車用發(fā)動機構造與原理：第13章 內燃機的污染與控制

1、12022/9/13第十三章 內燃機的污染與控制車用發(fā)動機構造與原理2022/9/132本章基本內容13.1 概述13.2 汽油機主要污染物及生成機理13.3 柴油機主要污染物及生成機理13.4 汽油機排放控制技術13.5 柴油機排放控制技術13.6 排放測量與排放法規(guī)2022/9/13313.1 概述一. 汽車污染的三個主要來源CO、HC、NOx、碳煙、SO2、鉛化物。1排氣管排出的廢氣2曲軸箱竄氣HC3從油箱、油管接頭等處蒸發(fā)的汽油蒸汽HC二. 有害排放污染物的危害1CO極易與血紅細胞結合，阻止人體血液中的血紅素與氧的結合；2022/9/13413.1 概述NO，NO2 刺激人眼粘膜，嚴重

2、時還會引起肺氣腫；2NOx3HC對人眼和呼吸系統(tǒng)均有刺激作用；4HC、NOx在一定地理、溫度、氣象條件下，經強烈的陽光照射，會發(fā)生光化學反應，生成O3、醛類為主的過氧化物，光化學煙霧。5碳煙粘附SO2等，對人和動物的呼吸道極為有害。6鉛化物損害造血功能，對消化系統(tǒng)和神經系統(tǒng)也有刺激。2022/9/13513.2 汽油機主要污染物及生成機理1汽油機排放污染物的來源CO、HC、NOx一. 汽油機排放污染物的來源2022/9/1361HC20%來自燃油系統(tǒng)與燃油箱的蒸發(fā)；2025%來自曲軸箱竄氣；55%來自尾氣； （1）汽缸激冷面的存在； （2）燃料不完全燃燒； （3）二沖程汽油機的掃氣；2CO燃料

3、燃燒的中間產物，空氣量不足或混合氣不均勻。3NOX高溫富氧高溫下的滯留時間一. 汽油機排放污染物的來源13.2 汽油機主要污染物及生成機理2022/9/137二. 影響汽油機排氣污染的主要因素1汽油機設計參數(shù)對排氣污染的影響a（過量空氣系數(shù)）轉速與負荷的影響點火時刻的影響燃燒室的影響2汽油機運轉狀態(tài)對排氣污染的影響怠速：CO，HC加速：HC，NOx減速：3斷火HC13.2 汽油機主要污染物及生成機理2022/9/13813.3 柴油機主要污染物及生成機理一. 柴油機排放污染物的來源1HC燃燒環(huán)節(jié)產生，柴油機HC排放相對汽油機比較低； （1）燃燒室內存在太稀和太濃的混合氣； （2）噴油器殘油腔容

4、積的存在； （3）油膜蒸發(fā)型燃燒室柴油機的冷啟動；2CO燃料燃燒的中間產物，混合不均勻。3NOX高溫、富氧、高溫下的滯留時間。4碳煙高溫、缺氧；熱裂解、碳凝聚。2022/9/13913.3 柴油機主要污染物及生成機理二. 過量空氣系數(shù)對柴油機排放污染物的影響2022/9/131013.3 柴油機主要污染物及生成機理三. 燃燒對柴油機排放污染物的影響2022/9/131113.4 汽油機排放控制技術一. 機內凈化措施1調溫進氣系統(tǒng)原理：將5%20%廢氣引入進氣管，沖淡混合氣，降低燃燒速度，降低燃燒溫度，減少NOx。實施過程：在怠速、暖機及全負荷時，不進行廢氣再循環(huán)。3廢氣再循環(huán)（EGR）2點火系

5、統(tǒng)凈化措施2022/9/131213.4 汽油機排氣污染的凈化措施二. 機外凈化措施1催化轉換器空氣泵入排氣歧管，HCCOO2CO2+H2O2空氣噴射裝置NOxO2N2，O2HCCOCO2+H2O條件： 理論空燃比； 一定的溫度； 無斷火； 無鉛汽油3強制曲軸箱通風（PCV）4汽油蒸發(fā)控制（EEC）20%HC來自汽油蒸發(fā)，活性碳罐吸附HC。 將曲軸箱內的氣體吸入進氣歧管，重新燃燒，減少HC2022/9/131313.4 汽油機排氣污染的凈化措施三. 排放診斷系統(tǒng)1車載排放診斷系統(tǒng)（OBD）的概念排氣催化轉換器的監(jiān)測；氧傳感器的監(jiān)測；燃油噴射系統(tǒng)的監(jiān)測；點火系統(tǒng)失火監(jiān)測；廢氣再循環(huán)監(jiān)測；二次空氣

6、系統(tǒng)監(jiān)測；油箱通風系統(tǒng)監(jiān)測。2OBD所包含的功能通過電子控制單元，監(jiān)測汽車排放控制系統(tǒng)部件在運行過程中的性能變化，及時判斷故障和故障處理。2022/9/131413.5 柴油機排放控制技術一. 燃燒系統(tǒng)的改善措施1不同燃燒室對柴油機排放的影響2燃燒系統(tǒng)的改善措施直噴式燃燒室 NOx和HC的排放量偏高。分隔式燃燒室 碳煙的排放量偏高。（1）分隔式燃燒室調整主燃燒室和副燃燒室的容積比；減小電熱塞對氣流的干擾；減小噴油器安裝孔部位的流動死區(qū)。2022/9/131513.5 柴油機排放控制技術一. 燃燒系統(tǒng)的改善措施2燃燒系統(tǒng)的改善措施（2）直噴式燃燒室減少滯燃期內噴入的燃油量，控制NOx的生成；提高

7、噴射壓力，改善油氣混合，避免碳煙生成；充分利用剩余空氣在后燃期對碳煙進行氧化；控制燃油噴射速率，如靴型噴射、多次噴射；合理設計燃燒室形狀和噴油器孔徑數(shù)量。2022/9/131613.5 柴油機排放控制技術二. 供油系統(tǒng)的改善措施1噴油泵提高噴油泵的壓力；噴油規(guī)律可控；2噴油器減小噴油器殘余油腔容積；采用雙彈簧噴油器（靴型噴射）；3電子控制電控泵噴嘴和電控單體泵；高壓共軌；2022/9/131713.5 柴油機排放控制技術三. 氣流組織和多氣門技術在充量系數(shù)和進氣渦流之間進行折衷；四氣門的結構設計能合理布置噴油器；四. 柴油機廢氣再循環(huán)直噴式柴油機EGR率達到40%；廢氣渦輪增壓柴油機加裝單向閥

8、；五. 柴油機排氣后處理1微粒捕集器（DPF）2022/9/131813.5 柴油機排放控制技術五. 柴油機排氣后處理2連續(xù)再生系統(tǒng)（CRT）2NO+O2=2NO2NO2+C=NO+CONO2+CO=NO+CO23氧化催化器（DOC）氧化HC和CO，消除微粒中的部分有機成分。4選擇性催化還原技術（SCR）CO(NH2)2 NH32NH3+NO+NO2=2N2+3H2O2022/9/131913.6 汽車排放法規(guī)簡介一. 排放測試方法1怠速法發(fā)動機怠速時，將探頭插入排氣管，一般僅測量CO和HC的排放。適合環(huán)保部門或汽修廠進行監(jiān)測。優(yōu)點：簡便易行，測試裝置價格便宜和便于攜帶，檢測時間短。缺點：測量

9、結果缺乏全面代表性，測量精度較低。2工況法將汽車發(fā)動機在一個測試循環(huán)中排出的廢氣經稀釋后收集起來，用廢氣分析儀測量出廢氣濃度并推算出每次測試或每公里平均的有害物排放量。優(yōu)點：檢測結果較全面地反映汽車排放水平，可測量多種廢氣排放成分。缺點：測試系統(tǒng)復雜，試驗設備昂貴。2022/9/132013.6 汽車排放法規(guī)簡介二. 工況法測試系統(tǒng)采用ECE+EUDC循環(huán)的主要國家和地區(qū)：中國、新加坡、馬來西亞、泰國、沙特、土耳其、匈牙利、波蘭、俄羅斯等。采用美國FTP-75循環(huán)的主要國家和地區(qū)：加拿大、阿根廷、巴西、智利、墨西哥、新西蘭、韓國等。1轉鼓試驗臺2廢氣稀釋和采樣系統(tǒng)3廢氣分析儀三. 測試循環(huán)1歐洲聯(lián)盟測試循環(huán)2美國聯(lián)邦測