第六章 發(fā)動(dòng)機(jī)有害排放物控制系統(tǒng)課件

1、第六章第六章 發(fā)動(dòng)機(jī)有害排放物的控制發(fā)動(dòng)機(jī)有害排放物的控制本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容v汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的有害排放物汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的有害排放物v汽油機(jī)的排放控制裝置汽油機(jī)的排放控制裝置v其他排放物的控制系統(tǒng)其他排放物的控制系統(tǒng)v柴油機(jī)的排放控制系統(tǒng)柴油機(jī)的排放控制系統(tǒng)第一節(jié)第一節(jié) 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的有害排放物汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的有害排放物v 發(fā)動(dòng)機(jī)的有害排放物：主要有發(fā)動(dòng)機(jī)的有害排放物：主要有一氧化碳（一氧化碳（COCO）、碳?xì)洌?、碳?xì)浠衔铮ɑ衔铮℉CHC）、氮氧化合物（）、氮氧化合物（NOxNOx）和和微粒排放微粒排放。COCO 一氧化碳（一氧化碳（COCO）：）：碳?xì)淙剂系牟煌耆a(chǎn)物，人吸入后將碳?xì)淙剂系牟煌耆a(chǎn)

2、物，人吸入后將降低血液吸收和運(yùn)送氧氣的能力。降低血液吸收和運(yùn)送氧氣的能力。 一氧化碳（一氧化碳（COCO）是碳?xì)淙剂显谌紵^(guò)程中生成的重要的）是碳?xì)淙剂显谌紵^(guò)程中生成的重要的中間產(chǎn)物中間產(chǎn)物。COCO生成的機(jī)理比較復(fù)雜。生成的機(jī)理比較復(fù)雜。 氧氣不足氧氣不足; ;產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因： 燃燒溫度低；燃燒溫度低； 燃燒時(shí)間不足；燃燒時(shí)間不足； 混合不均?；旌喜痪?從化學(xué)當(dāng)量的角度看，從化學(xué)當(dāng)量的角度看，COCO的生成率主要受的生成率主要受混合氣濃度混合氣濃度 c c的影響。的影響。 控制方法控制方法v促進(jìn)混合氣生成促進(jìn)混合氣生成v有效控制燃燒溫度。有效控制燃燒溫度。CHCH化合物化合物二、碳?xì)?/p>

3、化合物（二、碳?xì)浠衔铮℉CHC）：）： 包括未燃和未完全燃燒的包括未燃和未完全燃燒的燃油和潤(rùn)滑油燃油和潤(rùn)滑油蒸汽。蒸汽。 HCHC和和NOxNOx在陽(yáng)光照射下形成光化學(xué)煙霧，其主要生成物在陽(yáng)光照射下形成光化學(xué)煙霧，其主要生成物是是臭氧臭氧，具有強(qiáng)烈氧化性，對(duì)人類(lèi)、環(huán)境危害極大。，具有強(qiáng)烈氧化性，對(duì)人類(lèi)、環(huán)境危害極大。產(chǎn)生來(lái)源：產(chǎn)生來(lái)源： 尾氣尾氣HCHC占總量的占總量的6060； 曲軸箱竄氣曲軸箱竄氣HCHC占總量的占總量的2525； 供油系統(tǒng)的蒸氣供油系統(tǒng)的蒸氣HCHC占總量的占總量的15152020左右。左右。 在燃燒過(guò)程中在燃燒過(guò)程中HCHC的的生成途徑：生成途徑： 氧氣不足、縫隙效應(yīng)

4、、激冷與淬熄。氧氣不足、縫隙效應(yīng)、激冷與淬熄。CHCH控制方法控制方法 控制方法控制方法v采用采用C C含量少的代用燃料含量少的代用燃料v采用電控技術(shù)改善燃燒采用電控技術(shù)改善燃燒v保證混合氣濃度和燃燒溫度保證混合氣濃度和燃燒溫度NOxNOx 發(fā)動(dòng)機(jī)排出的發(fā)動(dòng)機(jī)排出的氮氧化物氮氧化物主要是主要是NONO（占（占95%95%），），NONO2 2排出量排出量較少。較少。主要原因：主要原因：高溫；高溫；富氧；富氧； 滯留時(shí)間。滯留時(shí)間。 控制方法控制方法v降低混合氣中氧的濃度降低混合氣中氧的濃度v降低燃燒溫度降低燃燒溫度v縮短在高溫燃燒帶內(nèi)的滯留時(shí)間縮短在高溫燃燒帶內(nèi)的滯留時(shí)間v改善混合氣的形成改善

5、混合氣的形成微粒微粒（1 1）形成原因）形成原因碳煙是由碳煙是由烴類(lèi)燃料烴類(lèi)燃料在在高溫缺氧高溫缺氧條件下裂解生成的。條件下裂解生成的。（2 2）危害）危害0.10.1 m m以下的微粒對(duì)人體的危害最大，吸入肺葉后會(huì)吸以下的微粒對(duì)人體的危害最大，吸入肺葉后會(huì)吸附在肺細(xì)胞上，其中可溶性有機(jī)物、多環(huán)芳香烴等是致附在肺細(xì)胞上，其中可溶性有機(jī)物、多環(huán)芳香烴等是致癌物質(zhì)。癌物質(zhì)。 主要指主要指柴油機(jī)柴油機(jī)排氣中的排氣中的碳煙碳煙，其表面吸附的，其表面吸附的可融性有機(jī)物可融性有機(jī)物對(duì)人的呼吸道有害。對(duì)人的呼吸道有害。歐洲汽車(chē)排放法規(guī)發(fā)展歐洲汽車(chē)排放法規(guī)發(fā)展（1 1）轎車(chē)的歐洲排放標(biāo)準(zhǔn)（類(lèi)別）轎車(chē)的歐洲排放

6、標(biāo)準(zhǔn)（類(lèi)別M1M1* *），單位：（），單位：（g/kmg/km）第二節(jié)第二節(jié) 汽油機(jī)排放控制裝置汽油機(jī)排放控制裝置v 催化轉(zhuǎn)化裝置催化轉(zhuǎn)化裝置v 降低低溫降低低溫CHCH排放裝置排放裝置v 稀薄氮氧化合物催化轉(zhuǎn)化裝置稀薄氮氧化合物催化轉(zhuǎn)化裝置v 廢氣再循環(huán)系統(tǒng)廢氣再循環(huán)系統(tǒng)一、催化轉(zhuǎn)化裝置一、催化轉(zhuǎn)化裝置 氧化催化轉(zhuǎn)化裝置氧化催化轉(zhuǎn)化裝置一、催化轉(zhuǎn)化裝置一、催化轉(zhuǎn)化裝置 還原催化轉(zhuǎn)換裝置還原催化轉(zhuǎn)換裝置 三元催化轉(zhuǎn)換裝置三元催化轉(zhuǎn)換裝置 1 1、氧化催化轉(zhuǎn)化裝置、氧化催化轉(zhuǎn)化裝置 氧化轉(zhuǎn)換器只將排氣中的氧化轉(zhuǎn)換器只將排氣中的COCO、HCHC氧化成氧化成COCO2 2和和H H2 2O O，

7、又稱(chēng)，又稱(chēng)為為二元催化轉(zhuǎn)換器二元催化轉(zhuǎn)換器，必須提供，必須提供二次空氣二次空氣作為氧化劑。作為氧化劑。催化反應(yīng)器催化反應(yīng)器低溫下使用。低溫下使用。 三元催化轉(zhuǎn)換器可以三元催化轉(zhuǎn)換器可以同同時(shí)時(shí)降低降低COCO、HCHC和和NOxNOx的排放。的排放。它可以以排氣中的它可以以排氣中的COCO和和HCHC作作為還原劑，將為還原劑，將NOxNOx還原還原成成氮氮?dú)猓猓∟2N2）和氧氣（）和氧氣（O2O2），），而而COCO和和HCHC則被則被氧化氧化為為COCO2 2和和H H2 2O O。當(dāng)空燃比在理論空燃比當(dāng)空燃比在理論空燃比A/F=14.7A/F=14.7 （ a a=1=1）附近時(shí)，）附近

8、時(shí)，氧化氧化- -還原反應(yīng)達(dá)到平衡，還原反應(yīng)達(dá)到平衡， COCO、HCHC和和NOxNOx的排放的排放同時(shí)達(dá)同時(shí)達(dá)到最低。到最低。2 2、三元催化轉(zhuǎn)化裝置、三元催化轉(zhuǎn)化裝置廢氣轉(zhuǎn)化效率與廢氣轉(zhuǎn)化效率與 a a的關(guān)系的關(guān)系2 22 22 22 22 26 62 22 22 22 2C CO OO O2 2C CO OO O6 6H H4 4C CO O7 7O OH H2 2C C2 2C CO ON N2 2C CO O2 2N NO O（1 1）油品油品：催化轉(zhuǎn)換器：催化轉(zhuǎn)換器不不能使用能使用加鉛加鉛汽油，會(huì)使催化劑失效；汽油，會(huì)使催化劑失效；（2 2）排溫排溫：催化轉(zhuǎn)換器僅在溫度超過(guò)：催化

9、轉(zhuǎn)換器僅在溫度超過(guò)350350 C C才起作用，因此，才起作用，因此，催化轉(zhuǎn)換器都安裝在溫度較高的催化轉(zhuǎn)換器都安裝在溫度較高的排氣歧管排氣歧管后面附近后面附近；（3 3）混合氣成分混合氣成分：混合氣空燃比必須在：混合氣空燃比必須在14.714.7附近?；旌蠚飧浇?。混合氣過(guò)濃或氣缸缺火，都會(huì)使轉(zhuǎn)換器過(guò)熱。過(guò)濃或氣缸缺火，都會(huì)使轉(zhuǎn)換器過(guò)熱。三元催化轉(zhuǎn)換器使用原則三元催化轉(zhuǎn)換器使用原則三元催化轉(zhuǎn)化裝置的結(jié)構(gòu)三元催化轉(zhuǎn)化裝置的結(jié)構(gòu)二、降低起動(dòng)過(guò)程二、降低起動(dòng)過(guò)程HCHC排放裝置排放裝置 1直接催化直接催化 將催化轉(zhuǎn)化裝置直接安裝在排氣管之后，加快催化劑的將催化轉(zhuǎn)化裝置直接安裝在排氣管之后，加快催化劑的

10、升溫速度。對(duì)降低冷態(tài)下的升溫速度。對(duì)降低冷態(tài)下的HC很有效。很有效。 存在的問(wèn)題存在的問(wèn)題:由于催化轉(zhuǎn)化裝置安裝在離發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管盡由于催化轉(zhuǎn)化裝置安裝在離發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管盡可能可能接近接近的位置，所以受高溫的影響，促進(jìn)催化劑的熱劣的位置，所以受高溫的影響，促進(jìn)催化劑的熱劣化，因此，需要提高催化裝置的化，因此，需要提高催化裝置的耐熱性耐熱性。2利用電加熱催化轉(zhuǎn)化裝置利用電加熱催化轉(zhuǎn)化裝置 通過(guò)通過(guò)外部電力外部電力提前加熱催化，電加熱催化轉(zhuǎn)化裝置的主提前加熱催化，電加熱催化轉(zhuǎn)化裝置的主要缺點(diǎn)是要缺點(diǎn)是耗電量大耗電量大，耐久可靠性較差。，耐久可靠性較差。3二次燃燒裝置二次燃燒裝置 這是一種將燃料的一部分

11、或過(guò)濃混合氣送到催化轉(zhuǎn)化裝置這是一種將燃料的一部分或過(guò)濃混合氣送到催化轉(zhuǎn)化裝置之前，由之前，由燃燒器點(diǎn)火燃燒促進(jìn)催化燃燒器點(diǎn)火燃燒促進(jìn)催化的裝置。這種方式的主的裝置。這種方式的主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜。要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 n4采用采用HC捕捉器捕捉器三、稀薄三、稀薄NOxNOx催化轉(zhuǎn)化裝置催化轉(zhuǎn)化裝置 n稀薄燃燒技術(shù)的稀薄燃燒技術(shù)的空燃比大于理論空燃比空燃比大于理論空燃比，所以三元催化轉(zhuǎn)，所以三元催化轉(zhuǎn)化裝置三元催化轉(zhuǎn)換器不再適用。因此，專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)出了稀化裝置三元催化轉(zhuǎn)換器不再適用。因此，專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)出了稀薄混合氣燃燒時(shí)的薄混合氣燃燒時(shí)的NOx催化轉(zhuǎn)化裝置催化轉(zhuǎn)化裝置。n這種催化轉(zhuǎn)化裝置主要有這種催化轉(zhuǎn)化

12、裝置主要有 NOx直接還原型直接還原型：是一種在稀薄混合氣下以：是一種在稀薄混合氣下以HC為還原劑為還原劑直接凈化直接凈化NOx的方式。的方式。 NOx吸附還原型吸附還原型 ：是一種在稀薄燃燒時(shí)吸附：是一種在稀薄燃燒時(shí)吸附NOx，在濃或，在濃或者理論空燃比時(shí)將吸附的者理論空燃比時(shí)將吸附的NOx進(jìn)行還原凈化的系統(tǒng)。進(jìn)行還原凈化的系統(tǒng)。 四、廢氣再循環(huán)系統(tǒng)四、廢氣再循環(huán)系統(tǒng)n廢氣再循環(huán)廢氣再循環(huán)是在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中是在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中 ，將一部分廢氣引入，將一部分廢氣引入進(jìn)氣道，與新鮮空氣混合后進(jìn)入氣缸，降低最高燃燒溫度，進(jìn)氣道，與新鮮空氣混合后進(jìn)入氣缸，降低最高燃燒溫度，減少減少NOx的排放的排

13、放 。n過(guò)渡的廢氣再循環(huán)會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行，特別是發(fā)動(dòng)過(guò)渡的廢氣再循環(huán)會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行，特別是發(fā)動(dòng)機(jī)處于在怠速、低速小負(fù)荷及發(fā)動(dòng)機(jī)處于冷態(tài)運(yùn)行時(shí)，再機(jī)處于在怠速、低速小負(fù)荷及發(fā)動(dòng)機(jī)處于冷態(tài)運(yùn)行時(shí)，再循環(huán)的廢氣將會(huì)明顯降低發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。循環(huán)的廢氣將會(huì)明顯降低發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。因此要根據(jù)發(fā)動(dòng)因此要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況的變化自動(dòng)的調(diào)節(jié)參與再循環(huán)的廢氣量。廢氣再循機(jī)工況的變化自動(dòng)的調(diào)節(jié)參與再循環(huán)的廢氣量。廢氣再循環(huán)的控制指標(biāo)用環(huán)的控制指標(biāo)用EGR率率來(lái)表示來(lái)表示nEGR率由率由EGR閥來(lái)控制閥來(lái)控制，通過(guò)控制閥的開(kāi)度來(lái)控制，通過(guò)控制閥的開(kāi)度來(lái)控制EGR量。由于高溫廢氣要流經(jīng)量。由于高溫廢氣要流經(jīng)EGR

14、閥，因此閥本身要承受高溫，閥，因此閥本身要承受高溫，閥通常是通過(guò)真空度來(lái)控制。閥通常是通過(guò)真空度來(lái)控制。%100EGR量吸入空氣量量率EGREGR電子控制電子控制EGREGR系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成EGREGR閥閥節(jié)氣門(mén)位置傳感器節(jié)氣門(mén)位置傳感器EGREGR電磁閥電磁閥冷卻液溫度傳感器冷卻液溫度傳感器發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器 提供發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)，是提供發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)，是ECUECU計(jì)算計(jì)算EGREGR率的重要依據(jù)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于率的重要依據(jù)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于900r/min900r/min或高于或高于3200r/min3200r/min時(shí)，時(shí)，ECUECU輸出持續(xù)輸出持續(xù)高電平信高電

15、平信號(hào)號(hào)，EGREGR電磁閥關(guān)閉，使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管無(wú)廢氣電磁閥關(guān)閉，使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管無(wú)廢氣環(huán)流。環(huán)流。 提供節(jié)氣門(mén)位置信號(hào)，是提供節(jié)氣門(mén)位置信號(hào)，是ECUECU計(jì)算計(jì)算EGREGR率率的重要依據(jù)，當(dāng)節(jié)氣門(mén)關(guān)閉時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)處于的重要依據(jù)，當(dāng)節(jié)氣門(mén)關(guān)閉時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速工況，怠速工況，ECUECU輸出控制信號(hào)，使輸出控制信號(hào)，使EGREGR閥關(guān)閉，閥關(guān)閉，不進(jìn)行廢氣環(huán)流。不進(jìn)行廢氣環(huán)流。 提供發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷信號(hào)，提供發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷信號(hào)，ECUECU據(jù)此信號(hào)與據(jù)此信號(hào)與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)一起來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)一起來(lái)確定EGREGR率。率。 提供發(fā)動(dòng)機(jī)溫度信號(hào)，是提供發(fā)動(dòng)機(jī)溫度信號(hào)，是ECUECU計(jì)算廢氣再計(jì)算廢

16、氣再循環(huán)量的參考信號(hào)之一，在發(fā)動(dòng)機(jī)溫度低時(shí)，循環(huán)量的參考信號(hào)之一，在發(fā)動(dòng)機(jī)溫度低時(shí)，ECUECU輸出控制信號(hào)，使輸出控制信號(hào)，使EGREGR閥關(guān)閉，不進(jìn)行廢閥關(guān)閉，不進(jìn)行廢氣環(huán)流。氣環(huán)流。 EGR EGR電磁閥的頂端通大氣，電磁閥的頂端通大氣，EGREGR電磁閥不電磁閥不通電時(shí)通電時(shí)，彈簧將閥體向上壓緊，通大氣閥口，彈簧將閥體向上壓緊，通大氣閥口關(guān)閉，關(guān)閉，EGREGR閥真空室與進(jìn)氣歧管相通閥真空室與進(jìn)氣歧管相通，當(dāng)當(dāng)EGREGR電磁閥通電時(shí)電磁閥通電時(shí)，其閥體下移，將通進(jìn)氣歧管，其閥體下移，將通進(jìn)氣歧管的真空通道關(guān)閉，而上端的通大氣閥口打開(kāi)，的真空通道關(guān)閉，而上端的通大氣閥口打開(kāi)，使使EGR

17、EGR閥真空室與大氣相通。閥真空室與大氣相通。 EGR EGR閥膜片的下側(cè)通大氣，裝有彈簧的上閥膜片的下側(cè)通大氣，裝有彈簧的上側(cè)為真空室，其真空度由側(cè)為真空室，其真空度由EGREGR電磁閥控制。增電磁閥控制。增大真空室的真空度，使膜片克服彈簧力上拱，大真空室的真空度，使膜片克服彈簧力上拱，閥的開(kāi)度就增大，廢氣循環(huán)量也增大，當(dāng)真閥的開(kāi)度就增大，廢氣循環(huán)量也增大，當(dāng)真空室失去真空度時(shí)，膜片在彈簧的作用下向空室失去真空度時(shí)，膜片在彈簧的作用下向下拱而使閥門(mén)關(guān)閉，阻斷廢氣環(huán)流。下拱而使閥門(mén)關(guān)閉，阻斷廢氣環(huán)流。通大氣通大氣EGR系統(tǒng)小結(jié)系統(tǒng)小結(jié) 1-電控單元 2-EGR閥 3-真空電磁閥(VSV) 4-

18、三元催化器 5-氧傳感器 6-水溫傳感器 （1 1）汽油蒸發(fā)控制系統(tǒng)）汽油蒸發(fā)控制系統(tǒng) 五、其他五、其他排放物的控制裝置排放物的控制裝置 發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)漏到曲軸箱內(nèi)的汽油漏到曲軸箱內(nèi)的汽油，一部分泄漏到曲軸，一部分泄漏到曲軸箱內(nèi)的汽油蒸汽凝結(jié)后，將使箱內(nèi)的汽油蒸汽凝結(jié)后，將使?jié)櫥驼扯茸冃?rùn)滑油粘度變??；廢氣的；廢氣的高高溫溫和和酸性物質(zhì)酸性物質(zhì)及及水蒸水蒸汽將侵蝕零件，使汽將侵蝕零件，使?jié)櫥托阅茏儔臐?rùn)滑油性能變壞。另外，由于混合氣和廢氣進(jìn)入曲軸箱，使曲軸箱內(nèi)的另外，由于混合氣和廢氣進(jìn)入曲軸箱，使曲軸箱內(nèi)的壓力壓力增大增大，溫度升高溫度升高，易使，易使機(jī)油機(jī)油從從油封油封、襯墊襯墊等處等處向外滲漏向外滲漏。因此，曲軸箱必須設(shè)有通風(fēng)裝置，使漏入的氣體排出并加因此，曲軸箱必須設(shè)有通風(fēng)裝置，使漏入的氣體排出并加以利用，同時(shí)使以利用，同時(shí)使新鮮氣體進(jìn)入曲軸箱新鮮氣體進(jìn)入曲軸箱，形成不斷地，形成不斷地對(duì)流對(duì)流。（1）曲軸箱通風(fēng)原因）曲軸箱通風(fēng)原因一種是一種是自然通風(fēng)自然通風(fēng)，另一種是另一種是強(qiáng)制通風(fēng)強(qiáng)制通風(fēng)。（2）通風(fēng)方式）通風(fēng)方式（2 2）曲軸箱通風(fēng)裝置）曲軸箱通風(fēng)裝置（3） 自然通風(fēng)自然通風(fēng) 從曲軸箱抽出的氣體直從曲軸箱抽出的氣體直接導(dǎo)入大氣中的通風(fēng)方式接導(dǎo)入大氣中的通風(fēng)方式稱(chēng)為稱(chēng)為自然通風(fēng)自然通風(fēng)。柴油機(jī)多柴油機(jī)多采用采用這種曲