第九章 發(fā)動機排放與噪聲

1、第一節(jié)排放物及危害第二節(jié)排放污染物的機內(nèi)、機外凈化技術(shù)第三節(jié)排放法規(guī)及測試方法第四節(jié)柴油機的噪聲第五節(jié)工程應(yīng)用實例(文摘)第九章發(fā)動機的排放與噪聲空氣：空氣：恒定成分：恒定成分：氧氣、氮氣、稀有氣體等氧氣、氮氣、稀有氣體等可變成分：二氧化碳、水蒸氣等可變成分：二氧化碳、水蒸氣等不定部分：有害氣體、塵埃等不定部分：有害氣體、塵埃等發(fā)動機廢氣污染發(fā)動機廢氣污染是空氣中不定組分的最主是空氣中不定組分的最主要的來源，已成為城市污染的首要污染源。要的來源，已成為城市污染的首要污染源。第一節(jié)排放物及危害第一節(jié)排放物及危害一、排放物分類一、排放物分類05AA9(一一)的形成的形成是烴燃料在空氣不足的情況下，

2、進是烴燃料在空氣不足的情況下，進行不完全燃燒的產(chǎn)物，是汽油機排氣中有害行不完全燃燒的產(chǎn)物，是汽油機排氣中有害成分濃度最大的物質(zhì)。在汽油機中，成分濃度最大的物質(zhì)。在汽油機中，(.)時，生成量明顯增加。時，生成量明顯增加。在柴油機中，在柴油機中，主要是在局部缺氧，主要是在局部缺氧或低溫下形成的，所以的含量在全負荷或低溫下形成的，所以的含量在全負荷或低負荷下較高，中等負荷時較低?；虻拓摵上螺^高，中等負荷時較低。05AA9(二二)的形成的形成是未燃的燃料、不完全燃燒或裂解反應(yīng)的碳氫是未燃的燃料、不完全燃燒或裂解反應(yīng)的碳氫化合物及少量的氧化反應(yīng)的中間產(chǎn)物化合物及少量的氧化反應(yīng)的中間產(chǎn)物(如醛、酮等如醛、

3、酮等)。在汽油機中，排氣中的主要是缸壁和狹縫的熄火在汽油機中，排氣中的主要是缸壁和狹縫的熄火作用造成，另外混合氣過稀或過濃以及廢氣稀釋嚴重、作用造成，另外混合氣過稀或過濃以及廢氣稀釋嚴重、缸內(nèi)溫度過低時，可能引起火焰?zhèn)鞑ゲ煌耆踔翑嗷?，缸?nèi)溫度過低時，可能引起火焰?zhèn)鞑ゲ煌耆踔翑嗷穑龆?。二行程汽油機換氣時，也會排出大量的增多。二行程汽油機換氣時，也會排出大量的。在柴油機中，排氣中的是由于混合氣形成不。在柴油機中，排氣中的是由于混合氣形成不良良(如噴油質(zhì)量不好、霧化不良如噴油質(zhì)量不好、霧化不良)、燃燒組織不良、燃燒組織不良(如供如供油提前角過小油提前角過小)、竄機油或者在過低的溫度下、竄機油或

4、者在過低的溫度下(如柴油如柴油機怠速運轉(zhuǎn)等機怠速運轉(zhuǎn)等)產(chǎn)生的。產(chǎn)生的。05AA9(三三)的形成的形成發(fā)動機排放的主要是發(fā)動機排放的主要是和和。對汽油機來說，在氣缸高溫。對汽油機來說，在氣缸高溫下主要生成，是在緊跟火焰前鋒下主要生成，是在緊跟火焰前鋒后的燃燒產(chǎn)物區(qū)內(nèi)形成的后的燃燒產(chǎn)物區(qū)內(nèi)形成的05AA9(四四)鉛化合物、顆粒與炭煙鉛化合物、顆粒與炭煙.微粒的成分微粒的成分.炭煙和微粒的生成與氧化炭煙和微粒的生成與氧化圖-炭煙生成途徑05AA9.炭煙和微粒的生成與氧化圖-炭煙濃度隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化距副燃室壁面距副燃室壁面距副燃室壁面二、發(fā)動機排放污染物的危害：二、發(fā)動機排放污染物的危害：1.一氧化

5、碳一氧化碳CO ： CO是無色無臭有窒息性的毒性氣體，由于是無色無臭有窒息性的毒性氣體，由于CO和血液中有和血液中有輸氧能力的血紅素蛋白輸氧能力的血紅素蛋白(Hb)的親和力比氧氣和的親和力比氧氣和Hb的親和力約的親和力約大大300倍，能很快和倍，能很快和Hb結(jié)合形成碳氧血紅素蛋白結(jié)合形成碳氧血紅素蛋白(HbCO)，同，同時時HbCO的解離速度卻比氧合血紅蛋白的解離慢的解離速度卻比氧合血紅蛋白的解離慢3600倍，且倍，且HbCO的存在影響氧合血紅蛋白的解離的存在影響氧合血紅蛋白的解離,阻礙了氧的釋放阻礙了氧的釋放,導致導致低氧血癥低氧血癥,使心臟、頭腦等重要器官嚴重缺氧，引起頭暈、使心臟、頭腦等

6、重要器官嚴重缺氧，引起頭暈、惡心、頭痛等癥狀，輕度中毒將使中樞神經(jīng)系統(tǒng)受損，嚴重惡心、頭痛等癥狀，輕度中毒將使中樞神經(jīng)系統(tǒng)受損，嚴重時會使心血管官能喪失，直至死亡。時會使心血管官能喪失，直至死亡。 2.2.碳氫化合物碳氫化合物HC： HC包括未燃和未完全燃燒的燃油、潤滑包括未燃和未完全燃燒的燃油、潤滑油及其裂解和部分氧化產(chǎn)物，如烷烴、烯烴、油及其裂解和部分氧化產(chǎn)物，如烷烴、烯烴、芳香烴、醛、酮、酸等數(shù)百種成分。烷烴基本芳香烴、醛、酮、酸等數(shù)百種成分。烷烴基本上無味，對人體健康不產(chǎn)生直接影響。烯烴略上無味，對人體健康不產(chǎn)生直接影響。烯烴略帶甜味，有麻醉作用，對粘膜有刺激，經(jīng)代謝帶甜味，有麻醉作用

7、，對粘膜有刺激，經(jīng)代謝轉(zhuǎn)化會變成對基因有毒的環(huán)氧衍生物。芳香烴轉(zhuǎn)化會變成對基因有毒的環(huán)氧衍生物。芳香烴對血液和神經(jīng)系統(tǒng)有害，特別是多環(huán)芳香烴對血液和神經(jīng)系統(tǒng)有害，特別是多環(huán)芳香烴(PAH)及其衍生物有強致癌作用。醛類是刺激及其衍生物有強致癌作用。醛類是刺激性物質(zhì)，對眼、呼吸道、血液有毒害。烴類成性物質(zhì)，對眼、呼吸道、血液有毒害。烴類成分還是引起光化學煙霧的主要物質(zhì)。分還是引起光化學煙霧的主要物質(zhì)。3.3.氮氧化物氮氧化物NOx： 氮氧化物是燃燒過程形成的多種氮氧化物，如氮氧化物是燃燒過程形成的多種氮氧化物，如NO、NO2、N2O3、N2O5等，總稱為等，總稱為NOx。在內(nèi)燃機中主要是。在內(nèi)燃機

8、中主要是NO，約占，約占95，其次為，其次為NO2，占占5。NO是無色無味氣體，只有輕度刺激性，毒性不大，高濃度時會造是無色無味氣體，只有輕度刺激性，毒性不大，高濃度時會造成中樞神經(jīng)有輕度障礙，但成中樞神經(jīng)有輕度障礙，但NO易被氧化成易被氧化成NO2。NO2是一種紅棕色有刺是一種紅棕色有刺激性氣味的有毒氣體。它對人體健康的影響見表激性氣味的有毒氣體。它對人體健康的影響見表83。NO2吸人人體后，吸人人體后，和血液中血紅素蛋白和血液中血紅素蛋白(Hb)結(jié)合，使血液輸氧能力下降，對心臟、肝、腎都結(jié)合，使血液輸氧能力下降，對心臟、肝、腎都會有影響。會有影響。NO2易溶于水，被人吸入肺部后，能與肺中的

9、水分結(jié)合成稀硝易溶于水，被人吸入肺部后，能與肺中的水分結(jié)合成稀硝酸，引起支氣管炎、肺氣腫。酸，引起支氣管炎、肺氣腫。NO2是地面附近大氣中形成光化學煙霧的主是地面附近大氣中形成光化學煙霧的主要因素，也是酸雨的來源之一。要因素，也是酸雨的來源之一。 4.光化學煙霧：光化學煙霧： HC和和NOx在太陽紫外線作用下會生成臭在太陽紫外線作用下會生成臭氧氧(O3)和過氧?；跛猁}和過氧酰基硝酸鹽(PAN)，即一種具有，即一種具有刺激性的淺藍色煙霧，稱為光化學煙霧，它是刺激性的淺藍色煙霧，稱為光化學煙霧，它是一種有強刺激性的二次污染物。臭氧對人體的一種有強刺激性的二次污染物。臭氧對人體的危害主要表現(xiàn)在刺激

10、和破壞深部呼吸道粘膜和危害主要表現(xiàn)在刺激和破壞深部呼吸道粘膜和組織，對眼睛也有刺激組織，對眼睛也有刺激, 5.微粒：微粒： 微粒對人體健康的危害和微粒的大小及其組成有關(guān)。微粒微粒對人體健康的危害和微粒的大小及其組成有關(guān)。微粒愈小，懸浮在空氣中的時間愈長，進入人體肺部后停滯在肺愈小，懸浮在空氣中的時間愈長，進入人體肺部后停滯在肺部及支氣管中的比例愈大，危害也就愈大，小于部及支氣管中的比例愈大，危害也就愈大，小于0.1m(微米，微米，106m)的微粒能在空氣中作隨機運動，進入肺部并附在肺細的微粒能在空氣中作隨機運動，進入肺部并附在肺細胞的組織中，有些還會被血液吸收。胞的組織中，有些還會被血液吸收。

11、(0.10.5)m微粒能深微粒能深入肺部并粘附在肺葉表面的粘液中，隨后會被絨毛所清除。入肺部并粘附在肺葉表面的粘液中，隨后會被絨毛所清除。大于大于5m的微粒常在鼻處受阻，不能深入呼吸道，大于的微粒常在鼻處受阻，不能深入呼吸道，大于10m的微粒可排出體外。的微?？膳懦鲶w外。 微粒能粘附微粒能粘附SO2、未燃、未燃HC、NO2等有毒物質(zhì)或苯丙芘等等有毒物質(zhì)或苯丙芘等致癌物，因而對人體健康造成更大危害。由于柴油機的微粒致癌物，因而對人體健康造成更大危害。由于柴油機的微粒直徑大多小于直徑大多小于0.3m，而且數(shù)量比汽油機高出，而且數(shù)量比汽油機高出3060倍，成倍，成分更為復雜，因而柴油機排出的微粒危害

12、更大。分更為復雜，因而柴油機排出的微粒危害更大。 第二節(jié)排放污染物的機內(nèi)、機外凈化技術(shù)第二節(jié)排放污染物的機內(nèi)、機外凈化技術(shù)一、排放污染物的機內(nèi)凈化技術(shù)一、排放污染物的機內(nèi)凈化技術(shù)(一一)汽油機的機內(nèi)凈化技術(shù)汽油機的機內(nèi)凈化技術(shù).推遲點火時間推遲點火時間(點火提前角點火提前角) 推遲點火提前角一直是最簡單易行，也是最普遍推遲點火提前角一直是最簡單易行，也是最普遍應(yīng)用的排放控制技術(shù)。應(yīng)用的排放控制技術(shù)。汽油機推遲點火提前角，除汽油機推遲點火提前角，除因燃燒溫度下降使因燃燒溫度下降使的生成速度和生成量降低的生成速度和生成量降低外，還會因后燃使的排放量也同時降低。但推外，還會因后燃使的排放量也同時降低

13、。但推遲點火提前角降低排放的效果是有限的，在不使動遲點火提前角降低排放的效果是有限的，在不使動力性和燃油消耗率明顯惡化的前提下，可降力性和燃油消耗率明顯惡化的前提下，可降低。在實際應(yīng)用中應(yīng)綜合考慮排放低。在實際應(yīng)用中應(yīng)綜合考慮排放特性、動力性及經(jīng)濟性來確定最佳點火提前角。特性、動力性及經(jīng)濟性來確定最佳點火提前角。.廢氣再循環(huán)圖-廢氣再循環(huán)系統(tǒng)工作原理圖-降低的效果圖-與其他措施合用的效果僅采用增強進氣渦流增強進氣渦流雙火花塞點火.燃燒系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計圖-采用高位活塞環(huán)的降低效果.提高點火能量提高點火能量 提高點火能量可以提高著火的可靠性，提高點火能量可以提高著火的可靠性，減小循環(huán)波動率，擴大混合氣

14、的著火界限。減小循環(huán)波動率，擴大混合氣的著火界限。特別是伴隨著汽油機燃燒稀薄化，無觸點特別是伴隨著汽油機燃燒稀薄化，無觸點的高能電子點火系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。的高能電子點火系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。提高點火能量的措施有增大火花塞極間電提高點火能量的措施有增大火花塞極間電壓壓(極間電壓一般為，但最極間電壓一般為，但最高的有高的有)、增大火花塞間隙、增大火花塞間隙(如由如由.增大至增大至.)以及延長放電時間以及延長放電時間等方法。等方法。.電控汽油噴射技術(shù)電控汽油噴射技術(shù)(F)電控汽油噴射系統(tǒng)由于能夠更精確、更柔性地滿足各工況的參電控汽油噴射系統(tǒng)由于能夠更精確、更柔性地滿足各工況的參數(shù)優(yōu)化要求，從而可

15、以實現(xiàn)排放特性、燃油經(jīng)濟性和動力性的數(shù)優(yōu)化要求，從而可以實現(xiàn)排放特性、燃油經(jīng)濟性和動力性的綜合優(yōu)化。綜合優(yōu)化。此外，三效催化轉(zhuǎn)化器與電控噴射系統(tǒng)的組合，已此外，三效催化轉(zhuǎn)化器與電控噴射系統(tǒng)的組合，已成為當前和未來較長時期內(nèi)汽油機排放控制的最有效和最主要成為當前和未來較長時期內(nèi)汽油機排放控制的最有效和最主要技術(shù)。技術(shù)。另外，另外，可變進氣系統(tǒng)、可變配氣相位、可變排量、稀薄燃燒以可變進氣系統(tǒng)、可變配氣相位、可變排量、稀薄燃燒以及缸內(nèi)直噴式燃燒方法等新技術(shù)，在改善汽油機動力性和經(jīng)濟及缸內(nèi)直噴式燃燒方法等新技術(shù)，在改善汽油機動力性和經(jīng)濟性的同時，也不同程度地改善了排放特性。性的同時，也不同程度地改善了

16、排放特性?？傊蜋C的機內(nèi)凈化技術(shù)措施并不是很多、很復雜，這是總之，汽油機的機內(nèi)凈化技術(shù)措施并不是很多、很復雜，這是由于汽油機目前主要采用以閉環(huán)電噴加三效催化劑為核心的排由于汽油機目前主要采用以閉環(huán)電噴加三效催化劑為核心的排放控制技術(shù)，因而大大減輕了對機內(nèi)凈化的要求，燃燒過程的放控制技術(shù)，因而大大減輕了對機內(nèi)凈化的要求，燃燒過程的組織仍可以動力性和經(jīng)濟性指標作為優(yōu)化目標，而用燃燒以外組織仍可以動力性和經(jīng)濟性指標作為優(yōu)化目標，而用燃燒以外的排氣后處理技術(shù)來降低已生成的有害成分排放。的排氣后處理技術(shù)來降低已生成的有害成分排放。機內(nèi)凈化技術(shù)機內(nèi)凈化技術(shù)1.增壓中冷技術(shù)增壓中冷技術(shù)將增壓后空氣再進行

17、冷卻的中冷技術(shù)，使得將增壓后空氣再進行冷卻的中冷技術(shù)，使得進氣溫度降低，循環(huán)進氣量更大。這樣，增加進氣溫度降低，循環(huán)進氣量更大。這樣，增加空燃比改善了柴油機的燃燒，從而降低了微粒、空燃比改善了柴油機的燃燒，從而降低了微粒、NOx排放，而且功率進一步增加。排放，而且功率進一步增加。增壓中冷柴油機參數(shù)選配得當，則柴油機大增壓中冷柴油機參數(shù)選配得當，則柴油機大部分性能都會得到改善。部分性能都會得到改善。(二)柴油機的機內(nèi)凈化技術(shù)圖-低排放柴油機燃燒過程控制思路.改進進氣系統(tǒng)：改進進氣系統(tǒng)：進氣組織：進氣組織：組織一定強度組織一定強度的缸內(nèi)旋流或的缸內(nèi)旋流或紊流。紊流。多氣門：多氣門能加大循環(huán)充氣量以

18、改善動力、經(jīng)濟性和排放性能。 .改進噴油系統(tǒng)改進噴油系統(tǒng)高壓噴射高壓噴射推遲噴油提前角推遲噴油提前角減小噴孔直徑，增加噴減小噴孔直徑，增加噴孔數(shù)目孔數(shù)目高壓共軌電控燃油噴射高壓共軌電控燃油噴射.改進燃燒系統(tǒng)改進燃燒系統(tǒng)燃燒室容積比燃燒室容積比：燃燒室容積對氣缸余隙容積之比。燃燒室口徑比燃燒室口徑比：采用較大口徑比的淺平燃燒室，配合小孔徑的多噴孔噴嘴。燃燒室形狀燃燒室形狀縮口燃燒室已取代應(yīng)用最廣的直邊不縮口燃燒室。v用縮口燃燒室加強燃燒室口部的氣體湍流，促進擴散混合和燃燒。v燃燒室底部中央的凸起適當加大，以進一步提高空氣的利用率。用帶圓角的方形或五瓣梅花形（分別配4孔和5孔噴嘴）代替圓形燃燒室，

19、加強燃燒室中的微觀湍流，加速燃燒，減少碳煙生成。v適當提高柴油機壓縮比可降低HC和CO排放，并結(jié)合推遲噴油獲得動力經(jīng)濟性能與NOx排放之間較好的折中。 適當提高壓縮比適當提高壓縮比. 降低機油消耗降低機油消耗 盡可能減少竄入燃燒室的機油量；盡可能減少竄入燃燒室的機油量； 減少機油從氣門桿的泄漏。減少機油從氣門桿的泄漏。. 廢氣再循環(huán)廢氣再循環(huán) 柴油機可以使用比汽油機大得多的廢氣再柴油機可以使用比汽油機大得多的廢氣再循環(huán)量。循環(huán)量。. 提高燃油品質(zhì)提高燃油品質(zhì) 提高柴油的十六烷值。提高柴油的十六烷值。(一)汽油機排氣后處理技術(shù).催化轉(zhuǎn)化器結(jié)構(gòu)與工作原理.催化轉(zhuǎn)化器的主要性能.吸附還原催化劑二、排

20、放污染物的機外凈化技術(shù)二、排放污染物的機外凈化技術(shù).催化轉(zhuǎn)化器結(jié)構(gòu)與工作原理圖-催化轉(zhuǎn)化器結(jié)構(gòu)及組成05AA9.催化轉(zhuǎn)化器結(jié)構(gòu)與工作原理圖-載體及涂層的細微構(gòu)造05AA9.催化轉(zhuǎn)化器的主要性能圖-三效催化轉(zhuǎn)化器空燃比特性圖-三效催化轉(zhuǎn)化器的起燃溫度特性.吸附還原催化劑圖-吸附還原催化劑的工作原理(二)柴油機排氣后處理技術(shù).氧化催化轉(zhuǎn)化器.微粒捕集器.柴油機還原催化劑05AA9.氧化催化轉(zhuǎn)化器圖-柴油機用氧化催化劑的使用效果05AA9.微粒捕集器圖-微粒捕集器的過濾材料)陶瓷蜂窩載體)陶瓷纖維編織物)金屬纖維編織物.微粒捕集器微粒捕集器 采用過濾采用過濾的方法對柴油的方法對柴油機排氣中的微機排氣

21、中的微粒進行凈化。粒進行凈化。 05AA9.柴油機還原催化劑圖-閉式曲軸箱強制通風系統(tǒng)三、非排氣污染物控制技術(shù)三、非排氣污染物控制技術(shù).曲軸箱強制通風裝置曲軸箱強制通風裝置曲軸箱強制通風系統(tǒng)如圖曲軸箱強制通風系統(tǒng)如圖9-15所示。新鮮空氣由空濾器進入曲所示。新鮮空氣由空濾器進入曲軸箱與竄氣混合后，經(jīng)軸箱與竄氣混合后，經(jīng)閥進入進氣管，與空氣或油氣混合閥進入進氣管，與空氣或油氣混合氣一起被吸入氣缸燃燒掉。氣一起被吸入氣缸燃燒掉。閥可隨發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀況自動調(diào)閥可隨發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀況自動調(diào)節(jié)吸入氣缸的竄氣量。在怠速和小負荷時，由于進氣管真空度較節(jié)吸入氣缸的竄氣量。在怠速和小負荷時，由于進氣管真空度較高，閥體

22、被吸向上方高，閥體被吸向上方(進氣管側(cè)進氣管側(cè))，閥口流通截面減少，吸入氣缸，閥口流通截面減少，吸入氣缸的竄氣量減少，以避免混合氣過稀，造成燃燒不穩(wěn)定或失火；而的竄氣量減少，以避免混合氣過稀，造成燃燒不穩(wěn)定或失火；而在加速和大負荷時，竄氣量增多，而進氣管真空度變低，在彈簧在加速和大負荷時，竄氣量增多，而進氣管真空度變低，在彈簧作用下閥體下移，閥口流通截面增大，使大量的竄氣進入氣缸被作用下閥體下移，閥口流通截面增大，使大量的竄氣進入氣缸被燃燒掉；當發(fā)動機高速大負荷運轉(zhuǎn)時，一旦竄氣量過多而不能完燃燒掉；當發(fā)動機高速大負荷運轉(zhuǎn)時，一旦竄氣量過多而不能完全被吸凈時，部分竄氣會從閉式通氣口進入空濾器，經(jīng)

23、化油器被全被吸凈時，部分竄氣會從閉式通氣口進入空濾器，經(jīng)化油器被吸入進氣管。吸入進氣管。.燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng)圖-燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng)圖-電控燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng)方框圖電控單元空氣濾清器發(fā)動機進氣歧管電磁式清除閥泄漏檢測泵活性炭罐油箱 不同工況由于混合氣濃度不同，有害物不同工況由于混合氣濃度不同，有害物的排放量相差很大。的排放量相差很大。 在怠速工況下，在怠速工況下， HC排放濃度增加排放濃度增加. 在減速工況下，在減速工況下，HC增加。增加。一、概述一、概述第三節(jié)排放法規(guī)及測試方法第三節(jié)排放法規(guī)及測試方法.輕型車與重型車輕型車與重型車工況法又根據(jù)輕型車和重型車而采用不同的試驗工況法又根據(jù)輕型車和重型車而

24、采用不同的試驗方法。方法。對于輕型車和重型車的定義各國不完全統(tǒng)一，對于輕型車和重型車的定義各國不完全統(tǒng)一，一般將總質(zhì)量在一般將總質(zhì)量在()范圍內(nèi)，乘員在人以下的車輛定義為輕型范圍內(nèi)，乘員在人以下的車輛定義為輕型車，為了與農(nóng)用車區(qū)別，還規(guī)定其最高車速應(yīng)在車，為了與農(nóng)用車區(qū)別，還規(guī)定其最高車速應(yīng)在以上。而總質(zhì)量在以上。而總質(zhì)量在()以上的定義為重型車。以上的定義為重型車。.排放限值排放限值 工況法檢測的排放限值一般分為兩類，即產(chǎn)工況法檢測的排放限值一般分為兩類，即產(chǎn)品認證試驗限值和產(chǎn)品一致性試驗限值。產(chǎn)品品認證試驗限值和產(chǎn)品一致性試驗限值。產(chǎn)品認證試驗是指對新設(shè)計車型的認證試驗；產(chǎn)品認證試驗是指對

25、新設(shè)計車型的認證試驗；產(chǎn)品一致性試驗是指對批量生產(chǎn)車輛的試驗，要求一致性試驗是指對批量生產(chǎn)車輛的試驗，要求從成批生產(chǎn)的車輛中任意抽取一輛或若干輛進從成批生產(chǎn)的車輛中任意抽取一輛或若干輛進行試驗行試驗。一般來說，產(chǎn)品認證試驗限值嚴于產(chǎn)。一般來說，產(chǎn)品認證試驗限值嚴于產(chǎn)品一致性試驗限值，但這兩種排放限值今后有品一致性試驗限值，但這兩種排放限值今后有合二為一的趨勢。合二為一的趨勢。二、排放法規(guī)二、排放法規(guī).輕型車排放法規(guī)輕型車排放法規(guī)()美國排放法規(guī)美國排放法規(guī)世界上最早的工況法排放法規(guī)于年誕生在世界上最早的工況法排放法規(guī)于年誕生在美國加利福尼亞州，用七個工況組成一個測試循環(huán)美國加利福尼亞州，用七個

26、工況組成一個測試循環(huán)(稱為加州標準測試稱為加州標準測試循環(huán)循環(huán))，并于年被美國聯(lián)邦政府采納作為聯(lián)邦排放法規(guī)。，并于年被美國聯(lián)邦政府采納作為聯(lián)邦排放法規(guī)。()歐洲排放法規(guī)歐洲排放法規(guī)歐洲現(xiàn)行的輕型車排放測試循環(huán)如圖歐洲現(xiàn)行的輕型車排放測試循環(huán)如圖-所示，所示，它由若干等加速、等減速、等速和怠速工況組成。它由若干等加速、等減速、等速和怠速工況組成。()日本排放法規(guī)日本排放法規(guī)日本于年起實施日本于年起實施“大氣污染防止法大氣污染防止法”，年起采用工況測試循環(huán)年起采用工況測試循環(huán)(熱起動熱起動)，年起改用，年起改用工況測試循環(huán)，如圖工況測試循環(huán)，如圖-所示。所示。()各種排放法規(guī)的對比各種排放法規(guī)的對

27、比表表-給出了美國、歐洲、日本輕型車排放給出了美國、歐洲、日本輕型車排放測試循環(huán)的主要參數(shù)對比。測試循環(huán)的主要參數(shù)對比。()我國排放法規(guī)我國排放法規(guī)我國于年月日開始實施排放法規(guī)。我國于年月日開始實施排放法規(guī)。圖-美國-測試循環(huán)圖-測試循環(huán)的工況點在汽油機萬有特性上的位置圖-歐洲測試循環(huán)(-)圖-日本測試循環(huán)表-美國、歐洲、日本輕型車排放測試循環(huán)的主要參數(shù)對比圖-輕型車排放控制的進程圖-歐洲工況法測試循環(huán)()的工況點及其加權(quán)系數(shù)圖-歐洲穩(wěn)態(tài)標準測試循環(huán))測試轉(zhuǎn)速定義)測試點的負荷和順序)測試點的加權(quán)系數(shù)表-歐洲重型車用柴油機排放限值(單位：().重型車排放法規(guī)三、排放檢測的取樣系統(tǒng).輕型車工況法

28、測試的取樣系統(tǒng)圖-用于輕型車工況法測試的定容采樣系統(tǒng)(系統(tǒng))底盤測功機空氣取樣袋積累流量計臨界流文杜里管旋風分離器 稀釋空氣濾清器稀釋排氣抽氣泵稀釋風道過濾器流量控制器 流量計換熱器加熱過濾器壓力表快接管接頭快速作用閥稀釋排氣取樣袋測量微粒排放質(zhì)量的取樣過濾器 取樣泵溫度控制器溫度傳感器.發(fā)動機臺架測試時的采樣系統(tǒng)圖-加熱采樣系統(tǒng)取樣探頭粗濾器逆向清掃系統(tǒng)取樣泵減壓器氣樣冷卻器冷凝液分離器細濾器四、有害氣體成分分析目前，用于汽車氣體排放污染物分析的方法主要有目前，用于汽車氣體排放污染物分析的方法主要有三種，即，用不分光紅外分析儀測量和三種，即，用不分光紅外分析儀測量和；用氫火焰離子分析儀測量；

29、用化學發(fā)光分析儀用氫火焰離子分析儀測量；用化學發(fā)光分析儀()測量。測量。世界各國在其工況法檢測標準中都世界各國在其工況法檢測標準中都嚴格規(guī)定必須采用上述測試方法。但怠速法檢測標嚴格規(guī)定必須采用上述測試方法。但怠速法檢測標準中略有不同，可以用不分光紅外法測量、準中略有不同，可以用不分光紅外法測量、和。在試驗研究中，對排氣氣體的成分和和。在試驗研究中，對排氣氣體的成分和濃度分析可采用氣相色譜儀，上述分析方法及其原濃度分析可采用氣相色譜儀，上述分析方法及其原理在有關(guān)排放的專著中均有詳細介紹。理在有關(guān)排放的專著中均有詳細介紹。五、微粒及煙度的測量.柴油機排氣微粒的采集圖-微粒采集系統(tǒng)示意圖.微粒成分的

30、分析方法圖-波許煙度計的檢測儀.煙度的測量方法煙度的測量方法()波許波許()煙度計煙度計最早問世和目前使用最廣泛的是波許煙度計，它主要由最早問世和目前使用最廣泛的是波許煙度計，它主要由定容采樣泵和檢測儀兩部分組成。定容采樣泵和檢測儀兩部分組成。()馮布蘭德馮布蘭德()煙度計煙度計馮布蘭德煙度計也是一種濾紙式煙度計。馮布蘭德煙度計也是一種濾紙式煙度計。()哈特里奇哈特里奇()煙度計煙度計哈特里奇煙度計是一種典型的透光式煙度計，其測量原哈特里奇煙度計是一種典型的透光式煙度計，其測量原理如圖理如圖-所示。所示。圖-哈特里奇煙度計基本結(jié)構(gòu)光源排氣入口排氣測試管光電池轉(zhuǎn)換手柄空氣校正器鼓風機排氣出口一、

31、噪聲概述第四節(jié)柴油機的噪聲.噪聲允許標準內(nèi)燃機噪聲的允許標準國內(nèi)外均尚未頒發(fā)，但對各內(nèi)燃機噪聲的允許標準國內(nèi)外均尚未頒發(fā)，但對各種環(huán)境噪聲，對一些配用發(fā)動機的產(chǎn)品，已有允許標種環(huán)境噪聲，對一些配用發(fā)動機的產(chǎn)品，已有允許標準可供參考，如汽車車內(nèi)外噪聲允許標準等。圖準可供參考，如汽車車內(nèi)外噪聲允許標準等。圖-給出了一些國家的汽車車外噪聲的限給出了一些國家的汽車車外噪聲的限制值。制值。圖-小轎車車外噪聲允許標準日本美國瑞士中國圖-小型載重汽車車外噪聲允許標準日本美國瑞士中國圖-中型載重汽車車外噪聲允許標準日本美國瑞士中國1.燃燒噪聲燃燒噪聲 燃燒噪聲經(jīng)由兩條路徑傳播并輻射出來。一條是經(jīng)燃燒噪聲經(jīng)由兩

32、條路徑傳播并輻射出來。一條是經(jīng)過氣缸蓋及氣缸套經(jīng)由氣缸體上部向外輻射；另一過氣缸蓋及氣缸套經(jīng)由氣缸體上部向外輻射；另一條是經(jīng)過曲柄連桿機構(gòu)，即活塞、連桿、曲軸和主條是經(jīng)過曲柄連桿機構(gòu)，即活塞、連桿、曲軸和主軸承經(jīng)由氣缸體下部向外輻射。軸承經(jīng)由氣缸體下部向外輻射。 在功率相同的條件下，柴油機比汽油機燃燒噪聲大在功率相同的條件下，柴油機比汽油機燃燒噪聲大得多。得多。 汽油機的爆燃、燃燒室積碳會使燃燒噪聲增而加。汽油機的爆燃、燃燒室積碳會使燃燒噪聲增而加。柴油機在轉(zhuǎn)速升高，噴油推遲，負荷增大時還會引柴油機在轉(zhuǎn)速升高，噴油推遲，負荷增大時還會引起工作粗暴產(chǎn)生噪聲。起工作粗暴產(chǎn)生噪聲。 轉(zhuǎn)速升高，負荷加

33、大而噪聲增大，點火或噴油推遲轉(zhuǎn)速升高，負荷加大而噪聲增大，點火或噴油推遲噪聲減小，加速和不正常燃燒時噪聲增大。噪聲減小，加速和不正常燃燒時噪聲增大。2.機械噪聲機械噪聲 1）活塞敲缸噪聲）活塞敲缸噪聲 2）配氣機構(gòu)噪聲）配氣機構(gòu)噪聲 3）正時齒輪噪聲）正時齒輪噪聲 4）不平衡慣性力引起的機械振動及噪聲）不平衡慣性力引起的機械振動及噪聲 5）噴油泵及其他機械噪聲）噴油泵及其他機械噪聲3.進、排氣噪聲進、排氣噪聲 進排氣噪聲是由于發(fā)動機在進、排氣過程中，氣體壓力波進排氣噪聲是由于發(fā)動機在進、排氣過程中，氣體壓力波和氣體流動所引起的振動而產(chǎn)生的噪聲。主要包括吸氣、和氣體流動所引起的振動而產(chǎn)生的噪聲。

34、主要包括吸氣、排氣部位放射出的空氣聲和排氣系統(tǒng)的漏氣聲。排氣部位放射出的空氣聲和排氣系統(tǒng)的漏氣聲。 進氣噪聲主要包括空氣在進氣管中的壓力脈動，產(chǎn)生低頻進氣噪聲主要包括空氣在進氣管中的壓力脈動，產(chǎn)生低頻噪聲；空氣以高速通過氣門的流通截面，產(chǎn)生高頻的渦流噪聲；空氣以高速通過氣門的流通截面，產(chǎn)生高頻的渦流噪聲；增壓內(nèi)燃機增壓器中壓氣機的噪聲。噪聲；增壓內(nèi)燃機增壓器中壓氣機的噪聲。 排氣噪聲主要包括：排氣在排氣管中的壓力脈動，產(chǎn)生低、排氣噪聲主要包括：排氣在排氣管中的壓力脈動，產(chǎn)生低、中頻噪聲；排氣門流通截面處的高頻渦流噪聲；中頻噪聲；排氣門流通截面處的高頻渦流噪聲； 進排氣噪聲都隨發(fā)動機的轉(zhuǎn)速及負荷

35、狀態(tài)而變化。隨發(fā)動進排氣噪聲都隨發(fā)動機的轉(zhuǎn)速及負荷狀態(tài)而變化。隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速提高，進排氣噪聲增加；隨發(fā)動機負荷增加，進排機轉(zhuǎn)速提高，進排氣噪聲增加；隨發(fā)動機負荷增加，進排氣噪聲增大。氣噪聲增大。 合理選擇進、排氣管，減少壓力脈動及渦流強度，并避免合理選擇進、排氣管，減少壓力脈動及渦流強度，并避免發(fā)生共振；采用性能良好的進、排氣消聲器。發(fā)生共振；采用性能良好的進、排氣消聲器。4.風扇噪聲風扇噪聲 風扇噪聲由旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲組成。旋轉(zhuǎn)噪風扇噪聲由旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲組成。旋轉(zhuǎn)噪聲是由風扇葉片對空氣分子的周期性擾動而產(chǎn)聲是由風扇葉片對空氣分子的周期性擾動而產(chǎn)生的，它的強弱與風扇轉(zhuǎn)速和葉片數(shù)成正比；生的

36、，它的強弱與風扇轉(zhuǎn)速和葉片數(shù)成正比；而渦流噪聲是空氣在受葉片擾動后產(chǎn)生的渦流而渦流噪聲是空氣在受葉片擾動后產(chǎn)生的渦流所形成，它的強弱主要與風扇氣流速度有關(guān)所形成，它的強弱主要與風扇氣流速度有關(guān)。 對風扇型式、葉片形狀、布置及材料的改進，對風扇型式、葉片形狀、布置及材料的改進，如采用葉片不均勻分布的風扇、用塑料風扇代如采用葉片不均勻分布的風扇、用塑料風扇代替鋼板風扇、在車用內(nèi)燃機上采用風扇自動離替鋼板風扇、在車用內(nèi)燃機上采用風扇自動離合器等措施可取得較好的降低噪聲效果。合器等措施可取得較好的降低噪聲效果。二、影響噪聲的主要因素()燃燒室燃燒室發(fā)動機燃燒室的結(jié)構(gòu)型式及整個燃燒系統(tǒng)的設(shè)發(fā)動機燃燒室的

37、結(jié)構(gòu)型式及整個燃燒系統(tǒng)的設(shè)計，對其壓力增長率、最高燃燒壓力和氣缸壓力頻譜曲線有計，對其壓力增長率、最高燃燒壓力和氣缸壓力頻譜曲線有明顯的影響，故對燃燒噪聲的影響很大，尤其對柴油機更是明顯的影響，故對燃燒噪聲的影響很大，尤其對柴油機更是如此。如此。()噴油提前角噴油提前角當噴油提前角變化時，滯燃期、壓力升高當噴油提前角變化時，滯燃期、壓力升高比和最大燃燒壓力等都隨之發(fā)生變化，因而對發(fā)動機的低、比和最大燃燒壓力等都隨之發(fā)生變化，因而對發(fā)動機的低、中、高頻率燃燒噪聲都有影響。中、高頻率燃燒噪聲都有影響。()轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速發(fā)動機轉(zhuǎn)速主要影響機械噪聲的大小。發(fā)動機轉(zhuǎn)速主要影響機械噪聲的大小。()負荷負荷隨著負

38、荷的增加，每循環(huán)的放熱量增加，最大燃隨著負荷的增加，每循環(huán)的放熱量增加，最大燃燒壓力及壓力升高比燒壓力及壓力升高比(對柴油機對柴油機)升高，這會使噪聲增大。升高，這會使噪聲增大。(一一)影響機械噪聲的主要因素影響機械噪聲的主要因素:).活塞敲擊噪聲活塞敲擊噪聲 ).配氣機構(gòu)噪聲配氣機構(gòu)噪聲 ).齒輪噪聲齒輪噪聲 ).噴油泵的噪聲噴油泵的噪聲圖-柴油機的噪聲及振動隨活塞冷態(tài)間隙的變化)噪聲)振動缸徑單缸機缸徑單缸機).活塞敲擊噪聲活塞敲擊噪聲 圖-振動及噪聲與缸套厚度的關(guān)系缸徑單缸機缸徑單缸機噪聲級振動級05AA9.配氣機構(gòu)噪聲配氣機構(gòu)噪聲由于氣門間隙的存在，當氣門打開或關(guān)由于氣門間隙的存在，當

39、氣門打開或關(guān)閉的瞬間，挺柱與推桿、推桿與搖臂以及搖閉的瞬間，挺柱與推桿、推桿與搖臂以及搖臂與氣門桿接觸點上，不可避免地要產(chǎn)生撞臂與氣門桿接觸點上，不可避免地要產(chǎn)生撞擊；同時，氣門落座時，氣門與氣門座之間擊；同時，氣門落座時，氣門與氣門座之間也要發(fā)生撞擊。由于配氣機構(gòu)本身是一個彈也要發(fā)生撞擊。由于配氣機構(gòu)本身是一個彈性系統(tǒng)，在上述周期性撞擊力作用下產(chǎn)生振性系統(tǒng)，在上述周期性撞擊力作用下產(chǎn)生振動，甚至在高速時造成氣門的跳動，這種跳動，甚至在高速時造成氣門的跳動，這種跳動又進一步增加了上述撞擊的次數(shù)和強度。動又進一步增加了上述撞擊的次數(shù)和強度。這就是配氣機構(gòu)噪聲發(fā)生的根源。這就是配氣機構(gòu)噪聲發(fā)生的根

40、源。05AA9.齒輪噪聲齒輪噪聲齒輪傳動的特點是輪齒的交替嚙合，在嚙合齒輪傳動的特點是輪齒的交替嚙合，在嚙合處具有滾動與滑動，不可避免地要產(chǎn)生齒與處具有滾動與滑動，不可避免地要產(chǎn)生齒與齒之間的撞擊和摩擦，使齒輪本體及齒本身齒之間的撞擊和摩擦，使齒輪本體及齒本身產(chǎn)生振動而發(fā)出噪聲。產(chǎn)生振動而發(fā)出噪聲。影響齒輪噪聲的因素主要有齒輪圓周速度、影響齒輪噪聲的因素主要有齒輪圓周速度、齒輪的結(jié)構(gòu)型式和尺寸、齒輪的材料和制造齒輪的結(jié)構(gòu)型式和尺寸、齒輪的材料和制造質(zhì)量等。質(zhì)量等。05AA9.噴油泵的噪聲噴油泵的噪聲柴油機燃料供給系統(tǒng)的噪聲主要是由噴油泵柴油機燃料供給系統(tǒng)的噪聲主要是由噴油泵及高壓油管的外表面發(fā)

41、出的。噴油泵的噪聲是及高壓油管的外表面發(fā)出的。噴油泵的噪聲是柴油機主要的機械噪聲之一。柴油機主要的機械噪聲之一。噴油泵的噪聲是由周期變化的柱塞上部的燃噴油泵的噪聲是由周期變化的柱塞上部的燃油壓力、高壓油管內(nèi)的燃油壓力和往復運動零油壓力、高壓油管內(nèi)的燃油壓力和往復運動零件的慣性力引起的。噴油泵的泵體在這些力的件的慣性力引起的。噴油泵的泵體在這些力的作用下發(fā)生復雜的變形，使其外表面發(fā)生振動，作用下發(fā)生復雜的變形，使其外表面發(fā)生振動，輻射出噪聲。輻射出噪聲。1.控制燃燒爆發(fā)力和減少不正常燃燒控制燃燒爆發(fā)力和減少不正常燃燒 1）適當?shù)赝七t噴油或點火時間）適當?shù)赝七t噴油或點火時間 2）選用十六烷值較高的

42、柴油和辛烷值較高）選用十六烷值較高的柴油和辛烷值較高的汽油的汽油 3）改變?nèi)紵倚问剑└淖內(nèi)紵倚问?2.控制轉(zhuǎn)速及減小慣性力控制轉(zhuǎn)速及減小慣性力 合理設(shè)計發(fā)動機轉(zhuǎn)速，減輕活塞等往復運動合理設(shè)計發(fā)動機轉(zhuǎn)速，減輕活塞等往復運動零件的質(zhì)量，采用平衡軸減小慣性力，盡量零件的質(zhì)量，采用平衡軸減小慣性力，盡量使發(fā)動機平衡，可達到降低噪聲的目的使發(fā)動機平衡，可達到降低噪聲的目的。三、降低噪聲措施3.減小配合零件的撞擊和震動減小配合零件的撞擊和震動 減少活塞與缸壁、氣門機構(gòu)、軸與軸承、齒輪等些配合減少活塞與缸壁、氣門機構(gòu)、軸與軸承、齒輪等些配合零件在運動時的撞擊和振動，可降低機械噪聲。零件在運動時的撞擊和振

43、動，可降低機械噪聲。 在柴油機供給系中，可通過提高泵體剛度、減小油泵壓力在柴油機供給系中，可通過提高泵體剛度、減小油泵壓力脈動、減小噴油泵凸輪與滾輪體之間的沖擊和摩擦等，降低脈動、減小噴油泵凸輪與滾輪體之間的沖擊和摩擦等，降低其噪聲。其噪聲。 適當增加曲軸剛度、減小曲軸轉(zhuǎn)動慣量、合理排列發(fā)火順適當增加曲軸剛度、減小曲軸轉(zhuǎn)動慣量、合理排列發(fā)火順序、采用抗扭振性能好的球墨鑄鐵材料，以及加裝扭轉(zhuǎn)減振序、采用抗扭振性能好的球墨鑄鐵材料，以及加裝扭轉(zhuǎn)減振器等，可減小曲軸的扭轉(zhuǎn)振動，也可降低機械噪聲。器等，可減小曲軸的扭轉(zhuǎn)振動，也可降低機械噪聲。4.采用隔聲、防振措施采用隔聲、防振措施 可在機體側(cè)壁加裝隔

44、聲罩；采用雙層油底殼；在殼體表面可在機體側(cè)壁加裝隔聲罩；采用雙層油底殼；在殼體表面涂敷減振涂層；進排氣管設(shè)置防振支承等，可降低噪聲。涂敷減振涂層；進排氣管設(shè)置防振支承等，可降低噪聲。第五節(jié)工程應(yīng)用實例第五節(jié)工程應(yīng)用實例(文摘文摘)一、優(yōu)化燃燒的措施一、優(yōu)化燃燒的措施.采用可變定時的高效燃油噴射系統(tǒng)采用可變定時的高效燃油噴射系統(tǒng) 在優(yōu)化燃燒過程中，噴射系統(tǒng)占有重要在優(yōu)化燃燒過程中，噴射系統(tǒng)占有重要地位。滿足排放要求則需要燃油噴射系統(tǒng)地位。滿足排放要求則需要燃油噴射系統(tǒng)具有高的液壓效能，并能根據(jù)每一工況的具有高的液壓效能，并能根據(jù)每一工況的需要改善噴油定時，這只有采用電子控制需要改善噴油定時，這只

45、有采用電子控制的噴射系統(tǒng)才能達到。的噴射系統(tǒng)才能達到。.低渦流燃燒過程低渦流燃燒過程 采用可變噴油定時和高效燃油噴射系統(tǒng)可以降采用可變噴油定時和高效燃油噴射系統(tǒng)可以降低進氣渦流。通過高壓噴射促進混合氣形成，有低進氣渦流。通過高壓噴射促進混合氣形成，有利于降低的排放和燃油消耗量。利于降低的排放和燃油消耗量。低渦流進低渦流進氣系統(tǒng)因其換氣機構(gòu)具有良好的流通特性，則有氣系統(tǒng)因其換氣機構(gòu)具有良好的流通特性，則有較低的節(jié)流損失。這除了節(jié)油外，在功率一定的較低的節(jié)流損失。這除了節(jié)油外，在功率一定的情況下還可降低增壓度，對減少的排放特情況下還可降低增壓度，對減少的排放特別有利。別有利。.可變渦流的四氣門機構(gòu)可變渦流的四氣門機構(gòu) 我們注意到能滿足未來排放法規(guī)的渦流燃燒過程我們注意到能滿足未來排放法規(guī)的渦流燃燒過程所具有的作用只有結(jié)合四氣門缸蓋才能充分發(fā)揮出所具有的作用只有結(jié)合四氣門缸蓋才能充分發(fā)揮出來。在四氣門缸蓋中噴油器垂直地設(shè)置在其中間。來。在四氣門缸蓋中噴油器垂直地設(shè)置在其中間。這種方案能使燃油均勻地分布到各個油注中，因而這種方案能使燃油均勻地分布到各個油注中，因而為燃油和空氣良好混合提供有利