汽車的排放性

1、第四章第四章 汽車的排放性汽車的排放性汽車對大氣污染狀況及其控制性能，稱為排放性。n 主要學(xué)習(xí)：主要學(xué)習(xí)： 汽車的排放法規(guī)汽車的排放法規(guī) 新車排放法規(guī) 在用車排放法規(guī) 汽車的排放性及其影響因素汽車的排放性及其影響因素 CO、THC和和NOX的生成和污染的生成和污染 污染物生成的影響因素污染物生成的影響因素4.1 概述概述n汽車污染的三個(gè)主要來源汽車污染的三個(gè)主要來源1） 排氣管排出的廢氣排氣管排出的廢氣 CO、HC、NOx、碳煙、SO2、鉛化物2） 曲軸箱竄氣：HC3） 油箱、化油器、浮子室等處蒸發(fā)的汽油蒸汽： HC nCO： 無色無味有毒氣體，極易與血紅素結(jié)合，阻止血紅素和氧的結(jié)合。人吸入過

2、多的CO后，因缺氧而頭痛、頭暈等，嚴(yán)重時(shí)甚至死亡。n NOx： 是氮氧化物的總稱。刺激人眼粘膜，引起結(jié)膜炎、角膜炎，嚴(yán)重時(shí)還會引起肺氣腫。n HC: 對人眼及呼吸系統(tǒng)有刺激作用，對農(nóng)作物也有害。n HC和NOx在一定的地理、溫度、氣象條件下，經(jīng)強(qiáng)烈的陽光照射， 發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，生成以臭氧（O3）、醛類為主的過氧化產(chǎn)物，稱為光化學(xué)煙霧。臭氧有很強(qiáng)的毒性，醛類對眼及呼吸道有刺激作用。此外，還妨礙生物的正常生長。n炭煙 是柴油機(jī)排氣中的一種成分，往往粘附SO2等物質(zhì)，對人和動物的呼吸道極為有害。n鉛化物: 影響造血功能，對消化、神經(jīng)系統(tǒng)也有刺激。n排放凈化方式排放凈化方式n機(jī)內(nèi)凈化改善可燃混合氣的品

3、質(zhì)和燃燒狀況。n措施：n曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)裝置PCV：把竄氣強(qiáng)行導(dǎo)入發(fā)動機(jī)，曲軸箱通風(fēng)所需空氣由空濾器提供，降低HC排放。n燃油蒸氣排放控制裝置ECS ：利用碳罐收集和清除汽油蒸汽，停車時(shí)吸收蒸汽，工作時(shí)吸入進(jìn)氣系統(tǒng)。n進(jìn)氣加溫裝置EFES：在暖機(jī)期間把經(jīng)排氣加溫后的熱空氣送入進(jìn)氣管，調(diào)節(jié)進(jìn)氣溫度。 n廢氣再循環(huán)裝置EGR：將520的廢氣再引入燃燒室，降低燃燒溫度，降低NOx 。n空氣噴射裝置AIS：用空氣泵將空氣噴入排氣歧管中，使廢氣中的HC和CO轉(zhuǎn)化為CO2和H2O等無害物質(zhì)。 發(fā)動機(jī)的計(jì)算機(jī)控制：根據(jù)進(jìn)氣量確定基本噴油量，再根據(jù)其他傳感器（如冷卻液溫度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器等）信號等對噴油

4、量進(jìn)行修正，使發(fā)動機(jī)在各種運(yùn)行工況下均能獲得最佳濃度的混合氣，從而提高發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性。機(jī)外凈化機(jī)外凈化用外部附加裝置凈化排氣用外部附加裝置凈化排氣應(yīng)用催化轉(zhuǎn)化方法，使CO轉(zhuǎn)化為CO2，HC轉(zhuǎn)化為CO2和H2O ，NOX轉(zhuǎn)化為N2和O2 。4.2 汽車排放法規(guī)汽車排放法規(guī)4.2.1 新車排放法規(guī)新車排放法規(guī) 輕型汽車排放檢測方法和限值標(biāo)準(zhǔn)是GB18352.22001和GB18352.32005。只有通過排放測試，才允許投放市場。n試驗(yàn)方法 n試驗(yàn)設(shè)備1 司機(jī)助手儀，2 冷卻風(fēng)機(jī)， 3 底盤測功機(jī)滾筒， 4 被試汽車， 5 汽車排氣管， 6 取樣管路， 7 底盤測功機(jī)控制和數(shù)據(jù)采集

5、系統(tǒng)， 8 打印機(jī)，9 顯示器， 10 尾氣分析系統(tǒng)， 11 尾氣采集系統(tǒng)，12 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器n 限值標(biāo)準(zhǔn)國2限值標(biāo)準(zhǔn)國3和國4限值標(biāo)準(zhǔn)4.2.2 在用車排放法規(guī)在用車排放法規(guī)n輕型汽油車排放檢測方法和限值標(biāo)準(zhǔn)是GB182852005。n柴油車排放檢測方法和限值標(biāo)準(zhǔn)是和GB38472005。n汽車保有量迅速增長，機(jī)動車尾氣排放造成的空氣污染不斷加重，在大城市中尤為突出。據(jù)統(tǒng)計(jì)，北京等特大城市由汽車排放造成的大氣污染已占大氣總污染的50%以上。n有效控制汽車污染需要作好兩方面的工作。一是從新車開始就控制好污染物的排放水平，對新生產(chǎn)車的排放狀況進(jìn)行型式認(rèn)證檢測。二是對在用車作好排放監(jiān)管工作，實(shí)

6、行車輛排放的I/M制度，嚴(yán)格控制眾多的在用汽車的排放狀況。n前者是機(jī)動車低污染的前提條件，后者是保證車輛在正常的排放狀態(tài)下運(yùn)行。n汽油車汽油車ASM排放測試排放測試nASM（Acceleration Simulation Mode）試驗(yàn)方法nASM測試工況分為5025和2540兩個(gè)測試工況。n5025工況的含義是汽車以25km/h勻速行駛，加載功率是在此行駛速度下后備功率的50（RM/148）。n2540工況的含義是汽車以40km/h勻速行駛，加載功率是在此行駛速度下后備功率的25（RM/185）。n排放測試時(shí)，汽車行駛速度和加載功率一定，汽車處于“穩(wěn)態(tài)”受力過程，又稱為穩(wěn)態(tài)測試方法。 ASM

7、排放測試設(shè)備排放測試設(shè)備1.司機(jī)助手儀，2.發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)，3.冷卻風(fēng)機(jī)，4.空氣壓縮機(jī)，5.氣路，6.底盤測功機(jī)，7.被試汽車，8.取樣系統(tǒng)，9.操作臺，10.主控計(jì)算機(jī)，11.打印機(jī)，12.顯示器，13. 氣象卡，14. 五氣體分析儀 n汽油車簡易瞬態(tài)工況法排放檢測（汽油車簡易瞬態(tài)工況法排放檢測（IG195）n一種基于汽車排放總質(zhì)量的檢測方法。n先是怠速40秒，不采集排放數(shù)據(jù)，后是195秒的排放測試，行駛速度有怠速、加速、減速和勻速等工況，是一“瞬態(tài)”過程。n根據(jù)汽車的道路行駛阻力加載，較好地模擬了汽車在城市道路上的實(shí)際行駛狀況。 t，s40195v，km/h153250 IG195測試設(shè)備

8、1.司機(jī)助手儀，2.冷卻風(fēng)機(jī)，3.空氣壓縮機(jī)，4.底盤測功機(jī)，5.被試汽車，6.原始排放尾氣，7.環(huán)境空氣，8.集氣管，9.流量計(jì)，10.鼓風(fēng)機(jī)，11.數(shù)據(jù)雙向通訊，12.顯示器和打印機(jī)，13.操作臺、主控計(jì)算機(jī)、五氣體分析儀、氣象卡等 n 汽油車雙怠速法排放檢測雙怠速測試方法 0.7額定轉(zhuǎn)速 2500rpm 2500rpm 高低 怠速轉(zhuǎn)速 30s 15s 30s 15s 30s 測試設(shè)備：四氣體分析儀n柴油車加載減速工況法排氣煙度測試在柴油車達(dá)到某一檔位的最高車速后，進(jìn)行全負(fù)荷功率掃描過程中，應(yīng)用“加載”方法迫使汽車“減速”行駛，得到柴油車輪邊功率特性曲線。該方法模擬柴油車的實(shí)際工作狀況，較

9、之柴油車的自由加速煙度法可較準(zhǔn)確地檢測柴油車的實(shí)際煙度排放。先確定最大輪邊功率及其相應(yīng)車速；繼之以檢測最大輪邊功率時(shí)相應(yīng)車速（VelMaxHp）、90VelMaxHp和80VelMaxHp時(shí)的煙度排放狀況。只有當(dāng)測得的最大輪邊功率大于或等于制造廠規(guī)定的發(fā)動機(jī)的額定功率值的50，測得的最大發(fā)動機(jī)功率轉(zhuǎn)速不超過制造廠規(guī)定值的10%，三點(diǎn)煙度測試值都滿足煙度排放限值要求時(shí)，該車的煙度排放測試才判定為合格。 測試方法n其檢測設(shè)備和汽油車ASM尾氣排放檢測設(shè)備相近，不同之處是使用不透光煙度計(jì)取代五氣體分析儀。MaxHp80%VelMaxHpVelMaxHp90%VelMaxHpP, kWv, km/hn

10、 柴油車自由加速法排氣煙度測試測試方法先進(jìn)行3次自由加速操作（油門踏板踩到底），不采樣。再進(jìn)行3次自由加速操作，采樣。取后三次讀數(shù)的算術(shù)平均值作為所測煙度值。 1發(fā)動機(jī)怠速轉(zhuǎn)速，2發(fā)動機(jī)最高空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，3測試開始點(diǎn) 測試設(shè)備：不透光煙度計(jì)或?yàn)V紙煙度計(jì)4.3 汽車的排放性汽車的排放性4.3.1 CO的成因和影響因素的成因和影響因素n CO的成因的成因 燃油的化學(xué)成分是烴類CmHn，燃燒時(shí)： CmHn （m/2）O2mCO+（n/2）H2 有足夠O2時(shí)： 2H2O22H2O（水蒸氣） 2COO22CO2 CO2H2O（水蒸氣）H2CO2 當(dāng)空然比達(dá)到14.7：1時(shí)，理論上不應(yīng)產(chǎn)生CO。n CO生成的

11、影響因素生成的影響因素24681010141614.712CO %空然比空燃比的影響在空燃比達(dá)到14.7之前：空燃比升高CO下降，空燃比增加1， CO下降3。在空燃比達(dá)到14.7后，CO不完全消失，主要原因是：空氣和燃油混合不均勻，總體上是稀混合氣，局部有濃混合氣，導(dǎo)致CO生成。 在高溫時(shí)，燃燒生產(chǎn)的CO2和H2O有極小部分分解生產(chǎn)CO。 2CO22CO+O2 2H2O2H2O2 CO2H2COH2On負(fù)荷的影響n隨著車輛行駛阻力的增大，節(jié)氣門開度加大，發(fā)動機(jī)負(fù)荷增大，進(jìn)氣管真空度減小，進(jìn)氣歧管壓力增大。n發(fā)動機(jī)在小負(fù)荷和大負(fù)荷工作時(shí)，混合氣較濃，CO生成較多，中等負(fù)荷， CO生成較少。CO，

12、 %進(jìn)氣歧管壓力，kPa36920406080怠速轉(zhuǎn)速的影響 怠速轉(zhuǎn)速增大，節(jié)氣門開度增大，燃燒狀況變好，CO下降。 怠速轉(zhuǎn)速每提高100r/min，CO排放量下降約10。 012600700800900r/minCO, %點(diǎn)火提前角的影響點(diǎn)火提前角增大， CO排放量有所增大。原因是發(fā)動機(jī)排氣溫度降低，使小部分CO在排氣系統(tǒng)中氧化為CO2的能力有所下降。點(diǎn)火提前角對燃油經(jīng)濟(jì)性有較大影響，點(diǎn)火提前角減少1度，燃油多消耗1。點(diǎn)火提前角的調(diào)整要兼顧到汽車的動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性。12320 0 2040點(diǎn)火提前角，度CO, %44.3.2 HC的成因和影響因素的成因和影響因素n HC的成因 燃料

13、未燃燒、未完全燃燒和燃料分解的中間產(chǎn)物。 HC的成分復(fù)雜，以主要成分C8H18為例： 2C8H1825O216CO218H2O C8H18最終氧化成CO2和H2O，須經(jīng)過一系列的中間反應(yīng)過程，燃燒時(shí)： 1）存在大量的N2的干擾； 2）氣缸內(nèi)部存在缸壁冷面和冷縫隙； 3）火焰?zhèn)鞑ゲ涣肌?這些原因使得燃油燃燒時(shí)不能全部生成CO2和H2O，導(dǎo)致HC排出。 n影響因素n空燃比的影響HC， 1062001005017181916151413空燃比 空燃比小于17時(shí)，隨著空燃比的增大，HC排放量減少，原因是：缸壁冷面和冷縫隙減??；O2增加，有利于燃燒；排氣溫度上升，HC在排氣系統(tǒng)中氧化。 空燃比大于18時(shí)

14、，隨著空燃比的增大，HC排放量增大，原因是：混合氣過稀，火焰?zhèn)鞑ゲ涣?，甚至斷火；排氣溫度低，HC在排氣系統(tǒng)中不能快速氧化。負(fù)荷的影響30060090020406080發(fā)動機(jī)負(fù)荷（進(jìn)氣歧管壓力），kPaHC, 10-6 進(jìn)氣歧管壓力30kPa時(shí)，混合氣變稀，HC生成較少。n轉(zhuǎn)速的影響150020002500100200300400HC， 106n，r/min 轉(zhuǎn)速增高，HC排放降低，原因是： 氣缸中繞流混合和渦流擴(kuò)散變好，使得混合氣的燃燒變好，缸壁冷面降低。排氣系統(tǒng)中繞流混合變好，HC氧化加強(qiáng)。發(fā)動機(jī)高速轉(zhuǎn)動時(shí)，排氣流速增大，HC在排氣系統(tǒng)中滯留時(shí)間短，HC氧化少，HC降低不明顯。怠速對HC的影

15、響和對CO影響基本相同。n 點(diǎn)火時(shí)刻的影響點(diǎn)火時(shí)刻的影響0102030100200300400點(diǎn)火提前角，度HC， 106 點(diǎn)火提前角增加，排氣溫度下降，HC氧化變少；同時(shí)缸壁冷面增加，導(dǎo)致HC增加。n排氣被壓的影響300100200102030排氣被壓，kPaHC，106 被壓增大，氣缸中殘余廢氣增多，混合氣稀釋，在不使燃燒過程變壞時(shí)，HC排放下降。當(dāng)燃燒過程變壞時(shí)， HC排放增多。 4.3.3 NOx的成因和影響因的成因和影響因n NOX的成因 NOx包括N2O、NO、N2O3、NO2、N2O5等。 在高溫下： O2=2O O+N2=NO+N N+O2=NO+O 高溫富氧導(dǎo)致NOX產(chǎn)生。 n影響因素 空燃比對NOX生成的影響10001500200011161721NOX， 106空燃比混合氣較濃時(shí)，燃