第六章發(fā)動機有害排放物的控制.ppt

1、第六章發(fā)動機有害排放物的控制,（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對人的呼吸道有害。,以活塞式內(nèi)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(CO)、碳氫化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)和微粒。,排氣凈化裝置,僅涉及發(fā)動機的機外凈化裝置，有： （1）恒溫進氣空氣濾清器 （2）二次空氣噴射系統(tǒng) （3）催化轉(zhuǎn)換器 （4）排氣再循環(huán)系統(tǒng) （5）曲軸箱通風及汽油蒸發(fā)控制系統(tǒng) （6）柴油機微粒過濾,（1）恒溫進氣空氣濾清器 也稱進氣溫度自動調(diào)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。,為什么要

2、進行進氣溫度調(diào)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)動機冷起動后，向發(fā)動機供給熱空氣，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。,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。 雙金屬進氣溫度傳感器4在環(huán)境溫度低于30C開啟，進氣管真空度經(jīng)真空軟管6作用到真空控制膜盒1，并吸引膜片2克服彈簧

3、3彈力向上，通過連桿帶動控制閥9將進氣導(dǎo)流管10關(guān)閉。此時，熱空氣管7打開，被排氣支管8加熱的熱空氣進入空氣濾清器。,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(dǎo)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（b）所示。,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(guān)閉，真空軟管與膜盒隔斷，膜片彈簧力使控制閥關(guān)閉熱空氣管，將進氣導(dǎo)流管完全打開，供入發(fā)動機的全部是環(huán)境空氣。見圖（c）所示。,（2）二次空氣噴射系統(tǒng) 二次空氣噴射系統(tǒng)的主要功用是在冷

4、起動時由ECU根據(jù)發(fā)動機溫度，控制來自空氣泵的新鮮空氣噴入排氣歧管或三元催化轉(zhuǎn)換器中，使排氣中的CO和HC進一步氧化或燃燒成為二氧化碳（CO2）和水（H2O），以控制尾氣中CO和HC 成分，同時，加快三元催化轉(zhuǎn)換器的升溫過程。,二次空氣噴射系統(tǒng)主要由空氣泵、內(nèi)部開關(guān)閥和單向閥等組成。空氣泵通常由發(fā)動機帶驅(qū)動，單向閥的功用是防止廢氣返回空氣泵。,（3）催化轉(zhuǎn)換器 催化轉(zhuǎn)換器安裝在排氣歧管之后、排氣消聲器之前的排氣管中。其作用是利用催化劑（通常是金屬鉑、鈀或銠）的作用將排氣中的CO、HC和NOx轉(zhuǎn)換為對人體無害的正常氣體。,催化轉(zhuǎn)換器有氧化催化轉(zhuǎn)換器和三元催化轉(zhuǎn)換器。氧化轉(zhuǎn)換器只將排氣中的CO、H

5、C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。三元催化轉(zhuǎn)換器可以同時降低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還原成氮氣（N2）和氧氣（O2），而CO和HC則被氧化為CO2和H2O。當空燃比在理論空燃比（14.7）附近時，氧化-還原反應(yīng)達到平衡， CO、HC和NOx的排放同時達到最低。,如果在三元催化轉(zhuǎn)換器之后再連接一個氧化催化轉(zhuǎn)換器，排氣管中未被氧化的CO和HC繼續(xù)與供入的二次空氣進行氧化反應(yīng)，進一步降低CO和HC排放。,（1）催化轉(zhuǎn)換器不能使用加鉛汽油，會使催化劑失效； （2）催化轉(zhuǎn)換器僅在溫度超過350C才起作用，因此，催化轉(zhuǎn)

6、換器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14.7附近?；旌蠚膺^濃或氣缸缺火，都會使轉(zhuǎn)換器過熱。,注意事項,氧化催化轉(zhuǎn)換器,三元催化轉(zhuǎn)換器,（4）排氣再循環(huán)（EGR）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NOx排放。,進氣管,排氣管,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)過多，會影響發(fā)動機怠速、低轉(zhuǎn)速小負荷、暖機工況的運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，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

7、再循環(huán)的廢氣比例）。,1、在暖機期間或怠速時，NOx生成量不多，為了保持發(fā)動機運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，不進行排氣再循環(huán)。 2、在全負荷或高轉(zhuǎn)速下工作時，為了使發(fā)動機有足夠的動力性，也不進行排氣再循環(huán)。,現(xiàn)代轎車發(fā)動機排氣再循環(huán)（EGR）系統(tǒng)由電腦控制，主要由廢氣再循環(huán)閥（EGR閥）控制廢氣再循環(huán)的廢氣量。而EGR閥的開度大小由電磁閥和真空調(diào)節(jié)閥控制作用在EGR閥上真空膜片室內(nèi)的進氣管真空度大小，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)的廢氣量。,電子控制EGR系統(tǒng),1.汽油蒸汽 冷凝 稀釋機油 機油變質(zhì) 2.廢氣中水蒸氣和二氧化硫 冷凝 機油泡沫 破壞機油供給 3.廢氣中二氧化硫

8、 遇水 亞硫酸 遇氧 硫酸 機件腐蝕 4.廢氣進入 曲軸箱壓力增大 機油泄露,（5）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)由氣缸竄入曲軸箱內(nèi)（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(nèi)。這將導(dǎo)致潤滑油變質(zhì)，造成機件腐蝕或銹蝕，并且對大氣環(huán)境HC等氣體的污染。,曲軸箱通風裝置,一、功用： a.防止曲軸箱內(nèi)氣壓過高，機油滲漏； b.把滲入曲軸箱油蒸氣引入氣缸內(nèi)燃燒； c.防止油蒸氣稀釋機油而變質(zhì)。,通風方式,自然通風：從曲軸箱內(nèi)抽出的氣體直接導(dǎo)入大氣中去。 強制通風：用進氣管的真空將曲軸箱內(nèi)抽出的氣體導(dǎo)入發(fā)動機進氣管道中。,自然通風,

9、強制通風,為了在發(fā)動機高、低負荷工況下都能使曲軸箱內(nèi)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(Positive Crankcase Ventilation，PCV)系統(tǒng)。 強制式曲軸箱通風裝置就是防止曲軸箱內(nèi)碳氫燃料蒸汽和燃燒產(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(nèi)的汽油蒸汽和廢氣引導(dǎo)到發(fā)動機的進氣系統(tǒng)，吸入氣缸內(nèi)燒掉，大大減少了發(fā)動機的廢氣排放量。,曲軸箱通風裝置工作演示,PCV閥,強制式曲軸箱通風裝置最重要的控制元件是PCV閥，其功用是根據(jù)發(fā)動機工況的變化自動調(diào)節(jié)進入氣缸的曲軸箱內(nèi)氣體的數(shù)量。,節(jié)氣門下方的真空度,發(fā)動機不工作時PCV閥的開度

10、 當發(fā)動機不工作時，PCV閥中的彈簧2將其中的錐形閥3壓在閥座4上，關(guān)閉了曲軸箱與進氣管的通路。,發(fā)動機在怠速或減速時PCV閥的開度 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，這時錐形閥與PCV閥體之間只有很小的縫隙。,部分節(jié)氣門開度時PCV閥的開度 進氣管真空度比怠速時小，在彈簧的作用下錐形閥與PCV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PCV閥開度。,發(fā)動機在大負荷工作時PCV閥的開度 節(jié)氣門全開，進氣管真空度較小，彈簧將錐形閥進一步下壓，使PCV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PCV閥開度最大。,PCV閥堵塞，會造成曲軸箱通風不暢 PCV軟管漏氣，會造成發(fā)動機怠速不穩(wěn) 若氣缸的密封性能良好，PCV系統(tǒng)應(yīng)該使曲軸箱內(nèi)的壓力略低于大氣壓力（才能形成強制通風的作用）,（6）柴油機微粒過濾,微粒是柴油機排放的突出問題。 對車用柴油機排氣微粒的處理，主要采用過濾法。 微粒過濾器的濾芯由