內(nèi)燃機(jī)原理 第7章

內(nèi)燃機(jī)原理沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院動(dòng)力與能源工程學(xué)院徐讓書(shū)第7章

內(nèi)燃機(jī)污染物的生成與控制7.1概述7.2污染物的生成機(jī)理和主要影響因素7.3內(nèi)燃機(jī)的排放特性7.4內(nèi)燃機(jī)的排放控制7.5排放后處理7.6低排放燃料7.7排放測(cè)量和排放法規(guī)7.1

概述對(duì)大氣環(huán)境和人類健康影響最大的內(nèi)燃機(jī)排放物是一氧化碳、碳?xì)浠衔?、氮氧化物和微粒為了評(píng)定內(nèi)燃機(jī)對(duì)環(huán)境的污染程度或排放特性，常用下列指標(biāo)：(1)排放物體積分?jǐn)?shù)和質(zhì)量濃度單位排氣體積中排放污染物的體積，稱為排放物的體積分?jǐn)?shù)，通常以%和10-6（百萬(wàn)分比）表示質(zhì)量濃度常用mg/m3等計(jì)量(2)質(zhì)量排放量運(yùn)轉(zhuǎn)單位時(shí)間、按某標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行一次測(cè)試或車輛按規(guī)定的工況組合行駛后折算到單位里程的污染物排放量。質(zhì)量排放量用g/h、g/測(cè)試或g/km等單位表示(3)比排放量?jī)?nèi)燃機(jī)每作單位功所排放的污染物質(zhì)量，用g/(kW·h)作單位表示，當(dāng)然可以更客觀地評(píng)價(jià)內(nèi)燃機(jī)的排放性能。這個(gè)指標(biāo)與燃油消耗率類似，也可以稱為污染物排放率第7章

內(nèi)燃機(jī)污染物的生成與控制7.1概述7.2污染物的生成機(jī)理和主要影響因素7.3內(nèi)燃機(jī)的排放特性7.4內(nèi)燃機(jī)的排放控制7.5排放后處理7.6低排放燃料7.7排放測(cè)量和排放法規(guī)7.2

污染物的生成機(jī)理和主要影響因素一、一氧化碳控制CO排放量的主要因素是可燃混合氣的過(guò)量空氣系數(shù)φa汽油機(jī)全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)特別是冷起動(dòng)時(shí)，混合氣是濃的，φa可小到0.8甚至更低，CO排放量很大。發(fā)動(dòng)機(jī)加速時(shí)如果加濃過(guò)多，或者減速時(shí)不斷油，即在瞬態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)工況下供油量控制不精確，會(huì)導(dǎo)致CO排放量劇增柴油機(jī)總是在稀混合氣下運(yùn)轉(zhuǎn)，CO排放量要比點(diǎn)燃機(jī)低得多，只有在負(fù)荷很大接近冒煙界限時(shí)才急劇增加二、未燃碳?xì)浠衔稂c(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)未燃HC的生成與排放有三個(gè)渠道：1)燃燒過(guò)程中生成和掃氣2)曲軸箱的竄氣3)從汽油箱、化油器蒸發(fā)的汽油蒸氣柴油機(jī)排放的未燃HC完全由燃燒過(guò)程產(chǎn)生內(nèi)燃機(jī)燃燒排放HC的機(jī)理(一)點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)1.冷激效應(yīng)2.油膜和沉積物吸附3.容積淬熄4.碳?xì)浠衔锏暮笃谘趸?二)柴油機(jī)柴油機(jī)未燃HC的排放主要來(lái)自柴油噴注的外緣混合過(guò)度造成的過(guò)稀混合氣地區(qū)，結(jié)果造成柴油機(jī)怠速或小負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的HC排放高于全負(fù)荷工況噴油器的殘油腔容積火焰在壁面上淬熄也是柴油機(jī)HC排放的來(lái)源，特別是在冷起動(dòng)時(shí)，未燃HC以微粒狀排出，排氣冒“白煙”三、氮氧化物內(nèi)燃機(jī)排放的氮氧化物NOx主要是一氧化氮NO。從大氣氮生成NO的化學(xué)機(jī)理是澤耳多維奇機(jī)理。在化學(xué)當(dāng)量混合比（φa=1）附近，導(dǎo)致生成和消失NO的主要反應(yīng)為：Ο2←→2ΟN2+O←→NO+NO2+N←→NO+OOH+N←→NO+HNO的生成強(qiáng)烈地依賴溫度，當(dāng)反應(yīng)物溫度從2500K提高到2600K時(shí)，NO的生成速率幾乎翻一番。氧濃度提高也使NO生成量增加(一)點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)控制點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)NO排放量的主要因素1.空燃比的影響排量1.6L壓縮比9.4n=3000rpmPme=0.4MPa2.已燃?xì)怏w量的影響點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)n=1600rpm充氣系數(shù)0.5點(diǎn)火定時(shí)MBT車速48km/m點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)n=1400rpm空燃比14.5點(diǎn)火定時(shí)MBT3.點(diǎn)火定時(shí)的影響(二)柴油機(jī)柴油機(jī)氣缸內(nèi)達(dá)到的最高燃燒溫度也控制NOx的生成。預(yù)混合燃燒比例對(duì)NOx的生成有很大影響噴油較遲時(shí)φNO較低，因?yàn)樽罡呷紵郎囟容^低，但代價(jià)是燃油消耗率有所提高，排氣煙度增大再循環(huán)的廢氣也能降低柴油機(jī)已燃?xì)怏w的溫度，從而減小NO的排放量最佳扭矩點(diǎn)火提前角點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)n=1600rpm充氣系數(shù)0.5點(diǎn)火定時(shí)MBT四、微粒柴油機(jī)微粒排放量比汽油機(jī)大幾十倍。這種微粒由燃燒時(shí)生成的含碳粒子（碳煙）及其表面上吸附的多種有機(jī)物組成，后者稱為有機(jī)可溶成分（SOF）碳煙生成的條件是高溫和缺氧。柴油機(jī)混合氣極不均勻，局部缺氧導(dǎo)致碳煙的生成一般認(rèn)為碳煙形成的過(guò)程如下：燃油中烴分子在高溫缺氧的條件下發(fā)生部分氧化和熱裂解，生成各種不飽和烴類，如乙烯、乙炔及其較高的同系物和多環(huán)芳香烴。它們不斷脫氫、聚合成以碳為主的直徑2nm左右的碳煙核心氣相的烴和其他物質(zhì)在這個(gè)碳煙核心表面的凝聚，以及碳煙核心互相碰撞發(fā)生凝聚，使碳煙核心增大，成為直徑20~30nm的碳煙基元最后，碳煙基元經(jīng)過(guò)聚集作用堆積成直徑1μm以下的球團(tuán)狀或鏈狀聚集物燃燒器條件下預(yù)混合火焰中生成碳煙的溫度和過(guò)量空氣系數(shù)條件柴油機(jī)燃燒中生成碳煙和Nox的溫度和過(guò)量空氣系數(shù)條件a.預(yù)混合燃燒的混合氣狀態(tài)變化b.擴(kuò)散燃燒的混合氣狀態(tài)變化第7章

內(nèi)燃機(jī)污染物的生成與控制7.1概述7.2污染物的生成機(jī)理和主要影響因素7.3內(nèi)燃機(jī)的排放特性7.4內(nèi)燃機(jī)的排放控制7.5排放后處理7.6低排放燃料7.7排放測(cè)量和排放法規(guī)第3節(jié)

內(nèi)燃機(jī)的排放特性一、點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)1.穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，各種污染物排放量隨發(fā)動(dòng)機(jī)主要運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)即轉(zhuǎn)速n和平均有效壓力pme的變化稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的排放特性2.瞬態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)(1)冷起動(dòng)HC大量排放，NOx排放量很低(2)暖機(jī)過(guò)程CO和HC排放很高，NOx的排放隨溫度的提高逐漸增大CONOxHC2升4氣門(mén)汽油機(jī)(3)加速用化油器的汽油機(jī)有較高的CO和HC排放。汽油噴射的汽油機(jī)排放值與相應(yīng)的各穩(wěn)定工況點(diǎn)相似(4)減速化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)如果沒(méi)有特殊措施，形成過(guò)濃混合氣而造成較高的HC和CO排放。汽油噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物較少。新型化油器在減速時(shí)不再供油，情況也有改善加速減速二、柴油機(jī)1.穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)2.瞬態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)冷起動(dòng)時(shí)HC排放濃度高，表現(xiàn)為白煙加速過(guò)程對(duì)柴油機(jī)工作過(guò)程的影響小。渦輪增壓柴油機(jī)突加負(fù)荷時(shí)，渦輪增壓器響應(yīng)較慢，如果未采取專門(mén)措施，增壓柴油機(jī)常會(huì)加速冒黑煙柴油機(jī)減速時(shí)不噴油或只噴怠速所需的油量，排放問(wèn)題不大煙度HCNOx1.9升2氣門(mén)渦輪增壓中冷直噴柴油機(jī)排放特性CO三、汽油機(jī)與柴油機(jī)排放及其耐久特性的比較汽油機(jī)的污染物排放量都比柴油機(jī)高，尤以CO差別最大。汽油機(jī)與柴油機(jī)在大負(fù)荷下的NOx排放量在差不多的范圍內(nèi)變化第7章

內(nèi)燃機(jī)污染物的生成與控制7.1概述7.2污染物的生成機(jī)理和主要影響因素7.3內(nèi)燃機(jī)的排放特性7.4內(nèi)燃機(jī)的排放控制7.5排放后處理7.6低排放燃料7.7排放測(cè)量和排放法規(guī)第4節(jié)

內(nèi)燃機(jī)的排放控制一、點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)(一)曲軸箱排放物控制系統(tǒng)(二)蒸發(fā)排放物控制系統(tǒng)PCV閥流量特性不同來(lái)源對(duì)HC排放量的貢獻(xiàn)a.化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)b.汽油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)1-排氣2-加油損失3-熱浸損失4-晝夜損失(二)蒸發(fā)排放物控制系統(tǒng)汽油機(jī)電控燃油蒸發(fā)排放物控制系統(tǒng)1-電控單元2-清除空氣濾清器3-發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管4-電磁式清除閥5-泄漏檢測(cè)泵6-活性碳罐7-燃油箱(三)排氣再循環(huán)采用排氣再循環(huán)（EGR）能有效地降低點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)NOx排放，但全負(fù)荷用EGR使最大功率降低中等負(fù)荷用較大的EGR率使燃油消耗率增大，HC排放上升小負(fù)荷特別是怠速用EGR使燃燒不穩(wěn)定，甚至導(dǎo)致缺火應(yīng)用EGR的關(guān)鍵是控制EGR率a.真空控制EGR系統(tǒng)b.電控真空驅(qū)動(dòng)EGR系統(tǒng)c.閉環(huán)電控EGR系統(tǒng)1-真空驅(qū)動(dòng)EGR閥2-排氣管3-發(fā)動(dòng)機(jī)4-進(jìn)氣管5-溫度控制閥6-電控真空調(diào)節(jié)器7-電控單元8-EGR閥位置傳感器9-電磁式EGR閥雙膜片式EGR閥帶閥位傳感器的線性位移電磁式EGR閥(四)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的其它低排放考慮1.冷起動(dòng)和暖機(jī)冷起動(dòng)時(shí)提高點(diǎn)火能量增大起動(dòng)機(jī)功率，盡量縮短起動(dòng)時(shí)間暖機(jī)時(shí)盡快提高混合氣、冷卻水和機(jī)油溫度2.怠速精確調(diào)整混合比提高怠速轉(zhuǎn)速（至800~1000rpm)改善燃油供給系統(tǒng)（特別是化油器）調(diào)整的一致性和耐久性3.混合氣形成和空燃比化油器式燃料供給系統(tǒng)不能滿足低排放要求空燃比的調(diào)整要考慮低排放的要求，特別是使用三元催化轉(zhuǎn)化器的要求采用采用分層燃燒技術(shù)，實(shí)現(xiàn)稀燃技術(shù)4.點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)火可靠，優(yōu)化定時(shí)車用汽油機(jī)在常用部分負(fù)荷下，點(diǎn)火提前角對(duì)燃油消耗率和NOx、HC排放的影響5.燃燒系統(tǒng)盡量使燃燒室緊湊，是改善動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和降低排放的一致要求。包括以下要素：(1)燃燒室形狀燃燒室形狀緊湊，燃燒過(guò)程完成得快，CO和HC排放下降；另一方面，燃燒快導(dǎo)致燃燒溫度升高，可能使Nox生成量增加。但是由于快速燃燒，可采用EGR技術(shù)和推遲點(diǎn)火等措施降低NOx，獲得動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和NOx的最佳平衡緊湊型燃燒室有半球形、帳篷形燃燒室S/D=1.0~1.1的稍長(zhǎng)行程結(jié)構(gòu)有利于設(shè)計(jì)緊湊型燃燒室采用多氣門(mén)、渦輪增壓，增大發(fā)動(dòng)機(jī)功率，有利于改善經(jīng)濟(jì)性，也降低了比排放量(2)壓縮比較高的壓縮比對(duì)于改善動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和降低排放是有利的。但提高壓縮比受到爆震的限制。電子控制點(diǎn)火系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)可以設(shè)計(jì)較高的壓縮比，當(dāng)發(fā)生爆震時(shí)，電子控制系統(tǒng)可以根據(jù)爆震傳感器的信號(hào)適當(dāng)推遲點(diǎn)火而避免爆震(3)火花塞位置將火花塞布置在燃燒室中央，縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x，快速完成燃燒(4)活塞組設(shè)計(jì)活塞頭部和氣缸之間的間隙是HC排放的重要來(lái)源二、柴油機(jī)降低微粒和碳煙排放與改善柴油機(jī)燃燒過(guò)程是完全一致的，不過(guò)NOx排放往往與之矛盾，這為柴油機(jī)的排放控制造成特殊的困難柴油機(jī)排氣中富氧條件下的NOx催化劑尚在研究開(kāi)發(fā)中，目前尚無(wú)成功的催化劑可用，在保持柴油機(jī)良好性能的同時(shí)減少NOx的生成，是目前面臨的重大技術(shù)挑戰(zhàn)柴油機(jī)造成污染物排放的根本原因在于油氣混合不好?；旌喜缓脤?dǎo)致既有局部缺氧，使碳煙大量生成，同時(shí)也存在很多φa=1.0~1.1的高NOx生成區(qū)(一)燃燒方式和燃燒室形狀直噴式柴油機(jī)的HC和NOx排放量大于非直噴機(jī)就包括碳煙和SOF在內(nèi)的微粒排放量來(lái)說(shuō)，直噴式柴油機(jī)與非直噴式相差不大。非直噴機(jī)在部分負(fù)荷時(shí)的碳煙排放大于直噴機(jī)現(xiàn)代車用增壓柴油機(jī)不同燃燒方式排放的負(fù)荷特性的對(duì)比直噴式柴油機(jī)噴油系統(tǒng)的發(fā)展有下列趨勢(shì)1)提高噴油壓力，提高到150MPa以上，特別是低轉(zhuǎn)速時(shí)噴油壓力要保證2)增加噴孔數(shù)，減小孔徑。小型柴油機(jī)的孔徑已減小到0.2mm左右，重型車用柴油機(jī)的噴孔數(shù)已增加到8~9。3)可控的燃油噴射規(guī)律，如靴形噴射、二次噴射（預(yù)噴射加主噴射）4)根據(jù)柴油機(jī)工況優(yōu)化噴油定時(shí)。燃燒室設(shè)計(jì)對(duì)氣體流動(dòng)、油氣混合和燃燒有很大影響。從高性能、低排放的全面要求出發(fā)，可以總結(jié)出下列設(shè)計(jì)要點(diǎn)(1)燃燒室容積比燃燒室容積對(duì)氣缸余隙容積之比稱為燃燒室容積比。應(yīng)力求提高此容積比，為此，要避免采用短行程柴油機(jī)。(2)燃燒室口徑比盡量用口徑比較大的淺平燃燒室(dk/D=0.6~0.8)，配合小孔徑的多噴孔噴嘴。由于不需要強(qiáng)烈的渦流輔助混合，燃燒過(guò)程對(duì)轉(zhuǎn)速敏感性較低。(3)燃燒室形狀現(xiàn)在應(yīng)用最廣的仍是直邊不縮口的ω形燃燒室，它的發(fā)展動(dòng)向?yàn)椋?)用縮口燃燒室加強(qiáng)燃燒室口部的氣體湍流，促進(jìn)擴(kuò)散混合和燃燒。2)燃燒室底部中央的凸起適當(dāng)加大，以進(jìn)一步提高空氣的利用率。3)用帶圓角的方形或五瓣梅花形代替圓形燃燒室，加強(qiáng)燃燒室中的微觀湍流，加速燃燒。(4)壓縮比傳統(tǒng)的觀點(diǎn)是根據(jù)冷起動(dòng)條件選擇壓縮比，壓縮比過(guò)高導(dǎo)致機(jī)械負(fù)荷過(guò)高。適當(dāng)提高柴油機(jī)壓縮比可降低HC和CO排放，并結(jié)合推遲噴油獲得動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性能與NOx排放之間較好的折中(二)噴油系統(tǒng)1.使用短油管的單體泵是直列柱塞泵與泵噴嘴之間的良好折中共軌噴油系統(tǒng)，可以較好解決噴油壓力隨轉(zhuǎn)速降低而降低這個(gè)問(wèn)題2.噴油器高性能、低排放的高速柴油機(jī)所用的噴油器，尺寸越來(lái)越小，為氣缸蓋的優(yōu)化布置創(chuàng)造了更大的余地：從φ25mm、φ21mm的S形噴油器，到φ17mm的P形噴油器，發(fā)展到最小的φ9mm的鉛筆形噴油器為了實(shí)現(xiàn)先緩后急的燃油噴射率規(guī)律，以降低柴油機(jī)的NOx排放和燃燒噪聲，雙彈簧噴油器得到應(yīng)用(三)氣流組織和多氣門(mén)技術(shù)柴油機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是提高噴油壓力，降低進(jìn)氣渦流強(qiáng)度，以減小進(jìn)氣（壓力）損失，配合多孔數(shù)、小孔徑噴油器來(lái)獲得良好的混合氣4氣門(mén)技術(shù)在小缸徑直噴柴油機(jī)上成功應(yīng)用。進(jìn)、排氣門(mén)的總流通截面積大，且噴油器可垂直布置在氣缸軸線上6缸、10L排量、4氣門(mén)增壓重型車用柴油機(jī)實(shí)現(xiàn)低排放和高經(jīng)濟(jì)性的技術(shù)措施(四)柴油機(jī)的排氣再循環(huán)柴油機(jī)排氣中氧含量比汽油機(jī)高，允許并需要較大的EGR率來(lái)降低NOx的排放。直噴式柴油機(jī)的EGR率可以超過(guò)40%，非直噴式可達(dá)到25%柴油機(jī)所用EGR系統(tǒng)與汽油機(jī)類似。在增壓柴油機(jī)中，再循環(huán)廢氣一般流到增壓器后的進(jìn)氣管中。為防止增壓壓力大于排氣壓力時(shí)再循環(huán)廢氣的倒流，要在EGR閥前加一個(gè)單向閥，以便利用排氣脈沖進(jìn)行EGR把再循環(huán)的廢氣冷卻，采用所謂冷EGR，可以提高降低NOx排放效果為防止柴油機(jī)采用EGR后磨損加劇，應(yīng)選用高質(zhì)量潤(rùn)滑油和低硫柴油(五)增壓提高渦輪增壓器的效率可增大空氣供給量，用比較大的過(guò)量空氣系數(shù)組織燃燒，使盡可能少的燃料缺氧裂解，降低碳煙排放，同時(shí)使最高燃燒溫度不致過(guò)高，抑制NOx的增加。廣泛應(yīng)用空-空中冷器把增壓空氣溫度降到50C左右，可以有效地抑制NOx排放(六)噴油定時(shí)控制噴油定時(shí)是控制柴油機(jī)排放的重要手段。保證最佳動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的噴油定時(shí)，除了造成較大燃燒噪聲外，還導(dǎo)致較高的NOx排放。所以，現(xiàn)代車用柴油機(jī)常采用推遲噴油的措施，以改善噪聲和NOx排放，但這時(shí)往往導(dǎo)致碳煙和微粒排放增加第7章

內(nèi)燃機(jī)污染物的生成與控制7.1概述7.2污染物的生成機(jī)理和主要影響因素7.3內(nèi)燃機(jī)的排放特性7.4內(nèi)燃機(jī)的排放控制7.5排放后處理7.6低排放燃料7.7排放測(cè)量和排放法規(guī)第5節(jié)

排氣后處理一、三效催化轉(zhuǎn)換器它的主要化學(xué)反應(yīng)如下：2CO+O2—→2CO2

CO+H2O—→CO2+H2

2CxHy+(2x+0.5y)O2—→yH2O+2xCO2

2NO+2CO—→2CO2+N2

2NO+2H2—→2H2O+N2

2CxHy+(2x+0.5y)NO—→0.5yH2O+xCO2+(x+0.25y)N2

NO+2.5H2—→NH3+H2O三效催化轉(zhuǎn)換器同時(shí)凈化三種排放物的效果，只有在化學(xué)當(dāng)量燃燒，也就是過(guò)量空氣系數(shù)φa=1時(shí)才能實(shí)現(xiàn)溫度對(duì)催化劑的轉(zhuǎn)化效率有很大影響。一般稱轉(zhuǎn)化效率為50%所對(duì)應(yīng)的溫度為催化劑的起燃溫度。一般三效催化劑對(duì)各種污染物的起燃溫度在220~270C之間。在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)與暖機(jī)時(shí)，催化劑溫度很低，凈化效能很差對(duì)車用三效催化劑的要求為起燃溫度低；有較高的儲(chǔ)氧能力，以補(bǔ)償φa的波動(dòng)；耐高溫，不易熱老化；對(duì)雜質(zhì)不敏感，不易中毒；盡量不產(chǎn)生H2S、NH3等物質(zhì)；成本合理三元催化劑理論空燃比NO1012141618空燃比COHCCONOHC氧傳感器輸出有三元催化劑無(wú)三元催化劑理論空燃比10121416空燃比HCCONO凈化率%100708090有無(wú)三元催化劑時(shí)的排氣中CO、HC和NOx濃度的對(duì)比三元催化反應(yīng)器轉(zhuǎn)化效率與空燃比的關(guān)系二、柴油機(jī)排氣微粒捕集器第7章

內(nèi)燃機(jī)污染物的生成與控制7.1概述7.2污染物的生成機(jī)理和主要影響因素7.3內(nèi)燃機(jī)的排放特性7.4內(nèi)燃機(jī)的排放控制7.5排放后處理7.6低排放燃料7.7排放測(cè)量和排放法規(guī)第6節(jié)低排放燃料一、燃料成分對(duì)內(nèi)燃機(jī)排放的影響二、石油燃料的改善三、代用燃料與排放第7章

內(nèi)燃機(jī)污染物的生成與控制7.1概述7.2污染物的生成機(jī)理和主要影響因素7.3內(nèi)燃機(jī)的排放特性7.4內(nèi)燃機(jī)的排放控制7.5排放后處理7.6低排放燃料7.7排放測(cè)量和排放法規(guī)第7節(jié)

排放測(cè)量與排放法規(guī)一、內(nèi)燃機(jī)排氣污染物的測(cè)量1.取樣系統(tǒng)一般排氣成分分析儀器都是測(cè)量該成分在排氣中的濃度，然后根據(jù)排氣流量算出該成分的總排放量。這在內(nèi)燃機(jī)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下比較容易實(shí)現(xiàn)在非穩(wěn)定狀態(tài)下，理論上可把所測(cè)得的濃度曲線和排氣流量曲線對(duì)時(shí)間積分計(jì)算總量，但實(shí)際上誤差很大于是采用了測(cè)量平均值的方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。最直觀的辦法就是把一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試循環(huán)中的所有排氣收集到氣袋里，然后測(cè)量濃度和氣量，算出循環(huán)的總排放量。這種方法需要很大的氣袋來(lái)收集排氣，很不方便現(xiàn)在，世界各國(guó)的排放法規(guī)都規(guī)定用定容取樣（CVS）系統(tǒng)取樣CVS系統(tǒng)的總流量用下列辦法之一確定一是計(jì)量一個(gè)容積式泵的總轉(zhuǎn)數(shù)（PDP系統(tǒng)），只要泵轉(zhuǎn)速一定，總流量就不變二是讓稀釋排氣流過(guò)一個(gè)處于臨界流動(dòng)狀態(tài)的文杜里管，只要文杜里管一定，總流量就不變2.氣體成分的測(cè)量原理(1)不分光紅外分析儀（NDIR）(2)化學(xué)發(fā)光分析儀（CLD）化學(xué)發(fā)光分析儀的原理1-反應(yīng)室2-臭氧發(fā)生器3-催化轉(zhuǎn)化器4-光電倍增管檢測(cè)器5-轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)6-信號(hào)放大器7-氣樣入口8-氧入口9-反應(yīng)室出口不分光紅外分析儀的原理1-紅外光源2-截光盤(pán)3、8-濾波室4-參比室5-檢測(cè)器6-電容器薄膜7-氣樣室(3)氫火焰離子化分析儀（FID）(4)氣相色譜儀（GC）(5)順磁分析儀氫火焰離子化分析儀1-例子收集器2-燃燒嘴3-助燃空氣入口4-H2和待測(cè)氣體入口5-空氣分配柵6-信號(hào)放大器氣相色譜儀示意圖1-式樣注入口2-載氣入口3-色譜柱4-溫控槽5-檢測(cè)器6-氣體出口7-色譜圖記錄儀氧順磁分析儀原理1-環(huán)行室2-氣樣中的氧3-氣樣4-電熱絲5-玻璃管6-永久磁鐵3.柴油機(jī)排氣微粒的測(cè)量和分析(1)微粒的質(zhì)量測(cè)量(2)微粒成分分析1)熱解質(zhì)量分析法（TG）2)索氏萃取法（SE）(3)煙度測(cè)量1)濾紙式煙度計(jì)2)消光式煙度計(jì)二、內(nèi)燃機(jī)排放法規(guī)為控制汽車的有害排放物對(duì)大氣環(huán)境的污染，從60年代開(kāi)始，世界各國(guó)及地區(qū)相繼以法規(guī)形式對(duì)車用內(nèi)燃機(jī)排放物予以強(qiáng)制性限制目前，各國(guó)排放法規(guī)中對(duì)排放測(cè)試裝置、取樣方法、分析儀器等方面，大都取得了一致，但測(cè)試規(guī)范（車輛的行駛工況或內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)工況組合方案）和排放量限值仍有很大差