汽油機(jī)廢氣凈化與后處理

汽油機(jī)廢氣凈化與后處理第一頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日3.4.1廢氣排放污染物的危害一氧化碳CO的危害；氮氧化物NOx的危害；碳?xì)浠衔颒C的危害；微粒PM對(duì)人類(lèi)的危害。第二頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日內(nèi)燃機(jī)廢氣排放物的組成內(nèi)燃機(jī)排氣中基本成分是二氧化碳、水蒸氣、過(guò)剩的氧氣、及存下的氮?dú)?，它們是燃料與空氣完全燃燒的產(chǎn)物，從毒物學(xué)的觀點(diǎn)看，它們是無(wú)毒的。排氣中還含有不完全燃燒及燃燒反應(yīng)的中間產(chǎn)物，包括一氧化碳CO、碳?xì)浠衔颒C、氮氧化合物NOx、二氧化硫SO2、微粒（鉛化物、黑煙、油霧等）、臭氣（甲醛、丙烯醛等）等。這些污染物總和，在柴油機(jī)中不到廢氣總量的1%，在汽油機(jī)中隨不同工況變化較大，有時(shí)可達(dá)5%左右，大部分有毒，或有強(qiáng)烈的刺激性、臭味和致癌作用，因此列為有害成分。第三頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日一氧化碳CO的危害CO是一種無(wú)色無(wú)味的氣體，它和血液中輸送氧的載體血紅蛋白的親和力是氧的240倍。CO與血紅蛋白結(jié)合成羥基血紅蛋白，就剝奪了血紅蛋白對(duì)人體組織的供氧能力。第四頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日氮氧化物NOx的危害內(nèi)燃機(jī)廢氣中氮氧化物絕大部分是NO，少量是NO2。NO是無(wú)色氣體，高濃度NO能引起中樞神經(jīng)的癱瘓及痙攣，在大氣中緩慢氧化成為NO2，成褐色，具有強(qiáng)烈的刺激氣味，對(duì)肺和心肌有很強(qiáng)的毒害作用。NOx是形成光化學(xué)煙霧的主要成分。第五頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日碳?xì)浠衔颒C的危害內(nèi)燃機(jī)排氣中HC濃度隨著工況與試驗(yàn)條件的不同差別很大，可由幾十ppm到1萬(wàn)多ppm，但和CO相比還低得多。碳?xì)浠衔飳?duì)人類(lèi)危害最大的是環(huán)芳烴，尤其是3.4苯并芘，是一種很強(qiáng)的致癌物質(zhì)。排氣中甲醛和丙烯醛能強(qiáng)烈刺激眼睛及呼吸器官。HC也是造成光化學(xué)煙霧的主要成分。第六頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日微粒PM對(duì)人類(lèi)的危害排氣中微粒是指經(jīng)過(guò)空氣稀釋、溫度降到52℃后用涂有聚四氟乙烯的玻璃纖維濾紙收集的除水以外的物質(zhì)。柴油機(jī)排出的微粒大多小于0.3m，其主要成分是碳及其吸附的有機(jī)物質(zhì)。吸附物中有多種PAH，具有不同程度的致癌作用。2m以下的碳煙吸入肺部會(huì)沉積起來(lái)，而0.1～0.5m的碳煙對(duì)人體的危害更大，除了致癌作用外，這種炭煙吸入肺部，會(huì)導(dǎo)致慢性病、肺氣腫、皮膚病及變態(tài)性疾病。顆粒越小，懸浮于空氣中的時(shí)間越長(zhǎng)，被人體吸入的可能性越大。第七頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日3.4.2汽油廢氣有害排放物的生成機(jī)理與影響因素一氧化碳CO的生成機(jī)理與影響因素碳?xì)浠衔颒C的生成機(jī)理與影響因素氮氧化物NOx的生成機(jī)理與影響因素第八頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日一氧化碳CO的生成機(jī)理CO是碳?xì)浠衔镌谌紵^(guò)程中生成的中間產(chǎn)物?？刂艭O排放的主要因素是可燃混合氣的過(guò)量空氣系數(shù)a。在濃混合氣中a小于1，隨減小而CO不斷增加；在稀混合氣中，CO很低，在a

＝1.0～1.1之間，CO隨略微變化。凡是影響過(guò)量空氣系數(shù)的因素都是影響CO生成的因素。第九頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日一氧化碳CO生成的影響因素進(jìn)氣空氣溫度T0的影響：進(jìn)氣溫度上升，大氣密度下降，而汽油密度變化很小，對(duì)化油器發(fā)動(dòng)機(jī)，隨進(jìn)氣溫度升高，混合氣加濃。大氣壓力p的影響：大氣壓力下降，空氣密度下降，同樣大氣壓力的變化會(huì)影響混合氣過(guò)量空氣系數(shù)。進(jìn)氣管真空度的影響：當(dāng)汽車(chē)急劇減速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)真空度大于負(fù)63kPa，停留在進(jìn)氣系統(tǒng)中的燃油迅速蒸發(fā)進(jìn)入燃燒室，組成混合氣過(guò)濃。CO顯著增加到怠速時(shí)的濃度。第十頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日怠速轉(zhuǎn)速對(duì)汽油機(jī)CO生成的影響怠速轉(zhuǎn)速的影響：提高怠速轉(zhuǎn)速，可有效降低CO排放，但怠轉(zhuǎn)速過(guò)高，機(jī)械噪聲會(huì)增加。一般從凈化的觀點(diǎn)，希望怠速轉(zhuǎn)速規(guī)定的高一點(diǎn)好。第十一頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日汽油機(jī)工況對(duì)CO生成的影響汽油機(jī)在部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，混合氣的a接近1，CO排放量不高。但多缸機(jī)如果a不同，仍會(huì)有的氣缸a<1，增加CO排放量。全負(fù)荷特別是冷起動(dòng)時(shí)，混合氣很濃，a可小到0.8甚至更低，CO排放量很大。汽油機(jī)加速時(shí)的突然加濃使CO排放迅速增加。汽油機(jī)加速對(duì)CO、HC排放的影響汽油機(jī)減速對(duì)CO、HC排放的影響第十二頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日碳?xì)浠衔颒C的生成與過(guò)量空氣系數(shù)的關(guān)系汽油與空氣的均勻混合氣在過(guò)量空氣系數(shù)等于1時(shí)，理論上不產(chǎn)生HC，但實(shí)際不是這樣的（如右圖），在a

＝1，HC也相當(dāng)高，并隨a減小而迅速增加。當(dāng)混合氣過(guò)稀，由于燃燒惡化，甚至有些循環(huán)失火會(huì)使HC急劇增加，只有采取特殊措施（如組織快燃）才可能緩和這種趨勢(shì)。第十三頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日汽油機(jī)HC生成機(jī)理冷激效應(yīng)：燃燒室壁面對(duì)火焰的迅速冷卻使火焰產(chǎn)生的活性自由基復(fù)合，燃燒反應(yīng)鏈中斷，使化學(xué)反應(yīng)緩慢或停止。狹隙效應(yīng)是冷激效應(yīng)的主要表現(xiàn)。汽油機(jī)燃燒室中各種狹窄縫隙如活塞、活塞環(huán)與氣缸壁之間，火花塞周?chē)鹊胤?，生成的HC占總量的50～70%。油膜和沉積物吸附：在進(jìn)氣和壓縮行程，氣缸套壁面和活塞頂上的潤(rùn)滑油膜會(huì)吸附未燃混合氣，在燃燒末期油膜會(huì)蒸發(fā)，但燃燒不完全，造成HC排放增加。容積淬熄：在起動(dòng)和暖機(jī)工況，因發(fā)動(dòng)機(jī)溫度低，使燃油霧化、蒸發(fā)以及混合氣形成變差，導(dǎo)致燃燒變慢和不穩(wěn)定，有可能使火焰未達(dá)到壁面前因氣缸膨脹使氣缸內(nèi)壓力溫度降低造成混合氣大面積淬熄，HC增加。碳?xì)浠衔锏暮笃谘趸哄e(cuò)過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)主要燃燒過(guò)程的碳?xì)浠衔?，?huì)重新擴(kuò)散到高溫已燃?xì)饬髦腥?，部分被氧化。推遲點(diǎn)火，提高排氣溫度，將有助于HC的后期氧化。第十四頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日汽油機(jī)NOx生成機(jī)理與影響因素NOx生成的化學(xué)動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)：澤爾多維奇（Zeldovitch）鏈?zhǔn)椒磻?yīng)機(jī)理；N2+O=NO+N,N+O2=NO+ONOx生成的條件：高溫；富氧；高溫持續(xù)時(shí)間。影響汽油機(jī)NOx生成的主要因素：空燃比;缸內(nèi)未燃混合氣中已燃混合氣；點(diǎn)火定時(shí)。第十五頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日空燃比對(duì)汽油機(jī)NOx的影響已燃混合氣最高溫度對(duì)應(yīng)a＝0.9左右的略濃混合氣。不過(guò)這時(shí)氧濃度低，抑止了NO的生成。當(dāng)a提高時(shí)，氧增加的效果抵消了燃?xì)鉁囟认陆凳筃O生成的減少趨勢(shì)。因而，NO排放峰值出現(xiàn)在a

＝1.1左右的略稀混合氣中（如右圖）。如果進(jìn)一步下降，溫度下降的效果占優(yōu)勢(shì)，導(dǎo)致NO下降。汽油機(jī)排放與過(guò)量空氣系數(shù)的關(guān)系第十六頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日已燃?xì)怏w量對(duì)汽油機(jī)NOx的影響點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)在燃燒前，燃燒室中的混合氣由空氣、已蒸發(fā)的燃油蒸汽和已燃?xì)怏w組成。后者是前已循環(huán)留下的殘余廢氣，或加上廢氣再循環(huán)EGR時(shí)的回流氣組成。EGR是降低NOx排放的有效措施之一，詳細(xì)內(nèi)容在3.3.5中已講。第十七頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日點(diǎn)火定時(shí)對(duì)汽油機(jī)NOx的影響點(diǎn)火定時(shí)強(qiáng)烈影響汽油機(jī)NOx排放量。推遲點(diǎn)火、降低最高燃燒溫度并縮短已燃?xì)怏w停留在高溫中的時(shí)間，可減少NOx排放。用歐洲測(cè)試排放的標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)測(cè)試時(shí)，ig每推遲1（CA），NOx減少0.3g/kW·h。推遲點(diǎn)火、提高排溫，也有利于HC的后期氧化，但有損于發(fā)動(dòng)機(jī)燃油耗率和比功率。第十八頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日3.4.3汽油機(jī)廢氣機(jī)內(nèi)凈化措施

精確的混合氣制備精確的點(diǎn)火定時(shí)與可靠的點(diǎn)火系統(tǒng)汽油機(jī)稀燃與快速燃燒系統(tǒng)汽油機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化廢氣再循環(huán)（前已講過(guò)）進(jìn)氣恒溫裝置蒸發(fā)控制系統(tǒng)曲軸箱通風(fēng)裝置第十九頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日汽油機(jī)排放控制的發(fā)展歷程1964年開(kāi)始使用閉式曲軸箱通風(fēng)。1973年起使用熱轉(zhuǎn)換器（氧化轉(zhuǎn)換器）。1975年起使用三效催化轉(zhuǎn)換器。1976年起使用三效催化轉(zhuǎn)換器與氧（）傳感器，需要時(shí)再加上廢氣再循環(huán)，空氣二次噴射技術(shù)。1980年代，稀燃、分層發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用1990年代，汽油直噴技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用2000年以后，CAI技術(shù)開(kāi)始研究第二十頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日降低有害氣體排放的措施與效果第二十一頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日精確的混合氣制備化油器：利用流體力學(xué)的原理，基本上滿足了汽油機(jī)各工況對(duì)混合氣濃度的復(fù)雜要求，堪稱(chēng)技術(shù)的奇跡。但隨著排放法規(guī)的逐步嚴(yán)格，需利用三效催化轉(zhuǎn)換器來(lái)降低汽油機(jī)排放，而三效催化轉(zhuǎn)換器在過(guò)量空氣系數(shù)等于1時(shí)，才能有效地降低汽油機(jī)中3種有害成分的排放，因此化油器完成了其歷史使命，逐步退出歷史舞臺(tái)。進(jìn)氣道汽油噴射（EFI）：根據(jù)進(jìn)氣流量噴入響應(yīng)的燃油，這樣控制噴油量比較精確，比較容易根據(jù)汽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行過(guò)量空氣系數(shù)的優(yōu)化，有效控制有害排放物的生成。缸內(nèi)汽油噴射（GDI）：將汽油用高壓直接噴入氣缸，空氣計(jì)量與燃油噴射量都是電子控制，對(duì)過(guò)量空氣系數(shù)的控制也非常精確，因而能有效地控制汽油機(jī)有害排放物地生成。第二十二頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日精確的點(diǎn)火定時(shí)與可靠的點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)火定時(shí)與點(diǎn)火能量對(duì)火焰?zhèn)鞑ビ袥Q定性影響，因此，對(duì)汽油機(jī)燃油消耗和排氣污染物排放有很大影響。點(diǎn)火能量的提高可以擴(kuò)大混合氣著火界限，提高汽油機(jī)稀混合氣運(yùn)轉(zhuǎn)的能力，同時(shí)也可以提高汽油機(jī)的廢氣再循環(huán)量，降低NOx排放，提高部分負(fù)荷時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)功率。采用電子式無(wú)觸點(diǎn)系統(tǒng)可以根據(jù)汽油機(jī)轉(zhuǎn)速與負(fù)荷優(yōu)化控制汽油機(jī)的點(diǎn)火定時(shí)，進(jìn)一步提高汽油機(jī)性能。與爆震傳感器結(jié)合，還可以根據(jù)環(huán)境條件的變化來(lái)改變點(diǎn)火定時(shí)，壁面爆震的發(fā)生。第二十三頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日汽油機(jī)稀燃與快速燃燒系統(tǒng)稀薄燃燒技術(shù)是汽油機(jī)提高部分負(fù)荷經(jīng)濟(jì)性與降低排放的有效措施。第二十四頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日汽油機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化對(duì)汽油機(jī)排放影響較大的結(jié)構(gòu)參數(shù)：燃燒室；壓縮比行程缸徑比；氣缸容積。第二十五頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日降低汽油機(jī)排放對(duì)燃燒室結(jié)構(gòu)的要求汽油機(jī)燃燒室形狀影響火焰的傳播、爆震和HC的形成。低排放汽油機(jī)對(duì)燃燒室的一般要求：盡可能短的火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x；如采用火花塞中置（多氣門(mén)汽油機(jī)）結(jié)構(gòu)緊湊，盡可能小的燃燒室表面；如采用小面容比燃燒室壁面高溫部件處于火焰?zhèn)鞑サ慕K點(diǎn)；燃燒室內(nèi)應(yīng)具有強(qiáng)烈的氣流運(yùn)動(dòng)；第二十六頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日部分負(fù)荷火花塞位置對(duì)油耗和HC的影響火花塞中置，縮短了火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x，降低了爆震危險(xiǎn)，使得汽油機(jī)壓縮比可以提高，油耗降低；另外，多氣門(mén)汽油機(jī)燃燒室比較緊湊，緊湊的燃燒室具有冷激表面小，降低HC排放。第二十七頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日面容比對(duì)HC排放的影響面容比是衡量燃燒室結(jié)構(gòu)緊湊與否的重要指標(biāo)，小面容比燃燒室有利于降低HC排放。第二十八頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日行程缸徑比S/D及氣缸容積Vh對(duì)降低汽油機(jī)排放的影響研究表明，長(zhǎng)行程汽油機(jī)燃燒速度快，點(diǎn)火定時(shí)可以相對(duì)后移。長(zhǎng)行程汽油機(jī)的最高放熱率大，燃燒溫度高，這些因素有利于降低汽油機(jī)的HC排放和燃油消耗，這些優(yōu)點(diǎn)在低負(fù)荷時(shí)更為明顯。由于長(zhǎng)行程汽油機(jī)的燃燒特點(diǎn)，提高了汽油機(jī)的抗爆震能力，使汽油機(jī)的壓縮比可以進(jìn)一步提高。在同樣壓縮比條件下，長(zhǎng)行程汽油機(jī)優(yōu)化燃燒室的條件也比較好。氣缸容積越大，面容比越小，氣缸相對(duì)散熱面積越小。長(zhǎng)行程與大氣缸汽油機(jī)的NOx排放也會(huì)增大。第二十九頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日行程缸徑比S/D及氣缸容積Vh對(duì)HC、指示效率的影響第三十頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日行程缸徑比S/D及氣缸容積Vh對(duì)NOx、指示效率的影響第三十一頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日真空式進(jìn)氣恒溫裝置進(jìn)氣溫度變化影響空燃比，汽車(chē)機(jī)動(dòng)性很大，可行駛在大氣溫度各異的地區(qū)。為此有必要使進(jìn)氣溫度恒定，使有害排放物維持在允許的水平。真空式進(jìn)氣恒溫裝置是在排氣管周?chē)O(shè)置一個(gè)金屬罩蓋，用管子接到進(jìn)氣管上。根據(jù)進(jìn)氣時(shí)設(shè)置在空氣濾清器內(nèi)的溫度傳感器（常為雙金屬片）感受的進(jìn)氣溫度高低，斷開(kāi)或接通進(jìn)氣管內(nèi)的真空度與真空馬達(dá)壓力室的通路，從而控制與真空馬達(dá)相連的控制閥的開(kāi)度，控制排氣管周?chē)鸁釟馀c冷空氣的比例，來(lái)控制進(jìn)氣溫度。第三十二頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日活性炭罐式汽油蒸發(fā)排放物控制系統(tǒng)供油系統(tǒng)中由于溫度變化，再加上汽油是益揮發(fā)性液體，燃油容易蒸發(fā)到大氣中。常用活性炭罐作為汽油蒸汽的暫存空間。發(fā)動(dòng)機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，來(lái)自燃油系統(tǒng)、油箱等的汽油蒸汽進(jìn)入活性炭罐被吸附在活性炭上；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，利用進(jìn)氣管真空度將吸附在活性炭上的汽油蒸汽與進(jìn)入炭罐的新鮮空氣一起吸入燃燒室燒掉。第三十三頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)裝置當(dāng)汽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，燃燒室中高壓可燃混合氣和已燃?xì)怏w或多或少會(huì)通過(guò)活塞組和氣缸之間的間隙，進(jìn)入曲軸箱。為防止曲軸箱壓力過(guò)高，早期發(fā)動(dòng)機(jī)直接將曲軸箱與大氣相通。為控制通風(fēng)中大量未燃HC進(jìn)入大氣，對(duì)曲軸箱進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)。在C管中裝有閉式呼吸口6，它與空氣濾清器1中的凈氣室相通，新鮮空氣經(jīng)空氣濾清器后引入曲軸箱，和曲軸箱的竄氣混合，經(jīng)氣缸蓋罩通入A管，通過(guò)計(jì)量閥3控制后。吸入進(jìn)氣管4，從而實(shí)現(xiàn)竄氣的再燃燒。

第三十四頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)計(jì)量閥（PCV閥）PCV閥是一個(gè)流通截面隨閥兩端壓差變化而變化的單向閥。它根據(jù)彈簧力和進(jìn)氣管真空度的平衡情況啟閉氣體的通路。進(jìn)氣管真空度大時(shí)，就把閥芯吸向右方（a），氣體流通截面變小，反之增大。第三十五頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日3.4.4汽油機(jī)廢氣后處理技術(shù)二次空氣噴射；排氣熱反應(yīng)器；再次燃燒法（后燃法）；催化反應(yīng)器。第三十六頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)廢氣后處理技術(shù)的要求發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)內(nèi)凈化措施往往與提高功率和經(jīng)濟(jì)性發(fā)生沖突，并且隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷嚴(yán)格，改善工作過(guò)程機(jī)內(nèi)凈化的余地越來(lái)越小。廢氣后處理器應(yīng)滿足：較高的排氣污染物轉(zhuǎn)換效率；較低的氣體流通阻力。車(chē)用內(nèi)燃機(jī)廢氣后處理器還要考慮：較長(zhǎng)的使用壽命；較小的體積；不產(chǎn)生新的污染物；足夠的機(jī)械強(qiáng)度；較高的耐熱性；容易維修；可以接受的成本。第三十七頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日二次空氣噴射二次空氣噴射是將新鮮空氣噴射到排氣門(mén)附近，使高溫廢氣和新鮮空氣接觸混合，以使未燃HC、CO進(jìn)一步燃燒。右圖二次空氣供給裝置中，二次空氣由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的葉片式空氣供給泵2，通過(guò)兩根軟管輸送，一路從化油器6下側(cè)經(jīng)回火防止閥10進(jìn)入進(jìn)氣管；另一路通過(guò)防止廢氣倒流的單向閥4，經(jīng)空氣分配管5，送到各缸排氣門(mén)附近。第三十八頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日排氣熱反應(yīng)器排氣熱反應(yīng)器一般和空氣二次噴射共同使用。在過(guò)濃混合氣狀態(tài)下，可以在排氣管緊挨排氣門(mén)的地方加入氧化反應(yīng)所需的空氣，氧化反應(yīng)熱可提高排氣溫度。排氣在高溫中的滯留時(shí)間也是決定HC、CO凈化效果的重要因素。為了加長(zhǎng)這段時(shí)間，可以采用加大排氣管容積和排氣管絕熱等措施。第三十九頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日排氣熱反應(yīng)器的使用效果凈化效果在汽油機(jī)過(guò)量空氣系數(shù)0.8～0.9，加入二次空氣總過(guò)量空氣系數(shù)在1.1。不能降低NOx排放。第四十頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日再次燃燒法（后燃法）再次燃燒法是在排氣管中設(shè)置點(diǎn)火源，使排氣中的CO、HC燃燒干凈。后燃法類(lèi)型：只設(shè)置點(diǎn)火塞，用排氣中未燃成分作燃料；另外供給燃料形成火焰，用這種火焰作點(diǎn)火源（直接火焰式）。在此燃燒法不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且增加燃料消耗，浪費(fèi)能源，因此很少用。第四十一頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日催化轉(zhuǎn)換器類(lèi)型催化劑可以提高一定類(lèi)型的化學(xué)反應(yīng)的速度，而不消耗本身。選擇合適的催化劑可以使HC和CO的氧化反應(yīng)在較低的溫度下仍能順利進(jìn)行。根據(jù)不同類(lèi)型汽油機(jī)，催化轉(zhuǎn)換器大致有：熱轉(zhuǎn)換器（氧化催化轉(zhuǎn)換器）；雙床催化（氧化還原）催化轉(zhuǎn)換器：缺氧雙床催化轉(zhuǎn)換器；富氧雙床催化轉(zhuǎn)換器。三效催化轉(zhuǎn)換器；NOx吸附催化轉(zhuǎn)換器。鉛的作用：1）抑制爆震2）減少氣門(mén)與座的磨損3）毒害催化劑（60升含鉛汽油就使催化劑活性降低70％）第四十二頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日熱轉(zhuǎn)換器（氧化催化轉(zhuǎn)換器）熱轉(zhuǎn)換器是將排出的CO、HC等有害氣體借助催化劑進(jìn)一步氧化，以生成CO2和H2O。為使反應(yīng)順利進(jìn)行的條件：引入足夠的O2；轉(zhuǎn)換器必須隔熱并保持在600℃；結(jié)構(gòu)合理，有足夠的反應(yīng)時(shí)間；控制燃燒最高溫度，防止轉(zhuǎn)換器燒壞。熱轉(zhuǎn)換器的溫度保持在反應(yīng)所需最低溫度600℃，這樣的溫度不是所有工況都能達(dá)到，為此在Al2O3載體上覆蓋一層多孔的活性涂層Al2O3

，比面積超過(guò)100m2/g。再在涂層上用電解方法涂覆催化物質(zhì)如Pt、Rh（還原劑）、Pd等貴金屬（每個(gè)轉(zhuǎn)換器消耗約1g貴金屬），在催化劑的作用下，CO、HC的最低反應(yīng)溫度可降低到250℃

。貴重金屬用量為：1～2g/dm3。非貴重金屬：CuO，NiO。起燃溫度>350℃

第四十三頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日熱轉(zhuǎn)換器工作原理氧化催化轉(zhuǎn)換器對(duì)NOx無(wú)效，因此需要事先在燃燒室內(nèi)對(duì)NOx進(jìn)行削減。氧化催化方式有將空燃比設(shè)定在過(guò)濃區(qū)和稀薄區(qū)。將空燃比設(shè)在最大功率附近的過(guò)濃區(qū)，汽油機(jī)性能下降不多，但CO、HC則增加很多。因此用空氣泵將空氣送入排氣中，使CO、HC在氧化催化轉(zhuǎn)換器內(nèi)進(jìn)行穩(wěn)定氧化反應(yīng)。將空燃比設(shè)定在稀薄區(qū)，汽油機(jī)功率有所下降，但經(jīng)濟(jì)性好，CO和HC較少，二次空氣量可減少。一般增加EGR對(duì)NOx進(jìn)行凈化。第四十四頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日雙床催化（氧化還原）催化轉(zhuǎn)換器雙床催化轉(zhuǎn)換器是先利用排氣中的還原氣體CO、HC來(lái)還原NOx，然后在噴入二次空氣以氧化CO和HC。缺氧雙床催化轉(zhuǎn)換器必須在濃混合氣狀態(tài)下運(yùn)行，油耗高，很不經(jīng)濟(jì)，目前少用。富氧雙床催化轉(zhuǎn)換器汽油機(jī)的最低油耗點(diǎn)在富氧區(qū)，為了降低汽油機(jī)的燃油消耗率，稀燃汽油機(jī)重新興起。這種汽油機(jī)不適合三效催化轉(zhuǎn)換器，而采用富氧雙床催化轉(zhuǎn)換器。第四十五頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日化油器汽油機(jī)補(bǔ)氣系統(tǒng)工作原理：化油器供應(yīng)相對(duì)較濃的混合氣，由氧氣傳感器給出反饋信號(hào)后，再由補(bǔ)氣系統(tǒng)根據(jù)情況進(jìn)行補(bǔ)氣，以使混合氣濃度達(dá)到三效催化轉(zhuǎn)化器的要求。第四十六頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日三效催化轉(zhuǎn)換器三效催化轉(zhuǎn)換器是一種能同時(shí)凈化NOx、CO、HC3種有害氣體排放的催化轉(zhuǎn)換器，它是汽油機(jī)排氣廢氣后處理種最有效的方法。為了同時(shí)處理這3種氣體，必須保證NOx還原所需的CO、HC和H2等還原性氣體和為保證CO、HC氧化反應(yīng)所需的O2。所以允許的空燃比范圍非常窄。右圖是過(guò)量空氣系數(shù)對(duì)三效催化轉(zhuǎn)換器效率的影響曲線。NO+CO=1/2N2+CO2NO+H2=1/2N2+H2ONO+HnCmN2+H2O+CO2三效催化轉(zhuǎn)化器的主要成分：Pt/Rh=2/7。其余為A2O3，NiO和CeO2三效催化轉(zhuǎn)換器控制原理圖第四十七頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日三效催化轉(zhuǎn)換器閉環(huán)控制系統(tǒng)為保證空氣過(guò)量系數(shù)在當(dāng)量比附近，三效催化轉(zhuǎn)換器必須和傳感器（氧傳感器）結(jié)合構(gòu)成的閉環(huán)控制系統(tǒng)。傳感器測(cè)量排氣中的氧含量，并將它轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸入調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器根據(jù)它來(lái)對(duì)根據(jù)進(jìn)氣流量傳感器確定的燃油量進(jìn)行校正，以保證實(shí)際過(guò)量空氣系數(shù)變化在1%以?xún)?nèi)。第四十八頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日三效催化轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)第四十九頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日NOx吸附催化轉(zhuǎn)換器三效催化轉(zhuǎn)換器不能滿足稀燃汽油機(jī)NOx的凈化要求?？梢圆捎肗Ox吸附催化轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器種含有貴金屬和堿土金屬作為活性成分，在稀混合氣狀態(tài)，NO在貴金屬的催化作用下，被氧化成NO2，這樣NOx都以NO2的形式出現(xiàn)，并和堿土金屬結(jié)合，排氣中的HC和CO被直接氧化成H2O和CO2。在達(dá)到堿土金屬吸附極限前，將汽油機(jī)短暫進(jìn)入濃混合氣狀態(tài)，使排氣中產(chǎn)生足夠的還原劑（CO、HC、H2等），與堿土金屬中析出的NO2反應(yīng)生成CO2和N2，這個(gè)過(guò)程叫