排氣污染與控制優(yōu)秀教學(xué)課件

第八章排氣污染與控制

2023/3/311發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一節(jié)概述

2023/3/312發(fā)動(dòng)機(jī)原理環(huán)保與節(jié)能環(huán)境保護(hù)與節(jié)能是當(dāng)今車用動(dòng)力技術(shù)發(fā)展的兩個(gè)主要著眼點(diǎn)。以發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的汽車是城市大氣污染的主要來源。據(jù)世界一些主要大城市的統(tǒng)計(jì)表明，在未治理前，汽車排放中的主要有害成分占城市大氣該污染物總量中的比例是很高的。此外，還有微粒、硫化物、鉛、磷及醛等污染，這些污染物對(duì)人體的危害很大。2023/3/313發(fā)動(dòng)機(jī)原理HC排放HC包括未燃和未完全燃燒的燃油、潤(rùn)滑油及其裂解產(chǎn)物和部分氧化產(chǎn)物。HC中的大部分對(duì)人體健康不產(chǎn)生直接影響，但其中的某些醛類和多環(huán)芳香烴對(duì)人體有嚴(yán)重危害。HC可在陽(yáng)光作用下與NOX進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)，形成一種毒性較大的光化學(xué)煙霧。其中最主要的生成物是臭氧O3，它具有很強(qiáng)的氧化力和特殊的臭味，使橡膠裂開，植物受損，可見度降低，并刺激眼睛及咽喉。2023/3/315發(fā)動(dòng)機(jī)原理NOX排放NOX主要是指NO和NO2，一般用NOX表示。發(fā)生在與燃料燃燒反應(yīng)相伴的高溫與富氧的環(huán)境中。NO的毒性比NO2小，但NO在大氣中緩慢氧化形成NO2。NO2是褐色有刺激性的氣體，對(duì)肺和心肌有很強(qiáng)的毒害作用。NOX是在地面附近形成光化煙霧的主要因素之一。2023/3/316發(fā)動(dòng)機(jī)原理微粒（PM）排放排氣中的微粒是指經(jīng)空氣稀釋后的排氣，它是在低于52℃溫度下，在涂有聚四氟乙烯的玻璃纖維濾紙上沉積的除水以外的物質(zhì)，如柴油機(jī)的碳煙粒子，汽油機(jī)的鉛及硫酸鹽等。2023/3/317發(fā)動(dòng)機(jī)原理第二節(jié)汽油機(jī)有害排放物的生成機(jī)理和影響因素2023/3/319發(fā)動(dòng)機(jī)原理一、CO的生成機(jī)理一氧化碳（CO）是碳?xì)淙剂显谌紵^程中生成的重要的中間產(chǎn)物。CO生成的機(jī)理比較復(fù)雜，但一般認(rèn)為，燃料分子（RH）經(jīng)高溫氧化生成CO要經(jīng)歷如下步驟：RH→R→RO2→RCHO→RCO→CO這里R代表碳?xì)涓?。CO在火焰中及火焰后，以緩慢的速率氧化成CO2。2023/3/3110發(fā)動(dòng)機(jī)原理二、HC的生成機(jī)理未燃碳?xì)浠衔铮℉C）的生成與排出有三個(gè)渠道：排氣：占6O％以上曲軸箱竄氣：占25％蒸發(fā)：占15％～20％左右2023/3/3111發(fā)動(dòng)機(jī)原理三、NOX的生成機(jī)理發(fā)動(dòng)機(jī)排出的氮氧化物（NOX）主要是NO，NO2排出量較少。NO的產(chǎn)生：可以認(rèn)為，氮的氧化反應(yīng)發(fā)生在燃料燃燒反應(yīng)所形成的環(huán)境中，其主導(dǎo)反應(yīng)過程是：O＋N2NO＋NN＋O2NO＋O2023/3/3113發(fā)動(dòng)機(jī)原理促使NOX生成的因素（1）高溫（2）富氧（3）充足的反應(yīng)時(shí)間2023/3/3114發(fā)動(dòng)機(jī)原理

汽油機(jī)是一種預(yù)混燃燒，它靠電火花進(jìn)行外源點(diǎn)火，火核形成以后，以火焰?zhèn)鞑樘卣鳎淇扇蓟旌蠚鉂舛确秶容^窄，混合氣成分是影響排放的最主要的因素。四、影響因素--混合氣成分2023/3/3115發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/3/3117發(fā)動(dòng)機(jī)原理

EGR可以抑制燃燒的最高溫度，有利于抑制NO的生成。但燃燒的有效性降低，動(dòng)力性變差。影響因素--吸入廢氣量(EGR)2023/3/3118發(fā)動(dòng)機(jī)原理影響因素--工況從汽油機(jī)排放特性圖看出，對(duì)于不同的運(yùn)行工況，各種有害排放物的差異很大。怠速與減速工況，是HC生成的主要工況。在怠速工況下，燃燒環(huán)境溫度比較低，缸內(nèi)殘余廢氣量比較大，混合氣比較濃，致使燃燒惡化，HC排放濃度增加；在減速工況下，很高的進(jìn)氣管真空度使進(jìn)氣管內(nèi)沉積的燃料油膜大量蒸發(fā)，這是HC增加的重要原因。2023/3/3119發(fā)動(dòng)機(jī)原理第三節(jié)汽油機(jī)有害排放物

控制技術(shù)2023/3/3121發(fā)動(dòng)機(jī)原理控制措施分類1）以降低排放為目標(biāo)，通過改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程為主的機(jī)內(nèi)處理方法。2）對(duì)燃燒排出的有害物，在排氣系統(tǒng)等處進(jìn)行后處理。3）對(duì)曲軸箱竄氣或油蒸氣部分進(jìn)行處理。2）、3）又稱為機(jī)外處理方法。2023/3/3122發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/3/3123發(fā)動(dòng)機(jī)原理

在發(fā)動(dòng)機(jī)部分負(fù)荷正常工況時(shí)，曲軸箱內(nèi)的所有竄缸氣體通過PCV閥，進(jìn)入進(jìn)氣歧管；在怠速或低速時(shí)（a），進(jìn)氣歧管中相對(duì)真空度較高，真空吸力大，允許少量曲軸箱蒸氣混合氣通過；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或負(fù)荷加大時(shí)（b），進(jìn)氣管真空度下降，吸力減小，允許較多的氣體通過；發(fā)動(dòng)機(jī)全負(fù)荷工作時(shí)，PCV閥的彈簧使閥門開后到最大流量狀態(tài)（b）；發(fā)動(dòng)機(jī)回火時(shí)PCV閥起保護(hù)作用，（c）。PCV閥的工作原理2023/3/3125發(fā)動(dòng)機(jī)原理

系統(tǒng)的主要組成有止回閥、凈化控制閥、活性炭罐等如燃料箱中壓力變高時(shí)，止回閥開啟，蒸發(fā)燃料被活性炭吸附。當(dāng)由吸氣壓力控制的凈化控制閥打開時(shí)，被吸附在活性炭上的燃料蒸氣和經(jīng)過活性炭罐的空氣濾清器的空氣一起被吸入進(jìn)氣系統(tǒng)，再進(jìn)入氣缸燃燒

二、燃油蒸發(fā)凈化裝置2023/3/3126發(fā)動(dòng)機(jī)原理

EGR系統(tǒng)的主要工作參數(shù)為EGR率R，其定義為：R＝Gr／（Gr＋Ga）；式中Ga表示進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣和燃油混合氣的質(zhì)量流量；Gr表示進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的再循環(huán)廢氣質(zhì)量流量。EGR率對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響

2023/3/3129發(fā)動(dòng)機(jī)原理

2023/3/3130發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/3/3131發(fā)動(dòng)機(jī)原理1、工作原理2、催化器性能評(píng)價(jià)參數(shù)3、催化反應(yīng)條件4、車用三效催化劑的要求5、催化轉(zhuǎn)化器的結(jié)構(gòu)6、催化器的壽命與失效7、汽油機(jī)排氣后處理之未來四、汽油機(jī)三效催化轉(zhuǎn)化器2023/3/3132發(fā)動(dòng)機(jī)原理HCCONOxH2OCO2N21、工作原理2023/3/3133發(fā)動(dòng)機(jī)原理2、催化器性能評(píng)價(jià)參數(shù)（1）轉(zhuǎn)換效率催化器出、入口濃度分別代表有害氣體（HC、CO、NOx）的濃度?？梢姡D(zhuǎn)換效率表示把HC、CO、NOx等有害氣體轉(zhuǎn)換成無(wú)害氣體的百分率。轉(zhuǎn)換效率的測(cè)定一般在發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)或裝車試驗(yàn)中進(jìn)行2023/3/3134發(fā)動(dòng)機(jī)原理SV簡(jiǎn)稱空速，主要用于評(píng)價(jià)催化器的安裝占用空間的程度。顯然，在同樣的排氣流量下，排氣催化轉(zhuǎn)化器所允許的空速SV越大，催化器的體積就越小?；蛘哒f，SV越小，在同樣的排氣流量下，反應(yīng)氣體在催化器中的停留時(shí)間越長(zhǎng)，轉(zhuǎn)換效率越高。（2）空間速度2023/3/3135發(fā)動(dòng)機(jī)原理3、催化反應(yīng)的條件（1）空燃比條件2023/3/3136發(fā)動(dòng)機(jī)原理（2）溫度條件一般稱轉(zhuǎn)化效率為50％所對(duì)應(yīng)的溫度為催化劑的起燃（Light-off）溫度。一般三效催化劑對(duì)各種污染物的起燃溫度在220一270℃之間。在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)與暖機(jī)時(shí)，催化劑溫度很低，凈化效能很差。用美國(guó)測(cè)試循環(huán)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，CO和HC的50％—80％是在冷起動(dòng)后1min內(nèi)排放的。為緩解這個(gè)問題，正在研究用電加熱催化劑加速它在冷起動(dòng)后的起燃或采用緊耦型催化器。2023/3/3137發(fā)動(dòng)機(jī)原理4、車用三效催化劑的要求起燃溫度低；有較高的儲(chǔ)氧能力，以補(bǔ)償空燃比的波動(dòng)；耐高溫，不易熱老化；對(duì)雜質(zhì)不敏感，不易中毒；盡量不產(chǎn)生H2S、NH3等物質(zhì)；成本合理。2023/3/3138發(fā)動(dòng)機(jī)原理5、催化轉(zhuǎn)化器的結(jié)構(gòu)（圓形）

外殼減振密封墊載體與催化劑2023/3/3139發(fā)動(dòng)機(jī)原理催化轉(zhuǎn)化器的結(jié)構(gòu)（橢圓形）

2023/3/3140發(fā)動(dòng)機(jī)原理不銹鋼外殼催化轉(zhuǎn)化器2023/3/3141發(fā)動(dòng)機(jī)原理載體與催化劑貴金屬Pt,Rh,Pd氧化鋁助催化劑催化劑涂層載體2023/3/3142發(fā)動(dòng)機(jī)原理催化劑三效催化劑的主要活性材料是貴金屬鉑Pt和銠Rh。Pt主要催化CO和HC的氧化反應(yīng)，Rh催化NOx的還原反應(yīng)。一般貴金屬的用量為每升載體1g，Pt/Rh比為5:1左右。由于Pt很貴，也有研究用鈀Pd部分或全部代替Pt。Pd的氧化活性不錯(cuò)，但其晶體結(jié)構(gòu)容易容納雜質(zhì)，易受雜質(zhì)中毒。為進(jìn)一步降低成本，正在大力研究用鈣鈦礦型稀土催化劑(或加上過渡金屬氧化物催化劑)代替貴金屬的可能性，但尚未大量用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)。2023/3/3143發(fā)動(dòng)機(jī)原理助催化劑為了改善三效催化劑的性能，除了氧化鋁和貴金屬外，三效催化劑中還可能含有各種各樣的添加劑或助催化劑，如鎳Ni、鈰Ce、鑭La、鋇Ba、鋯Zr、鐵Fe和硅Si等。它們起多種多樣的作用，如加強(qiáng)催化活性、穩(wěn)定載體以及防止貴金屬燒結(jié)等。2023/3/3144發(fā)動(dòng)機(jī)原理6、催化器的壽命與失效催化轉(zhuǎn)換器一般要求壽命在10萬(wàn)km以上。貴金屬催化劑報(bào)廢后，貴金屬可以回收再用。2023/3/3145發(fā)動(dòng)機(jī)原理催化轉(zhuǎn)化器老化失效形式化學(xué)老化熱老化積垢老化機(jī)械老化中毒：不可逆吸附或發(fā)生表面反應(yīng)抑制：毒物的競(jìng)爭(zhēng)可逆吸附毒物導(dǎo)致催化劑表面重構(gòu)發(fā)生載體孔結(jié)構(gòu)的阻塞活性組分的燒結(jié)形成合金載體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化貴金屬-賤金屬的相互作用貴金屬表面重組貴金屬揮發(fā)碳沉積（結(jié)碳）熱沖擊磨損機(jī)械破壞2023/3/3146發(fā)動(dòng)機(jī)原理7、汽油機(jī)排氣后處理之未來2023/3/3147發(fā)動(dòng)機(jī)原理載體技術(shù)——催化器新型載體目前，也有用金屬作為催化劑的載體材料。一般用厚度不超過0.1mm的極薄不銹鋼帶，一層帶波紋一層不帶波紋地交替疊合，卷成螺線形或S形，焊裝在金屬圓筒內(nèi)。這種載體的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，熱容量小，有利于提高內(nèi)燃機(jī)冷起動(dòng)時(shí)的凈化效果，機(jī)械強(qiáng)度和熱強(qiáng)度高，工作可靠；缺點(diǎn)是質(zhì)量大，成本高，涂敷活性層困難。它一般做成小的，安裝在陶瓷主催化轉(zhuǎn)化器前，用來改善冷起動(dòng)凈化性能，或用于振動(dòng)較大的場(chǎng)合，如摩托車。2023/3/3148發(fā)動(dòng)機(jī)原理快速起燃技術(shù)—電加熱催化轉(zhuǎn)化器（EHC）2023/3/3149發(fā)動(dòng)機(jī)原理快速起燃技術(shù)—緊耦合型催化轉(zhuǎn)化器（CCC）2023/3/3150發(fā)動(dòng)機(jī)原理第四節(jié)柴油機(jī)有害排放物的生成機(jī)理和影響因素2023/3/3151發(fā)動(dòng)機(jī)原理一、柴油機(jī)中的主要污染物1、主要成分：柴油機(jī)排氣的有害成分主要有CO、HC、NOX

、硫化物以及顆粒物（或稱微粒物）等。2023/3/3152發(fā)動(dòng)機(jī)原理2、特性：由于柴油機(jī)使用的混合氣的平均空燃比較理論空燃比大，所以：（1）CO及HC排放明顯低于汽油機(jī)（2）柴油機(jī)NO的排放幾乎與汽油機(jī)相當(dāng)（3）顆粒物排量遠(yuǎn)高于汽油機(jī)（4）柴油機(jī)的排放特性與燃燒室的形式等有很大關(guān)系，特別是直噴式與間接噴射式柴油機(jī)的排放有較大的不同。渦流燃燒室柴油機(jī)的NO、CO、HC和煙度普遍低于直噴式柴油機(jī)，特別是NOX排放濃度一般比直噴式柴油機(jī)的低1／3～1／2。但是，渦流室柴油機(jī)的燃油消耗率比直噴柴油機(jī)的高，冷起動(dòng)性差，工作平穩(wěn)，噪聲小。2023/3/3153發(fā)動(dòng)機(jī)原理二、CO的生成機(jī)理柴油機(jī)總是在稀混合氣下運(yùn)轉(zhuǎn)(指平均過量空氣系數(shù)大于1)，CO排放量要比點(diǎn)燃機(jī)低得多，只有在負(fù)荷很大接近冒煙界限時(shí)才急劇增加。低負(fù)荷時(shí)，缸內(nèi)溫度低，部分燃油難以氧化形成CO2，主要在稀燃火焰熄滅區(qū)及稀燃火焰區(qū)的交界面上生成CO；高負(fù)荷時(shí)，在油束心部、油束尾部及后噴部，因局部缺氧而產(chǎn)生CO。2023/3/3154發(fā)動(dòng)機(jī)原理

柴油機(jī)與汽油機(jī)相比燃油中含有高沸點(diǎn)（高相對(duì)分子質(zhì)量）的碳?xì)浠衔锍煞钟捎谠谌紵^程油注中大量的燃油化合物發(fā)生高溫分解，因此柴油機(jī)排出的碳?xì)浠衔锏某煞忠绕蜋C(jī)中的復(fù)雜在柴油機(jī)中，燃燒進(jìn)行的同時(shí)，發(fā)生著燃油的蒸發(fā)，燃料與空氣、燃燒產(chǎn)物與未燃?xì)怏w的混合，這就使HC化合物的產(chǎn)生變得非常復(fù)雜一般認(rèn)為柴油機(jī)中HC排放物的產(chǎn)生主要有兩種途徑：（1）是由于混合氣過稀以致在燃燒室內(nèi)不能滿足自燃及擴(kuò)散火焰?zhèn)鞑サ臈l件（2）是燃油空氣混合氣過濃而不能著火及燃燒。三、HC的生成機(jī)理2023/3/3155發(fā)動(dòng)機(jī)原理由于過濃或過稀而避開正常燃燒的燃油，在膨脹過程中通過進(jìn)一步的混合，進(jìn)而發(fā)生緩慢的氧化而被燒掉，最后排出的HC是不完全混合的或氧化過程淬熄所造成的。這些排出的不完全燃燒產(chǎn)物HC的形成可由圖4－2予以說明。2023/3/3156發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/3/3157發(fā)動(dòng)機(jī)原理

圖4－2a表示滯燃期內(nèi)噴入氣缸的燃油形成不完全燃燒產(chǎn)物的路徑。圖4－2b表示燃燒開始之后噴入氣缸的燃油形成HC的路徑更為復(fù)雜，主要由燃油局部過濃造成。在滯燃期之后噴射的燃油，當(dāng)與空氣混合時(shí)燃油快速氧化或燃油高溫分解的產(chǎn)物導(dǎo)致完全燃燒。燃油和熱解產(chǎn)物緩慢與空氣混合引起過濃混合氣或者燃燒反應(yīng)的淬熄，產(chǎn)生不完全燃燒產(chǎn)物、高溫分解產(chǎn)物和出現(xiàn)在排氣里的未燃燒的燃油。

2023/3/3158發(fā)動(dòng)機(jī)原理

一旦燃油開始噴入氣缸，噴注斷面上燃油空氣混合比的分布就產(chǎn)生變化。混合比低于貧油燃燒極限的燃油量，隨時(shí)間迅速增加。圖4－3表示了在著火時(shí)油注中的當(dāng)量比φ分布。

未燃HC排放與點(diǎn)火延遲的長(zhǎng)短關(guān)系如圖4－4所示，圖中的數(shù)據(jù)為柴油機(jī)轉(zhuǎn)速2800r／min時(shí)，不同燃油、負(fù)荷、噴油定時(shí)、增壓壓力時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果?？梢?，當(dāng)滯燃期增長(zhǎng)超出其最小值以上時(shí)（由于發(fā)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)條件變化），HC排放以一定的增長(zhǎng)速率上升。因此，在滯燃期中噴入燃油的過分稀釋是碳?xì)浠衔锱欧诺闹匾獊碓?，特別是在長(zhǎng)滯燃期條件下尤其如此。

2023/3/3159發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/3/3160發(fā)動(dòng)機(jī)原理

在燃燒期間進(jìn)入氣缸并由于與空氣緩慢或不良混合而導(dǎo)致HC排放的燃油有兩種：一種是在燃燒過程后期以低速離開噴油嘴的燃油，主要是油嘴壓力室容積所致，當(dāng)然嚴(yán)重的二次噴射也會(huì)增加HC排放另一種是在過量噴射條件下進(jìn)入缸內(nèi)的多余燃油由此可見，在柴油機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，形成HC排放的原因有兩個(gè)：其一是滯燃期中形成的過稀混合氣；其二是在燃燒過程后期，低速離開噴油嘴的燃油的不良混合，燃油的低速和滯后噴射如二次噴射等是很值得注意的2023/3/3161發(fā)動(dòng)機(jī)原理

柴油機(jī)燃燒期間的非均勻的燃油分布導(dǎo)致了非均勻的燃?xì)獬煞旨叭細(xì)鉁囟龋谷加涂諝獾幕旌虾腿紵^程變得極為復(fù)雜在燃燒完全、供氧充分及溫度較高的稀燃火焰區(qū)及油束心部產(chǎn)生較多圖4－5顯示了直噴式柴油機(jī)的通過快速取樣閥（開啟時(shí)間lms）測(cè)取的整個(gè)燃燒過程中各主要物質(zhì)的含量、壓力、溫度以及當(dāng)量比等隨時(shí)間的變化過程四、

NO的生成機(jī)理2023/3/3162發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/3/3163發(fā)動(dòng)機(jī)原理圖中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)取自直噴式柴油機(jī)（缸徑95mm、沖程110mm）活塞頂邊緣附近測(cè)量結(jié)果。在燃燒開始以后，測(cè)量點(diǎn)的NO含量開始上升，當(dāng)燃?xì)猱?dāng)量比由富油轉(zhuǎn)變?yōu)樨氂停ù藭r(shí)CO濃度達(dá)最大值），NO含量達(dá)到最高點(diǎn)。當(dāng)活塞頂燃燒室里NO含量達(dá)最大值時(shí)（上止點(diǎn)后15oCA），火焰已傳播到燃燒室內(nèi)大部分空間，隨后燃?xì)庖蚺c過量空氣混合而變稀，NO含量也隨著稀釋作用的發(fā)生，形成速度變緩而下降。2023/3/3164發(fā)動(dòng)機(jī)原理五、微粒的生成機(jī)理柴油機(jī)排氣中微粒的主要成分是碳煙粒子。它是燃料在燃燒過程中經(jīng)歷了一系列物理化學(xué)變化后形成的。首先燃料分子在高溫中裂解或氧化裂解，所生成的裂解產(chǎn)物主要是乙炔，乙炔是生成碳煙的重要中間物，接著形成碳煙核心，以上為成核階段，成核后同時(shí)經(jīng)歷表面增長(zhǎng)和凝聚兩個(gè)過程。當(dāng)碳煙粒子長(zhǎng)大到某一尺寸時(shí)，增長(zhǎng)速度急劇下降。以后便以集聚方式形成鏈狀結(jié)構(gòu)物。從核的萌發(fā)到成長(zhǎng)、集聚這一系列生成過程，都伴隨著碳煙的氧化。因此，排氣管排出的碳煙濃度是碳煙生成和氧化相競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果。2023/3/3165發(fā)動(dòng)機(jī)原理六、影響因素--混合氣成分從宏觀上講，柴油機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中總有一定數(shù)量的過量空氣，加上柴油蒸發(fā)性比汽油小，因此柴油機(jī)的HC及CO排放濃度一般比汽油機(jī)低得多（圖8－9）。但在接近滿負(fù)荷時(shí)（A／F減?。?，CO濃度驟增。如圖8－9所示，NO生成率最高處仍出現(xiàn)在油量較大的高負(fù)荷工況。與汽油機(jī)不同的是，柴油機(jī)NO2的生成濃度較高。NO2濃度隨A／F增加而減少。柴油機(jī)排氣中有碳煙排出，隨著混合氣變濃，排煙濃度增多。2023/3/3166發(fā)動(dòng)機(jī)原理影響因素--噴油時(shí)刻延遲噴油是降低NOx的主要措施之一。為了在延遲噴油以后燃燒不致惡化，加強(qiáng)缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)、促進(jìn)混合氣形成、提高噴油速率以及改善噴霧質(zhì)量是很有必要的。延遲噴油的同時(shí)提高噴油速率，要比單純延遲噴油定時(shí)的效果好。2023/3/3167發(fā)動(dòng)機(jī)原理影響因素--燃燒室類型2023/3/3168發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/3/3169發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/3/3170發(fā)動(dòng)機(jī)原理由排放特性可知：分隔式燃燒室生成的NOx、CO、HC和碳煙的排放濃度均低于直噴式的，特別是NOx排放濃度一般比直噴式燃燒室的低50％左右。原因：這種燃燒室的燃燒及排放物的生成分兩個(gè)階段進(jìn)行。在噴油開始和燃燒初期，副燃燒室的空燃比較小，氧濃度較低，燃料不可能燃燒完全，從而形成較多的CO及未燃烴。副燃燒室在著火后溫度較高，但氧濃度低，對(duì)生成NOx仍有不利的影響。主燃燒室內(nèi)有充足的新鮮空氣，使來自副燃燒室的CO及HC進(jìn)一步氧化。高溫燃?xì)膺M(jìn)入主燃燒室后，溫度有所下降，抑制了NOx的生成。2023/3/3171發(fā)動(dòng)機(jī)原理第五節(jié)柴油機(jī)有害排放物

控制技術(shù)2023/3/3172發(fā)動(dòng)機(jī)原理一、柴油機(jī)機(jī)內(nèi)凈化措施

燃燒過程的優(yōu)化措施優(yōu)化增壓和增壓中冷降低機(jī)油消耗量?jī)?yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻低含硫燃油減少噴嘴壓力室容積預(yù)噴射燃油

2023/3/3173發(fā)動(dòng)機(jī)原理

1、燃燒過程的優(yōu)化措施

采用可變定時(shí)的高效燃油噴射系統(tǒng)

低渦流燃燒過程可變渦流的4氣門機(jī)構(gòu)優(yōu)化噴油規(guī)律排氣再循環(huán)（EGR）噴水2023/3/3174發(fā)動(dòng)機(jī)原理

2、優(yōu)化增壓和增壓中冷

除了優(yōu)化燃燒的措施外，為滿足現(xiàn)代載重汽車的排放要求，采用增壓系統(tǒng)也是很重要的。很早人們就得知采用提高充氣效率的增壓措施，結(jié)合有效的增壓空氣中冷，可達(dá)到節(jié)省燃油耗，同時(shí)降低有害物排放的目的。因而近年的柴油機(jī)幾乎全部采用增壓中冷，這就是一個(gè)明顯的例證。

2023/3/3175發(fā)動(dòng)機(jī)原理3、降低機(jī)油消耗量

除了上述優(yōu)化燃燒過程以降低顆粒排放和氮氧化物排放措施外，降低機(jī)油耗對(duì)滿足低顆粒排放限值也是很重要的。若對(duì)滿足美國(guó)1991年排放限值發(fā)動(dòng)機(jī)總的顆粒排放進(jìn)行分析，則可發(fā)現(xiàn)總的顆粒排放量中，約有25％來自機(jī)油，含硫部分占15％。自1994年起美國(guó)燃油含硫量降低到0.05％

，因此含硫量顯著下降，顯然顆粒排放控制的重點(diǎn)必須放在降低機(jī)油顆粒上。為滿足美國(guó)94年法規(guī)限值，顆粒物排放中機(jī)油顆粒約為0.014g/（kW·h）。2023/3/3176發(fā)動(dòng)機(jī)原理

4、優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻

為滿足低氮氧化物排放限值的另一個(gè)不可忽視的方面就是優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體和缸蓋的冷卻邊界條件。這方面的試驗(yàn)表明：在不改變?nèi)紵倪吔鐥l件下，優(yōu)化冷卻后，氮氧化物排放下降15％，其中絕大部分是由于加強(qiáng)缸套冷卻所得到的（下降約占10％），而缸蓋溫度下降只能使氮氧化物下降5％。

圖4—33所示為噴油定時(shí)、增壓空氣溫度和發(fā)動(dòng)機(jī)零件溫度變化對(duì)顆粒和氮氧化物排放的影響?？梢婎w粒和氮氧化物排放性能相互矛盾，零件溫度變化和增壓空氣溫度變化所產(chǎn)生的影響基本一致?？傊瑑?yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻對(duì)降低排放具有明顯的意義。

2023/3/3177發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/3/3178發(fā)動(dòng)機(jī)原理

5、低含硫燃油確保顆粒排放降低的基本前提是采用高十六烷值和低含硫量的燃油。特別是采用氧化催化器在高負(fù)荷工況進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，低含硫量的燃油對(duì)降低排放更具有關(guān)鍵的意義。2023/3/3179發(fā)動(dòng)機(jī)原理

6、減少噴嘴壓力室容積噴嘴壓力室容積中的燃油在燃燒后期，受熱膨脹后，有可能滴漏入燃燒室中，此時(shí)油滴不能完全燃燒，HC排放量會(huì)增加，因此應(yīng)盡可能減少這一容積。圖4-35a所示為通常的壓力室容積，圖4-35b所示的是減小容積的噴嘴結(jié)構(gòu)。底特律柴油機(jī)公司的試驗(yàn)表明，壓力室容積愈小，HC排放濃度愈低。圖4-36為HC的排放濃度隨壓力室室容積的變化，曲線1、2、3、4依次表示壓力室容積3.5mm3、0.7mm3、0.5mm3和無(wú)壓力室容積時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果。圖a的試驗(yàn)轉(zhuǎn)速為2100r／min，圖b的試驗(yàn)轉(zhuǎn)速為1200r／min?？梢姡?dāng)壓力室容積由3.5mm3減少到0.5mm3時(shí)，HC含量可降低75％以上。另外，對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性、排煙及NO也沒有不良的影響。

2023/3/3180發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/3/3181發(fā)動(dòng)機(jī)原理

7、預(yù)噴射燃油

里卡圖公司在單缸ω形燃燒室柴油機(jī)上，采用雙泵噴射系統(tǒng)的試驗(yàn)表明，在上止點(diǎn)前45°預(yù)噴10％～15％的循環(huán)供油量，能較好地降低

NO量。向進(jìn)氣管預(yù)噴部分輕質(zhì)油或柴油，亦可降低排氣煙度及NO排放量圖4-37所示的為在直噴柴油機(jī)上向進(jìn)氣管預(yù)噴柴油的試驗(yàn)結(jié)果。試驗(yàn)表明，要嚴(yán)格控制噴量及預(yù)噴時(shí)間，方能取得降低排放的效果?？梢?，缸內(nèi)預(yù)噴燃油的排放比進(jìn)氣管預(yù)噴燃油時(shí)的排放高，但發(fā)動(dòng)機(jī)的平均有效壓力較高

2023/3/3182發(fā)動(dòng)機(jī)原理柴油機(jī)機(jī)后凈化措施

氧化催化器（DOC）

微粒捕集器（DPF）稀NOX催化還原器（LNC）NOX吸附器（LNT）選擇性催化還原器（SCR）LNCNOxNOx/PMControlLNTOxidationCatalystCombinationPMSolidsSOFSCRActivePassiveDPF(DieselParticulateFilter)IntegratedSystemOff-Board/ReplaceFBCCatalystBasedDieselParticulateFiltersCSFEngineManagementNon-CatalyzedReusableActiveCDPFFBCTypeConcent.Cat.TypeLoadingCat.TypeLoadingIntakeRestric.ExhaustRestric.ExhaustHeatAdd.DPFApplicationExample1

–FBC+DOC+DPFSupplementalHCSCR4NO+O2+4NH3

4N2+6H2O2NO2+O2+4NH33N2+6H2OSCR4N2+2CO2+4H2O4NO+O2+2CO(NH2)2二、柴油機(jī)機(jī)后凈化措施

2023/3/3183發(fā)動(dòng)機(jī)原理不同國(guó)家不同排放標(biāo)準(zhǔn)下對(duì)于柴油機(jī)的應(yīng)對(duì)措施

柴油機(jī)排放綜合控制技術(shù)（DPF+SCR）FUELTIMELINE2005:EUULSD50ppmS2005:JapanULSD50ppmS2006:EPA/CARBULSD15ppmS2007:USNon-roadLSD500ppmS2009:EUSULSD10ppmS2010:USNon-roadULSD15ppmS(2000)(2005)(2008)China2010China2007Nothing,orDOCtocontrolodorDOC+DPF+FBC,orDOC+CDPF,orDOC,SCRDOC+CDPFDOC+CDPF+SCR2023/3/3184發(fā)動(dòng)機(jī)原理三、柴油機(jī)排氣微粒捕集器（DPF）DPF主要用于凈化柴油機(jī)排氣中的微粒。目前正在開發(fā)的DPF有體積型和表面型兩大類，前者被捕集的微粒沉積在過濾材料體內(nèi)，后者則大部分沉積在表面上。體積型DPF的濾芯用泡沫陶瓷、鋼絲棉或陶瓷纖維筒等較疏松的材料制成。它們受熱均勻，在熱再生過程中不易損壞，但捕集效率不高，一般在50％一70％之間，特別在氣流速度較高時(shí)效率下降；另一個(gè)缺點(diǎn)是阻力大，因而緊湊性不好。表面型DPF主要用與汽油機(jī)三效催化劑整體蜂窩陶瓷載體類似的堇青石蜂窩陶瓷塊作為濾芯。柴油機(jī)微粒再生技術(shù)是DPF應(yīng)用的關(guān)鍵。2023/3/3185發(fā)動(dòng)機(jī)原理主要內(nèi)容1、微粒捕集器的結(jié)構(gòu)原理2、微粒捕集器的再生方法3、柴油機(jī)排氣后處理之未來2023/3/3186發(fā)動(dòng)機(jī)原理1、微粒捕集器的結(jié)構(gòu)原理-體積型2023/3/3187發(fā)動(dòng)機(jī)原理微粒捕集器的結(jié)構(gòu)原理-表面型2023/3/3188發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/3/3189發(fā)動(dòng)機(jī)原理典型的微粒捕集裝置OutletSectionFilterSectionCatalystSectionInletSectionV-Clamps2023/3/3190發(fā)動(dòng)機(jī)原理微粒捕集系統(tǒng)車載安裝圖CRTbehindheatshieldInlettoCRTTemperatureandBackpressureDDECTemperatureOutletofCRT2023/3/3191發(fā)動(dòng)機(jī)原理試驗(yàn)后的微粒捕集器進(jìn)口出口2023/3/3192發(fā)動(dòng)機(jī)原理試驗(yàn)后微粒捕集器外殼進(jìn)口部分出口部分2023/3/3193發(fā)動(dòng)機(jī)原理l噴油助燃再生l電加熱再生l微波加熱再生l催化再生l連續(xù)再生l添加劑再生l進(jìn)氣節(jié)流再生l排氣節(jié)流再生l后燃再生l逆向噴氣再生l機(jī)械振動(dòng)再生利用外部熱源再生（主動(dòng)再生）降低微粒活化能再生（被動(dòng)再生）利用發(fā)動(dòng)機(jī)熱能再生（主動(dòng)再生）非加熱機(jī)械式再生（主動(dòng)再生）再生方法2、微粒捕集器的再生方法2023/3/3194發(fā)動(dòng)機(jī)原理陶瓷纖維纏繞微粒捕集及催化再生過程2023/3/3195發(fā)動(dòng)機(jī)原理電加熱再生2023/3/3196發(fā)動(dòng)機(jī)原理噴油助燃再生2023/3/3197發(fā)動(dòng)機(jī)原理微波加熱再生2023/3/3198發(fā)動(dòng)機(jī)原理柴油機(jī)排放控制的技術(shù)趨勢(shì)是：先進(jìn)柴油機(jī)技術(shù)（電控柴油噴射技術(shù)、高壓共軌系統(tǒng)、增壓中冷技術(shù)、帶冷卻的EGR等）先進(jìn)排氣后處理技術(shù)（FBC、DOC、DPF、CDPF、CSF、SCR、LNC、LNT等）柴油品質(zhì)保證（低硫、超低硫柴油）2023/3/3199發(fā)動(dòng)機(jī)原理3、柴油機(jī)排氣后處理之未來2023/3/31100發(fā)動(dòng)機(jī)原理壁流陶瓷捕集器的進(jìn)一步研究增加捕集容量、延長(zhǎng)再生周期2023/3/31101發(fā)動(dòng)機(jī)原理過流式微粒捕集原理減小捕集量，延長(zhǎng)使用時(shí)間2023/3/31102發(fā)動(dòng)機(jī)原理Pt催化劑DPF發(fā)動(dòng)機(jī)排氣凈化后排氣

NO+O2→NO2C+NO2→CO2+N2C+O2→CO2InletSectionCatalystSectionFilterSectionOutletSectionHoneycombCatalystWall-flowFilter連續(xù)再生捕集器（CRT）2023/3/31103發(fā)動(dòng)機(jī)原理柴油機(jī)排氣四效凈化技術(shù)2023/3/31104發(fā)動(dòng)機(jī)原理HSOVurea(NH2)2COExhaustGasHydrolysisCatalyst(H)(NH2)2CO+H2O2NH3+CO2SCRCatalyst(S)4NH3+4NO+O24N2+6H2O2NH3+NO+NO22N2+3H2O8NH3+6NO27N2+12H2OOxidationCatalyst(O)4NH3+3O22N2+6H2OOxidationCatalyst(V)2NO+O22NO24HC+3O22CO2+2H2O2CO+O22CO22023/3/31105發(fā)動(dòng)機(jī)原理第六節(jié)

排放法規(guī)與試驗(yàn)方法

2023/3/31106發(fā)動(dòng)機(jī)原理一、我國(guó)汽車排放治理標(biāo)準(zhǔn)的沿革不同國(guó)家在大氣污染防治工作方面的進(jìn)展有所不同。因?yàn)楦鲊?guó)的發(fā)達(dá)程度，汽車保有量、城市規(guī)劃特點(diǎn)、氣候和地形等各不相同，對(duì)大氣污染嚴(yán)重性和治理緊迫性的認(rèn)識(shí)理念也不盡相同?？偟恼f來，汽車數(shù)量多，城市大氣污染嚴(yán)重的國(guó)家，措施采取得較早，限制得也更嚴(yán)格。各國(guó)根據(jù)自己的國(guó)情制定自己的標(biāo)準(zhǔn)。這在我國(guó)的歷次標(biāo)準(zhǔn)中都有體現(xiàn)；另一方面，隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的進(jìn)展，國(guó)際上要求統(tǒng)一排放標(biāo)準(zhǔn)的呼聲日益增高。在我國(guó)的第三批即新標(biāo)準(zhǔn)中，既考慮我國(guó)的實(shí)際情況，又跨出了與國(guó)際接軌的一大步。2023/3/31107發(fā)動(dòng)機(jī)原理1．我國(guó)汽車排放標(biāo)準(zhǔn)化零的突破——1983年我國(guó)第一批汽車排放標(biāo)準(zhǔn)的頒布我國(guó)從198O年開始著手制訂汽車排放標(biāo)準(zhǔn)，1983年頒布了GB－384H83（汽油車怠速污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》等第一批有關(guān)汽車排放的標(biāo)準(zhǔn)（見附錄2表1）。分別規(guī)定了汽油車怠速污染物、柴油車自由加速煙度和柴油機(jī)全負(fù)荷煙度排放的限值和測(cè)量方法，見附錄2表2，附錄2表3和附錄2表4。2023/3/31108發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/3/31109發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/3/31110發(fā)動(dòng)機(jī)原理2．汽車排放標(biāo)準(zhǔn)體系的基本形成——1993年14項(xiàng)汽車排放標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)1989－1993年我國(guó)頒布了GB一14761．l—93輕型汽車排氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》等14項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)（見附錄2表5），分別規(guī)定了汽油車和柴油車污染物排放的限值和測(cè)試方法，基本形成了我國(guó)的汽車排放標(biāo)準(zhǔn)體系。其中《汽油車怠速污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》、《柴油車自由加速煙度排放標(biāo)準(zhǔn)》和《汽車柴油機(jī)全負(fù)荷煙度排放標(biāo)準(zhǔn)》等分別見附錄2表6、附錄2表7和附錄2表8。2023/3/31111發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/3/31112發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/3/31113發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/3/31114發(fā)動(dòng)機(jī)原理3．我國(guó)汽車排放標(biāo)準(zhǔn)走上與國(guó)際接軌的新臺(tái)階——1999年以來多項(xiàng)汽車排放標(biāo)準(zhǔn)的頒布隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，原有的大部分有關(guān)汽車排放的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的要求，在1993年第二次標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)之前，有關(guān)部門就開始對(duì)制定新標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行醞釀和準(zhǔn)備。1990年，全國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員在制定《汽車行業(yè)“八五”標(biāo)準(zhǔn)體系》時(shí)，對(duì)國(guó)際上通行的歐洲、美國(guó)和日本三大汽車管理體系、技術(shù)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行了研究和分析。2023/3/31115發(fā)動(dòng)機(jī)原理通過論證，考慮歐洲的道路情況相對(duì)而言與我國(guó)比較接近，我國(guó)引進(jìn)的車型多數(shù)為歐洲車型等情況，確立了這樣的共識(shí)：我國(guó)汽車強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)內(nèi)容主要以歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)發(fā)布的ECE汽車技術(shù)法規(guī)為參照對(duì)象。但這個(gè)思路的貫徹需要一定的時(shí)間，1993年頒布的14項(xiàng)排放標(biāo)準(zhǔn)各自參照了不同國(guó)家的技術(shù)法規(guī)，有的在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中出現(xiàn)了幾個(gè)國(guó)家的法規(guī)內(nèi)容，有的則是我國(guó)獨(dú)創(chuàng)，使得我國(guó)的汽車排放標(biāo)準(zhǔn)體系與國(guó)際上美國(guó)和歐洲兩大體系無(wú)法接軌，直接影響我國(guó)與國(guó)際間的交流，也不適應(yīng)國(guó)際排放法規(guī)協(xié)調(diào)、統(tǒng)一化的趨勢(shì)。2023/3/31116發(fā)動(dòng)機(jī)原理14項(xiàng)汽車排放標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)的第二年，即1994年我國(guó)汽車行業(yè)開始進(jìn)行汽車排放標(biāo)準(zhǔn)修訂的基礎(chǔ)研究工作。1994年7月原機(jī)械工業(yè)部汽車工業(yè)司在天津組織召開汽車排放標(biāo)準(zhǔn)研討工作會(huì)議，責(zé)成中國(guó)汽車技術(shù)研究中心、長(zhǎng)春汽車研究所、東風(fēng)汽車工程研究院和重汽集團(tuán)技術(shù)中心，參照歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)（ECE）汽車技術(shù)法規(guī)體系，制定我國(guó)的汽車技術(shù)法規(guī)，其中包括汽車排放技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。1996年5月開始著手制定。其間與歐洲聯(lián)盟簽定了合作協(xié)議，歐洲聯(lián)盟派專家與我國(guó)的技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)研討，派八批專家就ECE排放法規(guī)的制定背景，以及轉(zhuǎn)化ECE法規(guī)過程中的不明確內(nèi)容進(jìn)行答疑。2023/3/31117發(fā)動(dòng)機(jī)原理在制定有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的過程中，為了摸清我國(guó)車用柴油機(jī)可見污染物的排放水平，并對(duì)ECER24的測(cè)試方法進(jìn)行驗(yàn)證，原汽車工業(yè)司于1997年9月組織進(jìn)行了全國(guó)車用柴油機(jī)可見污染物排放普測(cè)。2023/3/31118發(fā)動(dòng)機(jī)原理為配合四項(xiàng)排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，原汽車工業(yè)司還進(jìn)行了以下技術(shù)準(zhǔn)備工作：（1）組建總投資26億人民幣的汽車電子汽油噴射系統(tǒng)企業(yè)（聯(lián)合汽車電子公司）；（2）與美國(guó)福特汽車公司合作，開展稀土加少量資金屬的汽車催化轉(zhuǎn)化劑的開發(fā)研究；（3）進(jìn)行輕型汽車排放檢測(cè)設(shè)備對(duì)比試驗(yàn)；（4）制定汽車排放試驗(yàn)室認(rèn)可管理辦法。2023/3/31119發(fā)動(dòng)機(jī)原理1999年3月4日頒布了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB14761－1999《汽車排放污染物限值及測(cè)試方法》等四項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（見附錄2表9），2000年1月1日實(shí)施。2000年12月28日頒布了《在用汽車排氣污染物限值排放標(biāo)準(zhǔn)》，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在用汽油車和柴油車排氣污染物的限值及測(cè)試方法，2001年7月1日實(shí)施。2001年與汽車排放有關(guān)的一批標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)，汽車排放標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)一步完善。2023/3/31120發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/3/31121發(fā)動(dòng)機(jī)原理

4．我國(guó)三批汽車排放標(biāo)準(zhǔn)的比較我國(guó)的第一批即1983年汽車排放標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)我國(guó)當(dāng)時(shí)汽車制造和檢測(cè)的實(shí)際水平制定的?，F(xiàn)在看來，有許多不足之處，如：（1）對(duì)NOx未加限制，只限制CO和HC，而且僅限于怠速工況；（2）對(duì)限值的要求，既無(wú)新車與在用車之分，又無(wú)車型之分；（3）對(duì)柴油車的自由加速煙度和全負(fù)荷煙度排放加以限制，而不限制CO、HC和N0x。2023/3/31122發(fā)動(dòng)機(jī)原理第二批標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn)：1993年汽車排放標(biāo)準(zhǔn)形成了一個(gè)比較完整的體系。與1983年標(biāo)準(zhǔn)比有了較大的改進(jìn)：（1）有了新出產(chǎn)車與在用車之分；（2）在用車只限制怠速CO和HC的排放，新出產(chǎn)車則CO、HC和NOx都限制；（3）新出產(chǎn)車試驗(yàn)有型式認(rèn)證和產(chǎn)品一致性試驗(yàn)之分。被試車輛要在底盤測(cè)功機(jī)上進(jìn)行15工況試驗(yàn)；（4）新出產(chǎn)車考慮了最大總質(zhì)量的差別；（5）在用車則有1995年7月1日前后之別；（6）對(duì)汽油車燃油蒸發(fā)污染物排放有了限制。2023/3/31123發(fā)動(dòng)機(jī)原理第三批標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)：1999年汽車排放標(biāo)準(zhǔn)與1993年汽車排放標(biāo)準(zhǔn)相比部分特點(diǎn)如下：（1）先進(jìn)性控制汽車排放的水平等同歐洲1號(hào)法規(guī)。全面等效地采用了歐洲汽車排放法規(guī)的技術(shù)內(nèi)容。GB14761—199外汽車排放污染物限值及測(cè)試方法》控制汽車排放的水平等同于歐洲1號(hào)法規(guī)；GB17691－199則壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)和裝用壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛排氣污染物限值及測(cè)試方法》等效采用歐洲l、歐洲2排放限值。2000年1月1日起執(zhí)行歐洲1（比歐洲晚7年），從2005年1月1日起執(zhí)行歐洲2（比歐洲晚9年）；而＊B3847－199則壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)和裝用壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛排氣可見污染物限值及測(cè)試方法顧u等效采用ECER24／O3的全部?jī)?nèi)容，排放水平與歐洲同步；2023/3/31124發(fā)動(dòng)機(jī)原理（2）方便性將汽車排放污染物排放限值與測(cè)試方法合并為一體，使用標(biāo)準(zhǔn)較為方便；（3）性能要求的全面性汽車和車用發(fā)動(dòng)機(jī)的開發(fā)既要保證環(huán)境保護(hù)和排放控制，又要最大限度滿足整車的性能要求。因此，將汽車發(fā)動(dòng)機(jī)凈功率測(cè)試方法列入這批標(biāo)準(zhǔn)之中。2023/3/31125發(fā)動(dòng)機(jī)原理（4）科學(xué)性首次在我國(guó)對(duì)柴油機(jī)實(shí)施工況法排放標(biāo)準(zhǔn)：試驗(yàn)方法采用歐洲國(guó)家和日本一直采用的穩(wěn)態(tài)13工況排放試驗(yàn)循環(huán)（美國(guó)從1984年起采用瞬態(tài)工況循環(huán)法，測(cè)試設(shè)備造價(jià)昂貴，試驗(yàn)要求復(fù)雜，實(shí)施難度大）；首次在我國(guó)對(duì)柴油機(jī)的氣態(tài)排放物進(jìn)行限制：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定氣態(tài)污染物排放采用直接取樣法排氣分析系統(tǒng)測(cè)量，微粒排放采用全流稀釋系統(tǒng)或分流稀釋系統(tǒng)測(cè)量；采用符合歐洲CECRF－03－A－84標(biāo)準(zhǔn)的柴油作為型式認(rèn)證和生產(chǎn)一致性檢查試驗(yàn)用油，以排除柴油本身品質(zhì)不同的影響；2023/3/31126發(fā)動(dòng)機(jī)原理全負(fù)荷煙度試驗(yàn)方法與1993年標(biāo)準(zhǔn)基本相同，但使用的煙度計(jì)不同。1993年標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用濾紙式煙度計(jì)，新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定必須采用不透光炯度計(jì)，微粒測(cè)量單位為光吸收系數(shù)；對(duì)于不常用的低速全負(fù)荷工況限值稍寬，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)低速動(dòng)力性的發(fā)揮；對(duì)中高速常用工況則限值很嚴(yán)，以滿足環(huán)保要求；考慮到改善燃燒技術(shù)實(shí)施的難易木同，對(duì)大排量壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)微粒排放的限值要求更嚴(yán)；規(guī)定型式認(rèn)證試驗(yàn)和生產(chǎn)一致性試驗(yàn)限值為同一值；自由加速微粒排放試驗(yàn)也規(guī)定必須采用不透光煙度計(jì)，木能使用濾紙式煙度計(jì)，因?yàn)楹笳卟荒軠y(cè)量瞬態(tài)可見污染物排放濃度的大小；規(guī)定在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上也可以進(jìn)行自由加速試驗(yàn)，但發(fā)動(dòng)機(jī)要與測(cè)功機(jī)脫開，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要與整車相當(dāng)；2023/3/31127發(fā)動(dòng)機(jī)原理1993年標(biāo)準(zhǔn)基于當(dāng)時(shí)“只要自由加速煙度排放小，全負(fù)荷煙度排放也一定小。”的認(rèn)識(shí)，而對(duì)自由加速工況寄予了過高的期望，將自由加速煙度值規(guī)定得很嚴(yán)，定型限值為3.5FSN，比全負(fù)荷煙度排放限值加嚴(yán)0.5FSN，成為世界之最。實(shí)際上，自由加速煙度排放與全負(fù)荷煙度排放之間并沒有必然的內(nèi)在聯(lián)系，在柴油機(jī)結(jié)構(gòu)一定情況下，前者與噴油泵起始段的油量大小有關(guān)，后者與正常工作段的油量大小有關(guān)。過分限制自由加速工況的油量，不但不能減少全負(fù)荷工況的煙度排放，而且會(huì)影響柴油車的起動(dòng)性能；值得注意的是，自由加速工況在汽車實(shí)際行駛中并不存在，不論自由加速煙度排放如何，并不能證明柴油機(jī)實(shí)際排煙的多少；自由加速煙度試驗(yàn)還經(jīng)常出觀測(cè)值不準(zhǔn)和重復(fù)性差的問題，若用濾紙煙度計(jì)測(cè)量，誤差更大。這些新的認(rèn)識(shí)說明科技在發(fā)展，人們的認(rèn)識(shí)在前進(jìn)。毫無(wú)疑問，新標(biāo)準(zhǔn)要完善得多。2023/3/31128發(fā)動(dòng)機(jī)原理應(yīng)當(dāng)指出，由于自由加速可見污染物排放試驗(yàn)方法簡(jiǎn)便易行，不損害車輛，并能初步判斷發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)狀況是否惡化，以及廢氣渦輪增壓器響應(yīng)特性是否下降，新標(biāo)準(zhǔn)仍采用了自由加速法，但自由加速煙度不能嚴(yán)格地直接地用來判斷柴油機(jī)煙度排放是否超標(biāo)，其地位和作用是輔助性的。柴油機(jī)煙度排放受大氣影響很大，如同在湖北地區(qū)，通一臺(tái)柴油機(jī)冬夏之差達(dá)1FSN。1993年標(biāo)準(zhǔn)沒有考慮煙度校正。在ECE成員國(guó)中，柴油車和柴油機(jī)生產(chǎn)廠及有關(guān)檢驗(yàn)部門，都有完備的全天候試驗(yàn)條件，不需要作大氣修正。但我國(guó)，絕大多數(shù)柴油車和柴油機(jī)生產(chǎn)廠及有關(guān)檢驗(yàn)部門不具有全天候試驗(yàn)條件，而我國(guó)幅員遼闊，溫度和海拔相差很大，為了科學(xué)公正地貫徹新標(biāo)準(zhǔn)，1999年標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了大氣校正的方法。2023/3/31129發(fā)動(dòng)機(jī)原理二、我國(guó)、歐盟和美國(guó)的排放法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的限值2023/3/31130發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/3/31131發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/3/31132發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/3/31133發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/3/31134發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/3/31135發(fā)動(dòng)機(jī)原理3-2自由加速試驗(yàn)（1）自由加速可見污染物型式認(rèn)證試驗(yàn)：機(jī)械增壓和非增壓機(jī)：沒有限值，記錄實(shí)測(cè)值；廢氣渦輪增壓機(jī)：全負(fù)荷最大可見污染物排放對(duì)應(yīng)的名義流量所規(guī)定的限值再加0.5m-1。（2）也可以在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上進(jìn)行自由加速試驗(yàn)，但發(fā)動(dòng)機(jī)要與測(cè)功機(jī)脫開，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要與整車相當(dāng)。（3）原標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定自由加速煙度的限值嚴(yán)于全負(fù)荷，是基于自由加速煙度值大與全負(fù)荷煙度的認(rèn)識(shí)，實(shí)際上并不一定。2023/3/31136發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/3/31137發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/3/31138發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/3/31139發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/3/31140發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/3/31141發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/3/31142發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/3/31143發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/3/31144發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/3/31145發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/3/31146發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/3/31147發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/3/31148發(fā)動(dòng)機(jī)原理三、各國(guó)的試驗(yàn)方法目前，這些國(guó)家的法規(guī)中對(duì)排放測(cè)試的裝置、分析儀器、取樣方法等，大都取得了一致，所不同的是，車輛試驗(yàn)的規(guī)范（即行駛循環(huán)的工況曲線））不同。2023/3/31149發(fā)動(dòng)機(jī)原理現(xiàn)以轎車及輕型車輛的排放法規(guī)為例加以說明。各國(guó)對(duì)汽車排放的測(cè)試方法都是根據(jù)相同的原理：在底盤測(cè)功機(jī)（轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)）上模擬其特定行駛循環(huán)（被認(rèn)為足以代表某特定地區(qū)的行駛情況），并測(cè)定所排出有害物質(zhì)的量，測(cè)功機(jī)可調(diào)節(jié)得使制動(dòng)功率相當(dāng)于在實(shí)際道路上遇到行駛阻力時(shí)發(fā)出的功率，而用慣性質(zhì)量模擬汽車質(zhì)量。2023/3/31150發(fā)動(dòng)機(jī)原理在取樣方法上，1987年歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)開始改用定容取樣（CVS）法，現(xiàn)在美國(guó)、日本、歐洲都采用了這種統(tǒng)一的取樣方法。所謂定容取樣，是一種接近于汽車排氣擴(kuò)散到大氣中實(shí)際狀態(tài)的取樣方法，又稱為變稀釋度取樣法。它是將排氣與稀釋氣體相混合，再以固定不變的容積流量輸入分析系統(tǒng)，用以測(cè)定排氣成分的真實(shí)濃度。該法易于進(jìn)行連續(xù)測(cè)量以及對(duì)有害成分質(zhì)量排放率的自動(dòng)實(shí)時(shí)計(jì)算。2023/3/31151發(fā)動(dòng)機(jī)原理各國(guó)采用的分析儀器大致相同。測(cè)定CO及CO2濃度的標(biāo)準(zhǔn)方法是采用不分光紅外線分析儀（NDIR），測(cè)定HC含量的標(biāo)準(zhǔn)方法是氫火焰離子分析儀（FID），測(cè)定NOx的標(biāo)準(zhǔn)方法是化學(xué)發(fā)光分析儀（CLD）。2023/3/31152發(fā)動(dòng)機(jī)原理

第一部分（ECE），試驗(yàn)時(shí)需運(yùn)行4個(gè)循環(huán)，總時(shí)間為13min。每循環(huán)持續(xù)時(shí)間為195s，總里程為4.052km，每循環(huán)里程為1.013km，平均車速為18.7km／h（不包括怠速時(shí)為27.01km／h）最高車速為50km／h，怠速時(shí)間占31％。第二部分為附加的市區(qū)行駛工況（EUDC），總時(shí)間為1220s，試驗(yàn)里程為11.007km，平均速度為32.5km／h（不包括怠速時(shí)為42.6km／h），最高車速為120k／h，怠速時(shí)間占26.2％。取樣開始時(shí)刻為試驗(yàn)開始40s后。歐3（2000年）改為啟動(dòng)后即取樣。

2023/3/31153發(fā)動(dòng)機(jī)原理四、我國(guó)汽車的試驗(yàn)方法我國(guó)輕型汽車是指使用點(diǎn)燃式四行程發(fā)動(dòng)機(jī)或壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)、最大總質(zhì)量為400～3500kg、最大設(shè)計(jì)車速不小于50km／h的轎車、客車和貨車。排氣污染物的測(cè)試是在底盤測(cè)功機(jī)上進(jìn)行的。2023/3/31154發(fā)動(dòng)機(jī)原理1.試驗(yàn)規(guī)范參照歐洲試驗(yàn)規(guī)范，其中ECE15工況組成（包括怠速、換檔、等速及減速等工況），每次試驗(yàn)重復(fù)