內(nèi)燃機(jī)污染物的生成與控制

1、內(nèi)燃機(jī)污染物的生成與控制第1頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一第一節(jié)概述內(nèi)燃機(jī)用碳?xì)浠衔锶剂显谌紵覂?nèi)完全燃燒時(shí)，如果不考慮燃料中的微量雜質(zhì)的話，將只產(chǎn)生二氧化碳(和水蒸氣(H2O)。水在地球上大量存在，內(nèi)燃機(jī)排出的水分不會(huì)對(duì)地球水循環(huán)構(gòu)成重大影響。至于CO2，過去并不認(rèn)為它是一種污染物，但因?yàn)楹蓟剂系拇罅渴褂?，使地球的碳循環(huán)失衡。大氣中的CO2體積分?jǐn)?shù)已從工業(yè)時(shí)代開始時(shí)的2.810-4增加到現(xiàn)在的3.8510-4左右，加劇了“溫室效應(yīng)”，引起全人類的關(guān)注。第2頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一第二節(jié)污染物的生成機(jī)理和影響因素一、一氧化碳二、

2、碳?xì)浠衔锶⒌趸锼?、顆粒物第3頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一一、一氧化碳圖8-1點(diǎn)燃機(jī)用11種不同H/C比的燃料時(shí)的CO排放量與空燃比A/F及過量空氣系數(shù)的關(guān)系第4頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一一、一氧化碳圖8-2典型的車用柴油機(jī)污染物排放量與總過量空氣系數(shù)的關(guān)系第5頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一二、碳?xì)浠衔?1) 排氣在缸內(nèi)工作過程中生成并隨排氣排出，稱為HC的排氣排放物，主要是在燃燒過程中未來得及燃燒或未完全燃燒的燃料或潤(rùn)滑油。(2) 曲軸箱從燃燒室通過活塞與氣缸之間的間隙漏入曲軸箱的竄氣，含有大量HC。

3、(3) 蒸發(fā)從汽油機(jī)和其他輕質(zhì)液體燃料點(diǎn)燃機(jī)的燃油系統(tǒng)，即從燃油箱、化油器、燃油管接頭等處以及停車后進(jìn)氣管中的油膜蒸發(fā)的燃油蒸氣，如果進(jìn)入大氣，同樣構(gòu)成HC排放物，稱為蒸發(fā)排放物。第6頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一三、氮氧化物圖8-3排氣中隨點(diǎn)火提前角第7頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一三、氮氧化物0804.TIF第8頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一三、氮氧化物圖8-5柴油機(jī)兩種轉(zhuǎn)速在不同負(fù)荷下的N排放和對(duì)應(yīng)的空燃比A/F自然吸氣直噴柴油機(jī)，6102mm118mm，16.5第9頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)4

4、8分，星期一三、氮氧化物圖8-6車用柴油機(jī)燃油消耗率、排氣煙度、氣體排放CO、HC、N隨噴油正時(shí)的變化趨勢(shì)第10頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一四、顆粒物圖8-7烴類燃料燃燒時(shí)碳煙DS生成的溫度T和過量空氣系數(shù)條件生成區(qū)內(nèi)點(diǎn)的密度定性表示碳煙相對(duì)生成量第11頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一四、顆粒物圖8-8柴油機(jī)顆粒物排放與負(fù)荷的關(guān)系(試驗(yàn)用柴油機(jī)同圖8-5)第12頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一第三節(jié)內(nèi)燃機(jī)的排放控制一、點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)二、壓燃式內(nèi)燃機(jī)第13頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一第三節(jié)內(nèi)燃機(jī)

5、的排放控制圖8-9曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)(PCV)系統(tǒng)1空氣濾清器2化油器3PCV閥4進(jìn)氣管5排氣管6閉式呼吸口7通風(fēng)管8補(bǔ)氣管9氣缸蓋罩第14頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一一、點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)(一) 曲軸箱排放物的控制(二) 蒸發(fā)排放物的控制(三) 冷起動(dòng)、暖機(jī)和怠速排放控制(四) 低排放燃料供給系統(tǒng)(五) 低排放點(diǎn)火系統(tǒng)(六) 低排放燃燒系統(tǒng)(七) 排氣再循環(huán)第15頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一(一) 曲軸箱排放物的控制圖8-10PCV閥的構(gòu)造和工作原理第16頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一(一) 曲軸箱排放物的控制圖8-11

6、發(fā)動(dòng)機(jī)竄氣流量特性第17頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一(二) 蒸發(fā)排放物的控制圖8-12活性炭罐式汽油蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)a) 系統(tǒng)簡(jiǎn)圖b) 化油器控制閥c) 膜片閥1空氣濾清器2化油器平衡孔3化油器浮子室4化油器控制閥5膜片閥6液氣分離器7帶雙向彈簧閥的油箱蓋8燃油箱9活性炭罐10炭罐清除單向閥11發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管第18頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一(二) 蒸發(fā)排放物的控制圖8-13車用汽油機(jī)電控燃油蒸發(fā)排放物控制系統(tǒng)框圖1電控器2清除空氣濾清器3發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管4清除電磁閥5泄漏檢測(cè)泵6活性炭罐7燃油箱第19頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)

7、48分，星期一(三) 冷起動(dòng)、暖機(jī)和怠速排放控制圖8-14活性炭罐清除電磁閥構(gòu)造1電磁線圈2橡膠緩沖擋塊3鐵心4橡膠密封唇5接進(jìn)氣管接頭6接炭罐接頭7回位彈簧第20頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一(四) 低排放燃料供給系統(tǒng)圖8-15車用汽油機(jī)在部分負(fù)荷下，點(diǎn)火提前角(上止點(diǎn)前)對(duì)燃油消耗率和N、HC排放的影響第21頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一(五) 低排放點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)的性能，如點(diǎn)火正時(shí)脈譜和點(diǎn)火能量特性，對(duì)點(diǎn)燃機(jī)的燃燒有重要作用，從而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和排放。為使點(diǎn)燃機(jī)高效節(jié)能、動(dòng)力強(qiáng)勁、排放最低，要求點(diǎn)火可靠，正時(shí)優(yōu)化。如果某缸失火，該缸

8、內(nèi)的所有燃料均將直接進(jìn)入排氣管，使發(fā)動(dòng)機(jī)的HC排放突然出現(xiàn)很大的峰值，時(shí)間平均或累計(jì)HC排放量也相應(yīng)增加。點(diǎn)火可靠性主要取決于點(diǎn)火能量，當(dāng)然也要求火花塞工作可靠。第22頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一(六) 低排放燃燒系統(tǒng)不論是從改善動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，還是從降低排放出發(fā)，對(duì)點(diǎn)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)的要求都是一致的，歸根結(jié)底，就是應(yīng)盡可能使燃燒系統(tǒng)緊湊。另外，從比排放量指標(biāo)看，凡是提高發(fā)動(dòng)機(jī)比功率而不相應(yīng)增加排放量的措施，就是低排放措施。第23頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一(七) 排氣再循環(huán)1) 發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)過程中，充量溫度較低，NOx排放量不大，為防止排

9、氣回流破壞燃燒的穩(wěn)定性，一般在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度低于50時(shí)不進(jìn)行EGR。2) 發(fā)動(dòng)機(jī)怠速和小負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，NOx排放量也不大，一般也不進(jìn)行EGR。3) 由于NOx排放量隨發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷增大而顯著增加，EGR率應(yīng)隨負(fù)荷增大而相應(yīng)增加。4) 接近全負(fù)荷時(shí)，為使發(fā)動(dòng)機(jī)保持足夠的動(dòng)力性能，即使NOx排放量很大，也不允許進(jìn)行EGR。5) 為了實(shí)現(xiàn)EGR的最佳效果，要保證各缸的EGR率一致。第24頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一(七) 排氣再循環(huán)圖8-16EGR率對(duì)點(diǎn)燃機(jī)中等負(fù)荷N排放的影響充量系數(shù)0.5，轉(zhuǎn)速1600r/min，點(diǎn)火正時(shí)MBT第25頁，共68頁，2022年，5月20日，7

10、點(diǎn)48分，星期一圖8-17車用汽油機(jī)的EGR控制系統(tǒng)框圖a) 真空控制機(jī)械式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溫控閥6電控真空調(diào)節(jié)器7電控器8EGR閥位置傳感器9電磁式EGR閥第26頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一圖8-18帶閥位傳感器的線性位移電磁式EGR閥結(jié)構(gòu)實(shí)例第27頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一二、壓燃式內(nèi)燃機(jī)(一) 增壓(二) 低排放燃油噴射系統(tǒng)(三) 氣流組織和多氣門技術(shù)(四) 低排放燃燒室(五) 排氣再循環(huán)第28頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分

11、，星期一(一) 增壓增壓是提高柴油機(jī)功率密度的主要手段。增壓在車用柴油機(jī)上的應(yīng)用的最大推動(dòng)力來自排放控制的壓力?，F(xiàn)在，不僅重型車用柴油機(jī)，而且中型、輕型車，甚至轎車用柴油機(jī)幾乎都采用增壓，而且增壓度越來越高，增壓加中冷的應(yīng)用越來越多。第29頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一(二) 低排放燃油噴射系統(tǒng)1.噴油正時(shí)的控制2.循環(huán)噴油量的控制3.優(yōu)化噴油規(guī)律4.低排放噴油器5.提高噴油壓力第30頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一1.噴油正時(shí)的控制噴油正時(shí)對(duì)柴油機(jī)的性能和排放有顯著的影響(圖8-6)，推遲噴油是降低柴油機(jī)NOx的最有效的而且最簡(jiǎn)單易行的辦法。

12、在常用的噴油提前角inj范圍內(nèi)，inj每減小1(CA),NOx的排放量可減少20%左右。但是，推遲噴油是否可行還必須考慮PM排放和燃油消耗惡化的程度，進(jìn)行最優(yōu)的折中。傳統(tǒng)的機(jī)械式噴油泵，其噴油正時(shí)控制的靈活性受到很大限制。電子控制的應(yīng)用使正時(shí)的控制得心應(yīng)手。例如，在高壓油路中設(shè)置一個(gè)電磁閥就可解決這一問題。第31頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一2.循環(huán)噴油量的控制柴油機(jī)的循環(huán)噴油量當(dāng)然要隨負(fù)荷的增大而增加，同時(shí)要根據(jù)轉(zhuǎn)速的變化進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。電控噴油系統(tǒng)可以給出各種需求的調(diào)速特性。各缸循環(huán)噴油量的均勻性要給予關(guān)注：小負(fù)荷時(shí)噴油量的不均勻性往往導(dǎo)致HC排放量增加，大負(fù)荷時(shí)

13、噴油量的不均勻性導(dǎo)致PM排放加劇。第32頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一3.優(yōu)化噴油規(guī)律噴油規(guī)律對(duì)直噴射式柴油機(jī)的燃燒過程的進(jìn)展(熱力學(xué)上的表現(xiàn)為放熱規(guī)律)有重大的影響。低排放柴油機(jī)的供油規(guī)律應(yīng)為初期緩慢、中期急速、后期快斷。初期噴油速率低以抑制在滯燃期內(nèi)形成的可燃混合氣量，減小預(yù)混合燃燒分量，降低初期燃燒速率，以達(dá)到降低壓力升高率和最高燃燒壓力和溫度、抑制NOx的生成及降低燃燒噪聲的目的。在噴油中期應(yīng)急速噴油，即盡快達(dá)到較大的最高噴油速率，以加速擴(kuò)散燃燒，防止DS大量生成和熱效率的惡化。在噴油后期要迅速結(jié)束噴射，以避免低的噴油壓力使燃油霧化變差，導(dǎo)致燃燒不完全，使HC

14、和SOF排放量增加。先緩后急的噴油規(guī)律，在某種程度上可通過雙彈簧噴油器實(shí)現(xiàn)。第33頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一4.低排放噴油器圖8-19壓力室結(jié)構(gòu)不同的噴嘴a) 標(biāo)準(zhǔn)壓力室噴嘴b) 小壓力室噴嘴c) 無壓力室噴嘴第34頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一5.提高噴油壓力柴油機(jī)中的燃油噴霧細(xì)度取決于很多因素，如噴油壓力(即噴孔前后的壓力差)、噴嘴結(jié)構(gòu)和幾何特性、燃油的粘度和表面張力等物性參數(shù)、噴入空間的介質(zhì)密度等。噴油壓力越高，噴孔直徑越小，噴孔對(duì)油流初始擾動(dòng)越大，燃油的粘度和表面張力越小，介質(zhì)密度越大，燃油噴霧就越細(xì)。在其他因素不能有很大變化的條

15、件下，改善噴霧細(xì)度的最有效手段是提高噴油壓力第35頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一(三) 氣流組織和多氣門技術(shù)圖8-20重型車用柴油機(jī)各種燃燒系統(tǒng)燃料經(jīng)濟(jì)性和排放性的比較6缸，排量10L，每缸4氣門，增壓中冷方案：縮口深坑燃燒室，5孔噴油器135MPa，有進(jìn)氣渦流方案：縮口深坑燃燒室，7孔噴油器135MPa，進(jìn)氣渦流強(qiáng)度減半方案：敞口淺平燃燒室，8孔噴油器150MPa，進(jìn)氣渦流強(qiáng)度減半方案：敞口淺平燃燒室，8孔噴油器180MPa，零渦流第36頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一(四) 低排放燃燒室設(shè)計(jì)直噴式燃燒室時(shí)，首先要盡可能增大燃燒室的有效容積比

16、，以提高缸內(nèi)空氣利用率，降低DS和PM排放。為此，首先要避免采用短行程結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)已確認(rèn)，長(zhǎng)行程、低轉(zhuǎn)速的柴油機(jī)，其燃料經(jīng)濟(jì)性和排放性比短行程、高轉(zhuǎn)速的柴油機(jī)好。為了彌補(bǔ)長(zhǎng)行程機(jī)動(dòng)力性的不足，可以采用增壓或提高增壓度加以解決?，F(xiàn)代車用高速柴油機(jī)的行程缸徑比S/D已增大到1.21.3，而傳統(tǒng)的數(shù)值是1.01.2。此外，為提高有效容積比，要盡可能縮小活塞頂面到氣缸蓋底面之間的余隙。為此，要提高機(jī)體、活塞、連桿和曲軸等主要零件與此余隙相關(guān)的尺寸的加工精度，減小氣缸蓋襯墊壓緊厚度的公差。第37頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一(五) 排氣再循環(huán)1) 用排氣脈沖閥6(圖8-21a)。2

17、) 用節(jié)流閥7對(duì)進(jìn)氣進(jìn)行節(jié)流(圖8-21b)。3) 在進(jìn)氣系統(tǒng)中裝一個(gè)文丘里管8(圖8-21c)。4) 用專門的EGR泵(圖8-21d)。5) 用可變噴嘴的渦輪增壓器VNT(圖8-21e)。第38頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一(五) 排氣再循環(huán)圖8-21增壓中冷柴油機(jī)的EGR系統(tǒng)a) 用排氣脈沖閥的EGR系統(tǒng)b) 用進(jìn)氣節(jié)流閥的EGR系統(tǒng)c) 用文丘里管的EGR系統(tǒng)d) 用EGR泵的EGR系統(tǒng)e) 用VNT渦輪增壓器的EGR系統(tǒng)1電控器2中冷器3柴油機(jī)4渦輪增壓器5EGR閥6排氣脈沖閥7節(jié)流閥8文丘里管9文丘里管旁通閥10EGR冷卻器11帶EGR泵的渦輪增壓器12VN

18、T渦輪增壓器第39頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一第四節(jié)內(nèi)燃機(jī)的排氣后處理一、三效催化轉(zhuǎn)化器二、氧化催化轉(zhuǎn)化器三、富氧降NOx催化轉(zhuǎn)化器四、柴油機(jī)排氣顆粒物捕集器第40頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一一、三效催化轉(zhuǎn)化器(一) 催化反應(yīng)機(jī)理(二) 催化轉(zhuǎn)化器的構(gòu)造(三) 催化轉(zhuǎn)化器的工作特性第41頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一(一) 催化反應(yīng)機(jī)理圖8-22三效催化轉(zhuǎn)化器的構(gòu)造1外殼2減振密封襯墊3催化劑第42頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一(二) 催化轉(zhuǎn)化器的構(gòu)造圖8-23車用催化劑的典型結(jié)構(gòu)1堇青

19、石陶瓷峰窩載體2-A活性涂層3催化活性物質(zhì)第43頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一(三) 催化轉(zhuǎn)化器的工作特性1.空燃比特性2.起燃特性3.空速特性4.流動(dòng)特性5.耐久特性第44頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一1.空燃比特性圖8-24過量空氣系數(shù)對(duì)三效催化轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化效率影響第45頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一2.起燃特性圖8-25三效催化劑的起燃溫度特性第46頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一3.空速特性催化劑的空速SV定義為單位催化劑體積的被催化氣體體積流量，其單位為s-1或h-1，具體視流量單位中

20、所用的時(shí)間單位而定。SV的大小實(shí)際上表示反應(yīng)氣體在催化劑中的停留時(shí)間tr。SV越高，tr越短，會(huì)使轉(zhuǎn)化效率降低。實(shí)際上都希望用體積較小的催化劑實(shí)現(xiàn)較高的轉(zhuǎn)化效率，以降低成本，這就要求催化劑有很好的空速特性，至少在SV30s-1內(nèi)保持高的轉(zhuǎn)化效率。一般，催化劑體積與發(fā)動(dòng)機(jī)排量之比為0.51.0。第47頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一4.流動(dòng)特性催化轉(zhuǎn)化器給發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)增加了阻力，加大排氣背壓，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性惡化。一般要求催化轉(zhuǎn)化器的流動(dòng)阻力不超過5kPa。催化轉(zhuǎn)化器的流動(dòng)阻力主要由蜂窩載體的細(xì)小孔道引起。排氣在催化劑孔道內(nèi)的流動(dòng)是層流，其阻力與流速、孔道長(zhǎng)度

21、成正比，與孔道面積成反比。從降低阻力角度，減小孔道密度是有利的，但這不利于轉(zhuǎn)化效率，所以實(shí)際的發(fā)展趨勢(shì)正相反。兼顧效率和阻力的最佳途徑是減小孔道之間的壁厚。目前，蜂窩陶瓷制造工藝上可能的最小壁厚為0.1mm左右。在這方面金屬載體有優(yōu)勢(shì)。第48頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一5.耐久特性圖8-26催化劑的失活對(duì)其起燃溫度特性的影響1新鮮催化劑2活性位損失3擴(kuò)散不暢4嚴(yán)重覆蓋和堵塞第49頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一二、氧化催化轉(zhuǎn)化器對(duì)車用四沖程汽油機(jī)來說，早期的氧化催化轉(zhuǎn)化器因不能有效控制NOx的排放已被三效催化轉(zhuǎn)化器淘汰。但是，對(duì)于稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)來

22、說，NOx排放較少，而未燃HC排放較多，氧化催化轉(zhuǎn)化器還有用武之地，如稀燃天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)一般采用氧化催化轉(zhuǎn)化器。對(duì)氧化催化劑的要求不像三效催化劑那樣嚴(yán)格，用Pt或Pd就很好，不必用最昂貴的Rh，甚至不含貴金屬的配方也可考慮。第50頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一三、富氧降NOx催化轉(zhuǎn)化器1.稀燃汽油機(jī)用NOx催化轉(zhuǎn)化器2.柴油機(jī)用NOx催化轉(zhuǎn)化器第51頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一1.稀燃汽油機(jī)用NOx催化轉(zhuǎn)化器稀燃汽油機(jī)，特別是分層充量高度稀燃的汽油機(jī)，可提高燃料經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)減少CO2排放。NOx排放在a=1.11.2時(shí)達(dá)到極大值，此后逐漸減少

23、，但仍不能滿足法規(guī)要求。第52頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一2.柴油機(jī)用NOx催化轉(zhuǎn)化器圖8-27/Ti催化劑上N/NO比對(duì)N轉(zhuǎn)化的影響第53頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一2.柴油機(jī)用NOx催化轉(zhuǎn)化器圖8-28選擇性催化還原系統(tǒng)示意圖第54頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一2.柴油機(jī)用NOx催化轉(zhuǎn)化器圖8-29用做DPF濾芯的壁流式堇青石蜂窩陶瓷塊1陶瓷濾芯2再生用螺線電熱絲3再生用回形針形電熱絲第55頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一四、柴油機(jī)排氣顆粒物捕集器圖8-30CRT系統(tǒng)示意圖第56頁，共

24、68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一第五節(jié)排 放 法 規(guī)一、排放測(cè)試規(guī)范二、取樣系統(tǒng)三、測(cè)量技術(shù)簡(jiǎn)介四、排放限值第57頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一一、排放測(cè)試規(guī)范內(nèi)燃機(jī)以及以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力源的車輛的排放測(cè)試應(yīng)該在盡可能接近實(shí)際使用條件下進(jìn)行，使測(cè)試結(jié)果符合實(shí)際排放水平。輕型汽車(指小轎車、小型客車、小型客貨兩用車和輕型貨車)用的內(nèi)燃機(jī)，因?yàn)檫\(yùn)行工況變化頻繁激烈，影響因素復(fù)雜，一般都把裝內(nèi)燃機(jī)的整輛汽車裝在底盤測(cè)功機(jī)上測(cè)量排放，測(cè)量結(jié)果以g/km計(jì)；而重型汽車(指重型貨車和大客車等)用的內(nèi)燃機(jī)功率很大，而工況變化比較平穩(wěn)，則把內(nèi)燃機(jī)裝在發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)上測(cè)量排

25、放，測(cè)量結(jié)果以g/(kWh)計(jì)。第58頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一二、取樣系統(tǒng)一般排氣成分分析儀都是測(cè)量該成分在排氣中的體積分?jǐn)?shù)，然后根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的排氣總流量算出該成分的總排放量。這在內(nèi)燃機(jī)以穩(wěn)定工況運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)比較容易實(shí)現(xiàn)。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)變工況運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，理論上可先測(cè)出成分體積分?jǐn)?shù)和排氣流量隨時(shí)間的變化，然后把它們對(duì)時(shí)間積分計(jì)算總量。但實(shí)際上由于排氣管壓力隨工況變化復(fù)雜，取樣系統(tǒng)和測(cè)量?jī)x器動(dòng)態(tài)響應(yīng)不同，以及在氣流輸送過程中各工況的氣樣部分混合，使體積分?jǐn)?shù)曲線不能再現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)排放的時(shí)間歷程，造成很大誤差。于是各國排放法規(guī)都推薦采用測(cè)量排放平均值的方法來確定排放總量。例如，把一個(gè)規(guī)定測(cè)試

26、循環(huán)中的所有排氣都收集到氣袋里，然后測(cè)量氣袋的總體積和各組分體積分?jǐn)?shù)，就可算出該循環(huán)的總排放量。但這種方法需要用很大氣袋來收集排氣，很不方便，同時(shí)不能保證在取樣過程中高溫氣樣不發(fā)生物理和化學(xué)變化，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的失真。所以，現(xiàn)在世界各國一致規(guī)定對(duì)內(nèi)燃第59頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一三、測(cè)量技術(shù)簡(jiǎn)介1.氣體污染物的檢測(cè)2.顆粒物的測(cè)量和分析3.排氣可見污染物測(cè)量4.曲軸箱排放物和蒸發(fā)排放物的測(cè)量第60頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一1.氣體污染物的檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)排放的氣體污染物一般濃度很低，多種成分混雜，可能互相干擾，而且有時(shí)濃度變化很快，因此對(duì)檢

27、測(cè)技術(shù)提出了很高的要求：對(duì)所測(cè)成分應(yīng)有高度的選擇性，不受伴生成分的影響；應(yīng)有足夠的靈敏度，可分辨10-610-5的數(shù)量級(jí)；結(jié)果有良好的重復(fù)性和穩(wěn)定性；有可能進(jìn)行在線連續(xù)分析。第61頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一2.顆粒物的測(cè)量和分析目前世界各國的排放法規(guī)只規(guī)定PM排放的質(zhì)量限值，所以PM排放質(zhì)量的精確測(cè)定是首要的任務(wù)。但是，有關(guān)PM排放的進(jìn)一步研究，要求對(duì)其進(jìn)行仔細(xì)的物理和化學(xué)表征。第62頁，共68頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)48分，星期一3.排氣可見污染物測(cè)量顆粒物的質(zhì)量測(cè)量是用目前柴油機(jī)排放法規(guī)規(guī)定的PM測(cè)量方法，但所用設(shè)備復(fù)雜，操作費(fèi)時(shí)，且不能追蹤PM的瞬時(shí)排放特性。由于PM的生成以碳煙DS粒子為核心，雖然表面凝聚著SOF，但在中等以上負(fù)荷下DS比例大，SOF比例小，所以，主要表征DS含量的排氣煙度測(cè)量長(zhǎng)期以來一直得到廣泛應(yīng)用。煙度測(cè)量結(jié)果雖然重復(fù)性和可比性較差，但由于測(cè)量設(shè)備(煙度計(jì))簡(jiǎn)單、便宜、操作方便，在柴油機(jī)研究、開發(fā)工作中作為PM排放對(duì)比手段，以及在柴油機(jī)制造、生產(chǎn)過程中作為品質(zhì)監(jiān)控手