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第六章发动机有害排放物控制系统§1．概述§2．汽车排放法规§3．汽油机的排放控制装§4．柴油机排气后处理装置概述1.排放污染物的成分2.污染物的形成与危害3.污染物的来源4.污染物的净化方式（1）一氧化碳（CO）：不完全燃烧产物。（2）碳氢化合物（HC）：未燃和未完全燃烧的燃油、润滑油及其裂解产物和部分氧化产物。（3）氮氧化合物（NOx）：在燃烧过程中和排入大气后造成的氮的各种氧化物（NO、NO2为主）的总称。（4）颗粒排放物(PM）：主要是碳烟、未燃燃油和润滑油液态颗粒，以及其他碳氢化合物、硫化物、含金属的灰分等。（5）二氧化碳（CO2）：燃烧的必然产物。机动车污染物排放分担率概述1.排放污染物的成分2.污染物的形成与危害3.污染物的来源4.污染物的净化方式一氧化碳（CO）（1）形成原因汽油机——主要是由可燃混合气过浓造成的。柴油机——主要是由燃烧室内部缺氧或温度过低造成的。（2）危害是一种无色、无味的有毒气体，吸入人体后，能以比氧强210倍的亲和力同血液中的血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，阻碍血液向心脏、脑等器官输送氧气，从而引起各种中毒症状，直至使人窒息死亡。概述1.排放污染物的成分2.污染物的形成与危害3.污染物的来源4.污染物的净化方式碳氢化合物（HC）（1）形成原因汽油机——主要是因为低温缸壁的冷激作用，使火焰消失；电火花太弱，不能点燃混合气；进排气门重叠期间，新鲜混合气泄漏；曲轴箱窜气，汽油箱或化油器浮子室内汽油蒸发等。柴油机——主要是混合气形成不良或温度过低而形成。（2）危害HC吸入人体后会破坏造血机能，造成贫血、神经衰弱等，同时也会致癌。概述1.排放污染物的成分2.污染物的形成与危害3.污染物的来源4.污染物的净化方式氮氧化物（NOx）（1）形成原因NO是在燃烧过程的高温条件下生成的，其生成量取决于氧的浓度、温度及反应时间。废气排入大气后形成NO2。（2）危害NO吸入人体后会造成中枢神经系统障碍。NO2会造成血液中血红蛋白变性，使血液输气能力下降，轻则引起呼吸异常、胸痛、恶心、咳嗽，重则导致肺气肿，直至死亡。此外，它还易于HC在阳光紫外线的作用下，产生素性很大的光化学烟雾。概述1.排放污染物的成分2.污染物的形成与危害3.污染物的来源4.污染物的净化方式颗粒（PM）（1）形成原因碳烟是由烃类燃料在高温缺氧条件下裂解生成的。（2）危害0.1m以下的微粒对人体的危害最大，吸入肺叶后会吸附在肺细胞上，其中可溶性有机物、多环芳香烃等是致癌物质。概述1.排放污染物的成分2.污染物的形成与危害3.污染物的来源4.污染物的净化方式二氧化碳（CO2）（1）形成原因完全燃烧的产物。（2）危害引起大气层的温室效应，造成对生态环境的影响。概述1.排放污染物的成分2.污染物的形成与危害3.污染物的来源4.污染物的净化方式（1）汽油机油箱、化油器浮子室、汽油泵、汽油管接头等处蒸发出来的汽油蒸汽，其有害成分以HC为主；（2）曲轴箱通气管排出的“窜气”，其有害成分以HC为主；（3）排气管排出的废气，其有害成分是CO、HC、NOx和颗粒。汽油车排放的来源概述1.排放污染物的成分2.污染物的形成与危害3.污染物的来源4.污染物的净化方式（1）机内净化通过改善可燃混合气的品质和燃烧状况，抑制污染物的产生。（2）机外净化利用设置在发动机外部的附加装置，对排放污染物进行净化处理后，再排入大气。（3）改进燃油通过对燃油的脱硫、重整以及加入添加剂等，可以改善燃烧，延缓催化剂的老化。减少排放的概念（柴油机）汽车排放法规简介1.排放测试方法2.工况法测试系统3.测试循环4.排放法规及限值（1）怠速法——在汽车不行驶、发动机怠速的情况下，将探头插入排气尾管，一般仅测量CO和HC的排放。适合环保部门或汽修厂进行监测。优点：简便易行，测试装置价格便宜和便于携带，检测时间短缺点：测量结果缺乏全面代表性，测量精度较低（2）工况法——将汽车发动机在一个测试循环中排出的废气经稀释后收集起来，用废气分析仪测量出废气浓度并推算出每次测试或每公里平均的有害物排放量。一般用于新车的认证和出厂检测。优点：检测结果较全面地反映汽车排放水平，可测量多种废气排放成分缺点：测试系统复杂，试验设备昂贵。汽车排放法规简介1.排放测试方法2.工况法测试系统3.测试循环4.排放法规及限值组成：（1）转鼓试验台（2）废气稀释和采样系统（3）废气分析仪工况法排放测试系统汽车排放法规简介1.排放测试方法2.工况法测试系统3.测试循环4.排放法规及限值世界上三大汽车排放循环：（1）欧洲联盟测试循环（2）美国联邦测试循环（3）日本测试循环采用ECE+EUDC循环的主要国家和地区：中国、新加坡、马来西亚、泰国、沙特、土耳其、匈牙利、波兰、俄罗斯等。采用美国FTP-75循环的主要国家和地区：加拿大、阿根廷、巴西、智利、墨西哥、新西兰、韩国、台湾等。欧洲联盟测试循环美国联邦测试循环日本测试循环汽车排放法规简介1.排放测试方法2.工况法测试系统3.测试循环4.排放法规及限值（1）欧洲联盟排放指令（2）美国排放法规（3）日本排放法规欧洲和美国排放法规演变过程美国控制汽车排放的成效日本控制汽车排放的成效汽油机排放控制系统1.燃油蒸发控制装置2.曲轴箱强制通风装置3.废气再循环装置4.三元催化转化器功用：将燃油箱和化油器浮子室中的汽油蒸汽收集和储存在炭罐内，在发动机工作时再将其送入气缸烧掉。汽油蒸发控制系统发动机停机后，燃油箱1中的汽油蒸气经气-液分离器3和汽油蒸气管4进入炭罐5。浮子室12中的汽油蒸气则经汽油蒸气管15进入炭罐。汽油蒸气进入炭罐后，被其中的活性炭吸附。发动机起动之后，进气管真空度经真空软管10传送到限流阀8，将限流孔开启。新鲜空气自炭罐底部经滤网7向上流过炭罐，并携带吸附在活性炭表面的汽油蒸气，经限流孔和汽油蒸气管9进入进气支管。典型的汽油蒸发控制系统汽油机排放控制系统1.燃油蒸发控制装置2.曲轴箱强制通风装置3.废气再循环装置4.三效催化转化器功用：采用PCV（PositiveCrankcaseVentilation）阀，将燃烧室窜入曲轴箱的油气混合气、已燃气体和曲轴箱内的润滑油蒸汽一起被吸入气缸烧掉。燃油蒸发控制系统的组成活性炭罐燃油蒸发控制系统的组成曲轴箱强制通风装置强制式曲轴箱通风系统在发动机工作时，会有部分可燃混合气和燃烧产物经活塞环由气缸窜入曲轴箱内，还可能有液态燃油漏入曲轴箱。这些气体将加速润滑油变质并使机件受到腐蚀或锈蚀。又因为窜入曲轴箱内的气体中含有HC及其他污染物，所以采用的强制式曲轴箱通风系统，避免这种气体排放到大气中。发动机工作时、进气管真空度作用到PCV阀6，此真空度还吸引新鲜空气经空气滤清器1、滤网2、空气软管3进入气缸盖罩4内，再出气缸盖和机体上的孔道进入曲轴箱。在曲轴箱内，新鲜空气与曲轴箱气体混合并经气-液分离器5、PCV阀6和曲轴箱气体软管7进入进气管8，最后经进气门进入燃烧室挠掉。PCV阀的工作过程各工况下PCV阀的开度1、发动机不工作时，PCV阀中的弹簧2将其中的锥形阀3压在阀座4上，关闭了曲轴箱与进气管的通路。2、在怠速或减速时，进气管真空度很大，真空度克服弹簧压力把锥形阀高高吸起，这时锥形阀3与PCV阀体1之间只有很小的间隙。因为发动机在怠速或减速工作时，窜入曲轴箱的气体很少，所以PCV阀开度虽小，但足以便曲轴箱气体流出曲轴箱。3、节气门部分开度时的，进气管真空度减小，在弹簧的作用下锥形阀与阀体间的缝隙增大。因为在部分节气门开度下发动机的负荷比怠速时大，窜入曲轴箱的气体较多，所以较大的PCV阀开度可以使所有曲轴箱气体被吸入进气管。各工况下PCV阀的开度4、发动机在大负荷工作时，进气管真空度较小，弹簧将锥形阀进一步向下压，使PCV阀的开度达到最大。因为大负荷时将产生更多的曲轴箱气体，所以只有PCV阀开度很大才能使曲轴箱气体全部流进进气管。5、进气管回火，进气管压力增高，锥形阀落在阀座上。如同发动机不工作时一样，以防止回火进入曲轴箱而引起发动机爆炸。汽油机排放控制系统1.燃油蒸发控制装置2.曲轴箱强制通风装置3.废气再循环装置（EGR）4.三效催化转化器功用：把发动机排出的部分废气回送到进气管，并与新鲜混合气一起再次进入气缸。由于废气中含有大量的CO2，而CO2不能燃烧却吸收大量的热，使气缸中混合气的燃烧温度降低，从而减少了NOx的生成量。电控废气再循环控制系统真空机械式废气再循环装置排气再循环(EGR)系统为保持发动机的动力性，必须根据发动机运转的工况对再循环的废气量加以控制。再循环的废气量由废气再循环阀自动控制。由真空操纵的EGR阀有传统式及排气背压传送式两种。传统式EGR阀进气管真空度经真空传送管1传入膜片室2。当真空度较小或没有真空度时，在膜片弹簧3的作用下，锥阀6将废气再循环通道关闭；当真空度较大时，膜片4、膜片推杆5和锥阀6一起向上提起，将废气再循环通道打开。废气再循环通道开启的程度决定于进气管真空度的大小，因此当节气门开度和发动机转速变化时，再循环的废气量将会自动地得到调节。正背压EGR阀在膜片10的上方设有排气背压传送阀，在膜片上加工有通气孔6，当通气阀开启时，膜片室2与大气连通。通气阀保持常开。当发动机转速较低或节气门开度很小时，排气压力不大，不足以使通气阀关闭。这时，由于膜片室与大气连通，锥阀8保持关闭。当排气压力增大时，膜片被推动向上并将通气阀关闭，使膜片室与大气的通路隔断。这时进气管真空度传到膜片室，使排气再循环通道开启。第3节汽油机排放控制系统1.燃油蒸发控制装置2.曲轴箱强制通风装置3.废气再循环装置4.三效催化转化器功用：把发动机排出的CO、HC和NOx，在铂（钯）和铑等催化剂的作用下，氧化还原生成无害的CO2、N2和H2O。要求：空燃比控制在理论空燃比附近。废气转化效率与空燃比的关系催化转化器排气系统三效催化转化器的作用三效催化转化器控制系统催化转换器催化转换器是利用催化剂的作用将排气中的CO、HC和NOx转换为对人体无害的气体的一种排气净化装置。催化剂：金属铂、钯和铑；稀土材料。氧化催化转换器：只将排气中的CO和HC氧化为CO2和H2O三效催化转换器：把NOx还原为氮(N2)和氧(O2)，而CO和HC在还原反应中被氧化为CO2和H2O。排气经过三效催化转换器之后，部分未被氧化的CO和HC继续在氧化催化转换器中与供入的二次空气进行氧化反应。催化转化器结构示意图催化转换器的使用条件1、装用催化转换器的发动机只能使用无铅汽油。如果使用加铅汽油，铅覆盖在催化剂表面特使催化剂失效。2、仅当温度超过350时，催化转换器才起催化反应。温度较低时，转换器的转换效率急剧下降。3、必须向装有三效催化转换器的发动机供给理论混合比的混合气，才能保证三效催化转换器有较好的转换效果。三元催化转换器解剖图降低低温HC排放装置1．直接催化将催化转化装置直接安装在排气管之后，加快催化剂的升温速度。对降低冷态下的HC很有效。存在的问题:由于催化转化装置安装在离发动机排气管尽可能接近的位置，所以受高温的影响，促进催化剂的热劣化，因此，需要提高催化装置的耐热性。2．利用电加热催化转化装置通过外部电力提前加热催化，电加热催化转化装置的主要缺点是耗电量大，耐久可靠性较差。3．二次燃烧装置这是一种将燃料的一部分或过浓混合气送到催化转化装置之前，由燃烧器点火燃烧促进催化的装置。这种方式的主要缺点是结构复杂。4．采用HC捕捉器稀薄NOx催化转化装置稀薄燃烧技术的空燃比大于理论空燃比，所以三元催化转化装置不再适用。因此，专门开发出了稀薄混合气燃烧时的NOx催化转化装置。这种催化转化装置主要有NOx直接分解型：是一种在稀薄混合气下以HC为还原剂直接净化NOx的方式。NOx吸附还原型：是一种在稀薄燃烧时吸附NOx，在浓或者理论空燃比时将吸附的NOx进行还原净化的系统。第4节柴油机排气后处理装置1.柴油机排放特点2.EGR系统3.氧化催化转化器4.NOx还原催化转化器5.颗粒捕捉器（DPF)特点：（1）无燃