汽車排放復(fù)習(xí)整理

1、汽車排放復(fù)習(xí)整理有害排放物主要有CO、SO、HC (碳?xì)浠衔锸甆OX (氮氧化物)、CO2、微粒(鉛化物、 黑煙、油霧、有機(jī)物)和臭尊為甲鍛臼粉)。2 2 CO2的高溫離解反應(yīng)：ZHs的冰燃?xì)夥串TH o2222 H O o 2 H 2 + O2co的生成機(jī)理a 1時(shí)，CO的排放量都很小。a =1.01.1時(shí)，CO的排放量變化較復(fù)雜。NO的生成機(jī)理 N + OH T NO + H澤爾多維奇鏈反應(yīng)在非常濃的混合氣中該反應(yīng)出現(xiàn),大部分NO在燃燒過程中產(chǎn)生，排氣中較少，一般主要考慮燃燒產(chǎn)生的NO。 由表中知：反應(yīng)速度k1取決于溫度，k2雖然和溫度關(guān)系不大，但是式中的N主要由第一個(gè) 反應(yīng)式產(chǎn)生。所以說

2、NO的產(chǎn)生在很大程度上取決于溫度，并與溫度成指數(shù)關(guān)系。NO2的生成機(jī)理汽油機(jī)長期怠速會(huì)產(chǎn)生大量NO2，其余工況可忽略不計(jì)。柴油機(jī)中NO2多，占到10% 30%。目前產(chǎn)生機(jī)理還不透徹，大致認(rèn)為NO在火焰區(qū)可轉(zhuǎn)變?yōu)镹O2。也會(huì)在低速下在排 氣管中產(chǎn)生，因?yàn)榇藭r(shí)排氣管在有氧條件下停留較長時(shí)間。1、起動(dòng)工況CO 和 HC：在常溫啟動(dòng)時(shí)汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)氣系統(tǒng)和氣缸溫度較低，空氣流動(dòng)速度很慢，汽油 很難完全蒸發(fā)，較多的汽油沉積在進(jìn)氣系統(tǒng)和氣缸壁面上，形成油膜，導(dǎo)致汽油霧化性差， 混合質(zhì)量不均勻，燃油壁流現(xiàn)象嚴(yán)重，各缸混合氣分配不均勻，在低溫下，汽油的蒸氣壓力 下降，難以形成在著火界限可燃的混合氣。為了順利

3、啟動(dòng)，需向汽油機(jī)提供很濃的混合氣， 這些使得燃燒不完全，CO和HC的排放濃度增加。熱啟動(dòng)時(shí)由于其較常溫起動(dòng)時(shí)進(jìn)氣量少，混合氣過濃，CO的峰值高，HC排放低。NO由于啟動(dòng)時(shí)混合氣過濃和氣體溫度過低，氧氣的缺乏使得NO的排放濃度低，但呈 上升趨勢，機(jī)體溫度慢慢增加。熱啟動(dòng)時(shí)缸內(nèi)混合氣溫度高于常溫啟動(dòng)，NO在熱啟動(dòng)后大約29秒內(nèi)高于常溫啟動(dòng)。2、加減速工況：一般指節(jié)氣門增加轉(zhuǎn)矩到最大值，使轉(zhuǎn)速急劇提高。在加速時(shí)，汽油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)由于不需要特別加濃混合氣，其排放與相應(yīng)的各溫度工 況相似。減速時(shí)，汽油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)不再供油，進(jìn)氣系統(tǒng)中液態(tài)油膜少，因化90和HC排放 低。3、怠速工況：CO和HC排放高，NO排放

4、少。其特點(diǎn)在于轉(zhuǎn)速低，節(jié)氣門開度小，供油量少，但混合氣濃度較高，霧化不良。節(jié) 氣門開度小，使殘余廢氣相對(duì)較多，有的汽油機(jī)殘余廢氣系數(shù)可達(dá)0。35至0。8之間，而 且各缸差別較大，這種情況造成燃燒緩慢，燃燒不完全，甚至因點(diǎn)不著火而出現(xiàn)間斷著火現(xiàn) 象.適當(dāng)提高怠速轉(zhuǎn)速，使進(jìn)氣節(jié)流度減小，新鮮空氣增加，殘余廢氣相對(duì)少，對(duì)改善燃燒， 降低CO和HC排放有利。4、暖機(jī)：CO和HC排放濃度高，但因燃燒溫度不高，NO的排放低。在汽油機(jī)啟動(dòng)后，其構(gòu)成燃燒室的主要零件以及潤滑系，冷卻系不能立即達(dá)到正常工作 溫度，需要一個(gè)暖機(jī)的過程，屬于怠速運(yùn)轉(zhuǎn)。此時(shí)采用濃混合氣來彌補(bǔ)汽油在進(jìn)氣道和氣缸 壁上的冷凝，保證燃燒的穩(wěn)

5、定，因此，CO和HC排放濃度高，但因燃燒溫度不高，NO的 排放低。汽油機(jī)燃燒過程：著火延遲、明顯燃燒期、補(bǔ)燃期汽油機(jī)機(jī)內(nèi)凈化的主要措施1大力推廣汽油噴射電控系統(tǒng)、2改善點(diǎn)火系統(tǒng)、3開發(fā)分層充氣及均質(zhì)稀燃的新型燃燒系 統(tǒng)、4改進(jìn)進(jìn)氣機(jī)構(gòu)和燃燒室結(jié)構(gòu)、5采用廢氣再循環(huán)控制噴油控制：是發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的主要控制功能，包括噴油時(shí)刻控制和噴油量控制 噴油時(shí)刻控制：分為三種：同時(shí)噴射，分組噴射和順序噴射 噴油量控制：即控制噴油器噴射持續(xù)時(shí)間。（間歇噴射）控制方式有起動(dòng)噴油控制、運(yùn)轉(zhuǎn)噴油控制、斷油控制和反饋控制等起動(dòng)時(shí)，ECU根據(jù)起動(dòng)裝置開關(guān)信號(hào)和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（300r/min），判定發(fā)動(dòng)機(jī)處于起動(dòng)狀態(tài)。 此時(shí)由

6、于吸入的空氣量少，轉(zhuǎn)速低，轉(zhuǎn)速波動(dòng)大，空氣流量計(jì)不能精確檢測，所以起動(dòng)時(shí)不 以空氣流量計(jì)的信號(hào)作為噴油量的計(jì)算依據(jù)，而是按照預(yù)先設(shè)定的起動(dòng)程序來進(jìn)行噴油控 制。ECU將噴油量分為基本噴油量、修正油量、增加油量三個(gè)部分氧傳感器及三元催化轉(zhuǎn)化器閉環(huán)控制：滿足歐II標(biāo)準(zhǔn)的必須措施。三元催化轉(zhuǎn)化器裝在車輛排氣管中的消聲器之前，可同時(shí)降低排放中的HC、CO、NO。 當(dāng)空燃比接近理論空燃比時(shí)，轉(zhuǎn)化率最高，這是通過氧傳感器來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)催化轉(zhuǎn)化器達(dá)到 起燃溫度后，有害氣體通過三原催化轉(zhuǎn)化器時(shí)，在貴金屬催化劑的作用下，發(fā)生氧化和還原 反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為無害氣體。冷起動(dòng)及暖機(jī)階段排放控制冷起動(dòng)時(shí)：由于混合氣過濃，HC排

7、放多，且催化劑處于低溫狀態(tài)，造成了很高的 HC排放。因此，冷起動(dòng)時(shí)要對(duì)不同溫度下的起動(dòng)初始空燃比進(jìn)行恰當(dāng)?shù)臉?biāo)定，以能順利起 動(dòng)為原則，混合氣濃度一般要低于化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)。暖機(jī)工況：也不宜提供太濃的混合氣。起燃溫度偏高的催化轉(zhuǎn)化器尚未工作，相對(duì)較稀的混合氣燃燒后 產(chǎn)生的HC和CO較少，且使排氣溫度升高，配合推遲點(diǎn)火的方法，有利于催化轉(zhuǎn)化器的迅 速升溫，盡快達(dá)到起燃溫度。但使怠速不穩(wěn)定，因此需要提高怠速轉(zhuǎn)速。HC和NO的影響：推遲點(diǎn)火：HC和NO的排放減少，因?yàn)橥七t點(diǎn)火使得燃燒室溫度和缸內(nèi)最高燃燒壓力 降低，縮短拉燃燒產(chǎn)物的反應(yīng)時(shí)間。在做功行程后期，燃?xì)鉁囟壬?，未燃HC繼續(xù)燃燒。當(dāng)負(fù)荷一定時(shí)，C

8、O的排放只與空燃比有關(guān)。但過分推遲點(diǎn)火時(shí)間會(huì)使CO沒來得及氧 化就排出而顯著增加。氣門重疊角越大，進(jìn)入氣缸的廢氣量就越多，HC排放增加。氣門間隙影響氣門重疊角， 氣門間隙越大，重疊角就越小，HC、CO排放濃度越低。稀薄燃燒是指用空燃比為18： 1（過量空氣系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過1。1的水平）或更稀的混合 氣進(jìn)行燃燒的汽油機(jī)。按供給方式可分為均質(zhì)和非均質(zhì)兩種，目前，分層燃燒作為稀薄燃燒 中的非均質(zhì)燃燒是實(shí)習(xí)稀薄燃燒的主要方式和輔助措施。EGR（Exhaust Gas Recirculation）的作用及基本原理作用：廢氣再循環(huán)是控制氮氧化物排放的主要措施。它將汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排出的一部分廢氣重新引 入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣

9、系統(tǒng)，與混合氣一起燃燒。廢氣再循環(huán)系統(tǒng)能對(duì)引入進(jìn)氣系統(tǒng)的廢氣溫度、EGR流量、EGR的作業(yè)時(shí)刻等進(jìn)行最 佳控制。有的EGR系統(tǒng)還兼有控制空氣、燃油及其相互比例的功能?；驹恚簾崛萘坷碚搹U氣再循環(huán)的控制策略1）由于NO排放量隨負(fù)荷增加而增加，則EGR量也應(yīng)隨負(fù)荷的增加而增加。2）在暖機(jī)過程中，冷卻水溫和進(jìn)氣溫度均較低，NO排放濃度也很低，混合氣供給不 均勻，為防止EGR破壞燃燒穩(wěn)定性，起動(dòng)暖機(jī)時(shí)不進(jìn)行EGR。3）怠速、低負(fù)荷時(shí)NO排放濃度低，為了保證燃燒的穩(wěn)定性，不進(jìn)行EGR。4）大負(fù)荷、高速時(shí)為使汽車的動(dòng)力性不受影響，此時(shí)溫度雖高，但氧濃度不足，NO 的生成較少，通常也不進(jìn)行EGR或減少EG

10、R率。5）為了實(shí)現(xiàn)EGR的最佳效果，需要保證再循環(huán)的排氣在各缸之間分配均勻，即保證 各缸的EGR率一樣。增壓類型：機(jī)械增壓、廢氣渦輪增壓、氣波增壓、符合增壓催化反應(yīng)器是利用催化劑，像濾清器那樣通過排氣，將尾氣中的NOx與廢氣中的CO、 HC等還原性氣體在催化作用下分解為氮?dú)夂脱鯕?，而CO和HC在催化作用下充分氧化， 生成CO2和水蒸氣催化反應(yīng)過程冷起動(dòng)階段：保證發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)的前提下，采用較小的空燃比，較小的點(diǎn)火提前角和較高的暖機(jī)轉(zhuǎn)速， 產(chǎn)生較高的排氣溫度，使催化轉(zhuǎn)化器盡快起燃。怠速工況：把空燃比控制在當(dāng)量空燃比附近，采用較小的點(diǎn)火提前角和較高的怠速轉(zhuǎn)速，保證排氣溫 度高于催化器的起燃溫度，無

11、催化器的電控系統(tǒng)一般會(huì)追求怠速的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。穩(wěn)態(tài)工況：中小負(fù)荷時(shí)，要實(shí)現(xiàn)空燃比中值和波動(dòng)的控制，涉及到氧傳感器中值電壓修正和空燃比波 動(dòng)頻率，幅值的調(diào)節(jié)；大負(fù)荷時(shí)，要對(duì)空燃比進(jìn)行加濃，以獲得好的動(dòng)力性，但有催化器時(shí)，要兼顧加濃的空燃 比來降低排氣溫度，以防止催化轉(zhuǎn)化器過熱。加減速等工況：涉及到加速變濃、減速變稀和減速斷油工況的標(biāo)定，要兼顧良好的過渡性能和排放性能。特別在減速工況中，更要嚴(yán)格控制失火的現(xiàn)象，以免未燃混合氣在催化器中的燃燒引起催化 器過熱。柴油燃燒過程：滯燃期、速燃期、緩燃期、后燃期1、未燃烴生成機(jī)理（與汽油機(jī)相同）1）缸壁激冷效應(yīng)2）燃燒室縫隙效應(yīng)3）潤滑油膜對(duì)燃油蒸氣的吸附

12、和解吸4）燃燒室內(nèi)沉積物的影響5）燃燒不完全（體積淬熄）未燃烴的排放主要是由于混合氣形成不良、燃燒組織不好、機(jī)油串缸、循環(huán)不著火和 燃燒淬滅等原因造成。HC的排放與發(fā)動(dòng)機(jī)多種運(yùn)轉(zhuǎn)因素有關(guān)，其中，燃空比的影響最大。后緣氮氧化物的生成機(jī)理與排放影響因素1、生成機(jī)理：由于捷爾杜維奇鏈反應(yīng)(O+N2NO+N； N+O2NO+O)；燃油噴注各區(qū)都 有NO生成，NO生成的濃度與局部O和N原子濃度、局部溫度、燃燒產(chǎn)物的冷卻速度、 滯留時(shí)間有關(guān)。稀火焰區(qū)：NO生成的主要區(qū)域。盡管該區(qū)的NO在燃燒開始時(shí)形成速率很低，但是 該區(qū)是燃油噴注最早燃燒的地方，且火源通過后具有最長的滯留時(shí)間，使得NO最多。過稀不著火區(qū)：

13、燃燒早期不會(huì)形成NO,但是在循環(huán)后期，噴注的其余部分燃燒以后， 該區(qū)氣溫升高，可能會(huì)形成NO。噴注心部和壁面上：燃料燃燒造成溫度升高，使得過稀不著火區(qū)和稀火焰區(qū)的NO濃 度增加；提高噴注心部的火焰溫度，此時(shí)如果O濃度適當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生較大的NO。柴油機(jī)的瞬態(tài)排放特性起動(dòng)工況：CO、HC和微粒等有害排放物的排放量比穩(wěn)態(tài)高柴油機(jī)減速一一不噴油或只是怠速油量，排放問題不大噴油規(guī)律概括：初期緩慢、中期急速、后期快斷初期緩慢一一主要是因?yàn)槌跗诘膰娪退俾什荒芴?，為了減少在滯燃期內(nèi)形成的可燃混合氣 量，降低初期燃燒速率，以達(dá)到降低最高燃燒溫度和壓力升高率，從而抑制NO生成及降低 燃燒噪聲。中期急速一一噴油中期采

14、用高噴油壓力和高噴油速率以加速擴(kuò)散燃燒速度，防止生 成大量微粒和降低熱效率。后期快斷一一噴油后期要迅速結(jié)束噴射，以避免在低的噴油壓力和噴油速率下燃油 霧化變差，導(dǎo)致燃燒不完全使得HC和微粒的排放增加。各工況要求的EGR率不同。汽油機(jī)：大負(fù)荷、起動(dòng)、暖機(jī)、怠速和小負(fù)荷工況不宜EGR或允許較小的EGR； 中等負(fù)荷工況允許采用較大的EGR率。柴油機(jī)：高速大負(fù)荷、高速小負(fù)荷時(shí)，由于燃燒階段所必須的氧氣濃度相對(duì)減少，助長了碳 煙的排放，故應(yīng)適當(dāng)限制EGR率；部分負(fù)荷時(shí)采用較小的EGR率除可降低NO的排放外，還可改善燃油經(jīng)濟(jì)性；低速小負(fù)荷時(shí)可有較大的EGR率，這是由于柴油機(jī)在此時(shí)過量空氣系數(shù)較大，廢氣 中的含氧量較高，故較大的EGR率不會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能產(chǎn)生太大的影響。微粒捕集器過濾機(jī)理有：擴(kuò)散機(jī)理、攔截機(jī)理、慣性碰撞機(jī)理、重力沉淀機(jī)理主動(dòng)再生系統(tǒng)是通過外