車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與原理：第13章 內(nèi)燃機(jī)的污染與控制

1、12022/9/13第十三章 內(nèi)燃機(jī)的污染與控制車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與原理2022/9/132本章基本內(nèi)容13.1 概述13.2 汽油機(jī)主要污染物及生成機(jī)理13.3 柴油機(jī)主要污染物及生成機(jī)理13.4 汽油機(jī)排放控制技術(shù)13.5 柴油機(jī)排放控制技術(shù)13.6 排放測(cè)量與排放法規(guī)2022/9/13313.1 概述一. 汽車(chē)污染的三個(gè)主要來(lái)源CO、HC、NOx、碳煙、SO2、鉛化物。1排氣管排出的廢氣2曲軸箱竄氣HC3從油箱、油管接頭等處蒸發(fā)的汽油蒸汽HC二. 有害排放污染物的危害1CO極易與血紅細(xì)胞結(jié)合，阻止人體血液中的血紅素與氧的結(jié)合；2022/9/13413.1 概述NO，NO2 刺激人眼粘膜，嚴(yán)重

2、時(shí)還會(huì)引起肺氣腫；2NOx3HC對(duì)人眼和呼吸系統(tǒng)均有刺激作用；4HC、NOx在一定地理、溫度、氣象條件下，經(jīng)強(qiáng)烈的陽(yáng)光照射，會(huì)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，生成O3、醛類(lèi)為主的過(guò)氧化物，光化學(xué)煙霧。5碳煙粘附SO2等，對(duì)人和動(dòng)物的呼吸道極為有害。6鉛化物損害造血功能，對(duì)消化系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)也有刺激。2022/9/13513.2 汽油機(jī)主要污染物及生成機(jī)理1汽油機(jī)排放污染物的來(lái)源CO、HC、NOx一. 汽油機(jī)排放污染物的來(lái)源2022/9/1361HC20%來(lái)自燃油系統(tǒng)與燃油箱的蒸發(fā)；2025%來(lái)自曲軸箱竄氣；55%來(lái)自尾氣； （1）汽缸激冷面的存在； （2）燃料不完全燃燒； （3）二沖程汽油機(jī)的掃氣；2CO燃料

3、燃燒的中間產(chǎn)物，空氣量不足或混合氣不均勻。3NOX高溫富氧高溫下的滯留時(shí)間一. 汽油機(jī)排放污染物的來(lái)源13.2 汽油機(jī)主要污染物及生成機(jī)理2022/9/137二. 影響汽油機(jī)排氣污染的主要因素1汽油機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)排氣污染的影響a（過(guò)量空氣系數(shù)）轉(zhuǎn)速與負(fù)荷的影響點(diǎn)火時(shí)刻的影響燃燒室的影響2汽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)對(duì)排氣污染的影響怠速：CO，HC加速：HC，NOx減速：3斷火HC13.2 汽油機(jī)主要污染物及生成機(jī)理2022/9/13813.3 柴油機(jī)主要污染物及生成機(jī)理一. 柴油機(jī)排放污染物的來(lái)源1HC燃燒環(huán)節(jié)產(chǎn)生，柴油機(jī)HC排放相對(duì)汽油機(jī)比較低； （1）燃燒室內(nèi)存在太稀和太濃的混合氣； （2）噴油器殘油腔容

4、積的存在； （3）油膜蒸發(fā)型燃燒室柴油機(jī)的冷啟動(dòng)；2CO燃料燃燒的中間產(chǎn)物，混合不均勻。3NOX高溫、富氧、高溫下的滯留時(shí)間。4碳煙高溫、缺氧；熱裂解、碳凝聚。2022/9/13913.3 柴油機(jī)主要污染物及生成機(jī)理二. 過(guò)量空氣系數(shù)對(duì)柴油機(jī)排放污染物的影響2022/9/131013.3 柴油機(jī)主要污染物及生成機(jī)理三. 燃燒對(duì)柴油機(jī)排放污染物的影響2022/9/131113.4 汽油機(jī)排放控制技術(shù)一. 機(jī)內(nèi)凈化措施1調(diào)溫進(jìn)氣系統(tǒng)原理：將5%20%廢氣引入進(jìn)氣管，沖淡混合氣，降低燃燒速度，降低燃燒溫度，減少NOx。實(shí)施過(guò)程：在怠速、暖機(jī)及全負(fù)荷時(shí)，不進(jìn)行廢氣再循環(huán)。3廢氣再循環(huán)（EGR）2點(diǎn)火系

5、統(tǒng)凈化措施2022/9/131213.4 汽油機(jī)排氣污染的凈化措施二. 機(jī)外凈化措施1催化轉(zhuǎn)換器空氣泵入排氣歧管，HCCOO2CO2+H2O2空氣噴射裝置NOxO2N2，O2HCCOCO2+H2O條件： 理論空燃比； 一定的溫度； 無(wú)斷火； 無(wú)鉛汽油3強(qiáng)制曲軸箱通風(fēng)（PCV）4汽油蒸發(fā)控制（EEC）20%HC來(lái)自汽油蒸發(fā)，活性碳罐吸附HC。 將曲軸箱內(nèi)的氣體吸入進(jìn)氣歧管，重新燃燒，減少HC2022/9/131313.4 汽油機(jī)排氣污染的凈化措施三. 排放診斷系統(tǒng)1車(chē)載排放診斷系統(tǒng)（OBD）的概念排氣催化轉(zhuǎn)換器的監(jiān)測(cè)；氧傳感器的監(jiān)測(cè)；燃油噴射系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)；點(diǎn)火系統(tǒng)失火監(jiān)測(cè)；廢氣再循環(huán)監(jiān)測(cè)；二次空氣

6、系統(tǒng)監(jiān)測(cè)；油箱通風(fēng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)。2OBD所包含的功能通過(guò)電子控制單元，監(jiān)測(cè)汽車(chē)排放控制系統(tǒng)部件在運(yùn)行過(guò)程中的性能變化，及時(shí)判斷故障和故障處理。2022/9/131413.5 柴油機(jī)排放控制技術(shù)一. 燃燒系統(tǒng)的改善措施1不同燃燒室對(duì)柴油機(jī)排放的影響2燃燒系統(tǒng)的改善措施直噴式燃燒室 NOx和HC的排放量偏高。分隔式燃燒室 碳煙的排放量偏高。（1）分隔式燃燒室調(diào)整主燃燒室和副燃燒室的容積比；減小電熱塞對(duì)氣流的干擾；減小噴油器安裝孔部位的流動(dòng)死區(qū)。2022/9/131513.5 柴油機(jī)排放控制技術(shù)一. 燃燒系統(tǒng)的改善措施2燃燒系統(tǒng)的改善措施（2）直噴式燃燒室減少滯燃期內(nèi)噴入的燃油量，控制NOx的生成；提高

7、噴射壓力，改善油氣混合，避免碳煙生成；充分利用剩余空氣在后燃期對(duì)碳煙進(jìn)行氧化；控制燃油噴射速率，如靴型噴射、多次噴射；合理設(shè)計(jì)燃燒室形狀和噴油器孔徑數(shù)量。2022/9/131613.5 柴油機(jī)排放控制技術(shù)二. 供油系統(tǒng)的改善措施1噴油泵提高噴油泵的壓力；噴油規(guī)律可控；2噴油器減小噴油器殘余油腔容積；采用雙彈簧噴油器（靴型噴射）；3電子控制電控泵噴嘴和電控單體泵；高壓共軌；2022/9/131713.5 柴油機(jī)排放控制技術(shù)三. 氣流組織和多氣門(mén)技術(shù)在充量系數(shù)和進(jìn)氣渦流之間進(jìn)行折衷；四氣門(mén)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能合理布置噴油器；四. 柴油機(jī)廢氣再循環(huán)直噴式柴油機(jī)EGR率達(dá)到40%；廢氣渦輪增壓柴油機(jī)加裝單向閥

8、；五. 柴油機(jī)排氣后處理1微粒捕集器（DPF）2022/9/131813.5 柴油機(jī)排放控制技術(shù)五. 柴油機(jī)排氣后處理2連續(xù)再生系統(tǒng)（CRT）2NO+O2=2NO2NO2+C=NO+CONO2+CO=NO+CO23氧化催化器（DOC）氧化HC和CO，消除微粒中的部分有機(jī)成分。4選擇性催化還原技術(shù)（SCR）CO(NH2)2 NH32NH3+NO+NO2=2N2+3H2O2022/9/131913.6 汽車(chē)排放法規(guī)簡(jiǎn)介一. 排放測(cè)試方法1怠速法發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)，將探頭插入排氣管，一般僅測(cè)量CO和HC的排放。適合環(huán)保部門(mén)或汽修廠(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)便易行，測(cè)試裝置價(jià)格便宜和便于攜帶，檢測(cè)時(shí)間短。缺點(diǎn)：測(cè)量

9、結(jié)果缺乏全面代表性，測(cè)量精度較低。2工況法將汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)在一個(gè)測(cè)試循環(huán)中排出的廢氣經(jīng)稀釋后收集起來(lái)，用廢氣分析儀測(cè)量出廢氣濃度并推算出每次測(cè)試或每公里平均的有害物排放量。優(yōu)點(diǎn)：檢測(cè)結(jié)果較全面地反映汽車(chē)排放水平，可測(cè)量多種廢氣排放成分。缺點(diǎn)：測(cè)試系統(tǒng)復(fù)雜，試驗(yàn)設(shè)備昂貴。2022/9/132013.6 汽車(chē)排放法規(guī)簡(jiǎn)介二. 工況法測(cè)試系統(tǒng)采用ECE+EUDC循環(huán)的主要國(guó)家和地區(qū)：中國(guó)、新加坡、馬來(lái)西亞、泰國(guó)、沙特、土耳其、匈牙利、波蘭、俄羅斯等。采用美國(guó)FTP-75循環(huán)的主要國(guó)家和地區(qū)：加拿大、阿根廷、巴西、智利、墨西哥、新西蘭、韓國(guó)等。1轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)2廢氣稀釋和采樣系統(tǒng)3廢氣分析儀三. 測(cè)試循環(huán)1歐洲聯(lián)盟測(cè)試循環(huán)2美國(guó)聯(lián)邦測(cè)