)動機不工作時，PCV閥中的彈簧閥中的彈簧2將其中的錐形閥將其中的錐形閥3壓在閥座壓在閥座4上，關上，關閉了

19、曲軸箱與進氣管的通路。閉了曲軸箱與進氣管的通路。發(fā)動機在怠速或減速時發(fā)動機在怠速或減速時PCV閥的開度閥的開度 在怠速或減速時，進氣管真空度很大，在怠速或減速時，進氣管真空度很大，克服彈簧力把錐形閥高高舉起，這時錐形克服彈簧力把錐形閥高高舉起，這時錐形閥與閥與PCV閥體之間只有很小的縫隙。閥體之間只有很小的縫隙。節(jié)氣門下方的真空度節(jié)氣門下方的真空度閥體閥體錐形閥錐形閥彈簧彈簧閥座閥座20部分節(jié)氣門開度時部分節(jié)氣門開度時PCV閥的開度閥的開度 進氣管真空度比怠速時小，在彈簧的作用進氣管真空度比怠速時小，在彈簧的作用下錐形閥與下錐形閥與PCV閥體之間的縫隙增大。由于竄閥體之間的縫隙增大。由于竄入曲軸箱的氣體較怠速時多，所以需要較大的入曲軸箱的氣體較怠速時多，所以需要較大的PCV閥開度。閥開度。發(fā)動機在大負荷工作時發(fā)動機在大負荷工作時PCV閥的開度閥的開度 節(jié)氣門全開，進氣管真空度較小，彈簧將錐形閥進節(jié)氣門全開，進氣管真空度較小，彈簧將錐形閥進一步下壓，使一步下壓，使PCV閥的開度達到最大。此時，將產(chǎn)生閥的開度達到最大。此時，將產(chǎn)生更多的曲軸箱氣體，必須使更