車用汽油機(jī)排放檢測(cè)與處理.doc

1、車用汽油機(jī)排放檢測(cè)與處理 緒論汽車是人類最重要的交通工具之一,其增長率 超過人口增長率，而且還在不斷增加。在整整一個(gè) 世紀(jì)中,全球汽車保有量已達(dá)到近8 億輛.因此，環(huán)境保護(hù)已成為世界性的重要問題。削減汽車排放污染物的最根本途徑是依靠汽車排放控制技術(shù),而推動(dòng)先進(jìn)排放控制技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力主要是實(shí)施嚴(yán)格的汽車排放標(biāo)準(zhǔn)。汽車排放污染物控制技術(shù)可分為三類:以改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程為核心的機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)；在排氣系統(tǒng)中采用化學(xué)或物理方法對(duì)已生成的有害排放物進(jìn)行凈化的排放后處理技術(shù)；對(duì)來自曲軸箱和供油系統(tǒng)的有害排放物進(jìn)行凈化的非排氣污染控制技術(shù)。后兩類統(tǒng)稱為機(jī)外凈化技術(shù)。汽車排放控制技術(shù)的研究與運(yùn)用目的是減少機(jī)動(dòng)車的

2、有害排放量，特別是內(nèi)燃機(jī)的排放。機(jī)動(dòng)車排放的污染物已被證實(shí)有多種對(duì)公眾和環(huán)境有負(fù)面影響的因素.19501960年，世界各地的學(xué)者在美國進(jìn)行空氣污染源的研究，研究結(jié)果顯示很大一部分污染源來自汽車和各國政府不加重視的污染源.1970年，美國聯(lián)邦環(huán)境保護(hù)局成立,這兩個(gè)機(jī)構(gòu)以及其他機(jī)構(gòu)創(chuàng)建并執(zhí)行美國汽車排放法規(guī).隨后在加拿大，西歐，澳大利亞以及日本都出臺(tái)了類似的排放法規(guī)。 最早應(yīng)用于汽車污染物控制的系統(tǒng)是曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng),增加了曲軸箱碳?xì)浠衔锉戎?產(chǎn)生了光化學(xué)煙霧，所以燃料燃燒的遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于未燃燒的.這項(xiàng)技術(shù)得到了應(yīng)用，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)與汽車各項(xiàng)技術(shù)的提高已經(jīng)能減少很對(duì)有害氣體的排放,但是這些還不能滿足

3、排放控制的目標(biāo)，技術(shù)解毒也是排放控制的一個(gè)重要組成部分。一、 汽油機(jī)排放的種類和危害排放物種主要包括：1.1碳?xì)浠衔锶剂贤耆紵虿糠秩紵漠a(chǎn)物，它是一種有害物。碳?xì)浠衔锸菬熿F的主要成分，是城市的一個(gè)重要污染因素。如果它在空氣中長期存在可導(dǎo)致哮喘,肝臟疾病，肺部疾病以及癌癥發(fā)生.碳?xì)浠衔镌诳諝庵械暮颗c汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的類型和當(dāng)?shù)爻雠_(tái)的相關(guān)條例有關(guān),在某些情況下以非甲烷碳?xì)浠衔餅闃?biāo)準(zhǔn)進(jìn)行污染控制,而在另一些情況下以總烴為標(biāo)準(zhǔn)。一個(gè)適用于非甲烷烴控制的技術(shù)可能不適用于總烴的控制。甲烷沒有毒性，但它在催化器中很難分解，而且它是一種溫室氣體我們還需考慮如何減少排放量,因此以非甲烷烴控制更容易實(shí)現(xiàn)一

4、些。1.1.1一氧化碳（CO）-燃料不完全燃燒的產(chǎn)物,它對(duì)血液的攜氧能力有影響，人體過多吸入可能致命，它是生活中的一個(gè)重要?dú)⑹?1.1。2、氮氧化物(NOx）空氣中的氮?dú)夂脱鯕庠诎l(fā)動(dòng)機(jī)的高溫高壓下發(fā)生反應(yīng)所產(chǎn)生。氮氧化物是造成煙霧與酸雨的主要原因，它是NO，N2O，NO2的混合物,其中NO2可導(dǎo)致呼吸道感染疾病，氮氧化物在發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)熱時(shí)產(chǎn)生最多。1。1.3、顆粒物煙霧中用肉眼看不到的微小物體，顆粒物對(duì)人體有負(fù)面影響,是導(dǎo)致呼吸道感染，癌癥等疾病的一個(gè)因素。1。1.4、硫化物(SOx）汽車尾氣中的另一種有害氣體，減少燃料中的硫含量可減少尾氣中有害硫化物排放量，但煉油廠一般不會(huì)這樣做,因?yàn)橐?/p>

5、使燃料中硫含量減少就需要增大他們的成本，而他們并不管如果不減少硫含量就會(huì)大大增加整個(gè)社會(huì)的“成本”。6、揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCS）它們的沸點(diǎn)通常小于等于250°C，例如氟氯烴和甲醛，揮發(fā)性有機(jī)化合物是碳?xì)浠衔锏囊恍〔糠?因?yàn)樗鼘?duì)人體的危害性所以單獨(dú)提出。、本文為互聯(lián)網(wǎng)收集,請(qǐng)勿用作商業(yè)用途文檔為個(gè)人收集整理，來源于網(wǎng)絡(luò)19501960年，世界各地的學(xué)者在美國進(jìn)行空氣污染源的研究，研究結(jié)果顯示很大一部分污染源來自汽車和各國政府不加重視的污染源。當(dāng)時(shí)對(duì)污染控制要求最低的國家是美國，它們沒有任何作用的地方法規(guī)逐漸取代了政府和聯(lián)邦的法規(guī)。直到1967年加利福尼亞州組成了加利福尼亞空氣資源

6、委員會(huì),1970年,美國聯(lián)邦環(huán)境保護(hù)局成立，這倆個(gè)機(jī)構(gòu)以及其他機(jī)構(gòu)創(chuàng)建并執(zhí)行美國汽車排放法規(guī)。隨后在加拿大，西歐，澳大利亞以及日本都出臺(tái)了類似的排放法規(guī)。最早應(yīng)用于汽車污染物控制的系統(tǒng)是曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)，增加了曲軸箱碳?xì)浠衔锉戎?，產(chǎn)生了光化學(xué)煙霧，所以燃料燃燒的遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于未燃燒的。這項(xiàng)技術(shù)得到了應(yīng)用，1961年出臺(tái)相關(guān)規(guī)定表示以后在加利福尼亞生產(chǎn)的所有汽車必須使用此項(xiàng)技術(shù)，次年紐約也引進(jìn)了曲軸箱通風(fēng)技術(shù),到1964年幾乎所有在美國生產(chǎn)銷售的汽車都具有曲軸箱通風(fēng)設(shè)備，很快在全世界的汽車行業(yè)里盛行。第一個(gè)廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)是1966年加利福尼亞出臺(tái)的關(guān)于排氣管排放的法規(guī)，之后在1968年政府把它作為全國的

7、條款在美國推行，這個(gè)由美國環(huán)保局發(fā)行的標(biāo)準(zhǔn)正在一年一年的收緊。直到1974年，由于標(biāo)準(zhǔn)的逐漸收緊嚴(yán)重的影響了汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)效率，所以燃料的使用率飛速增加。新的標(biāo)準(zhǔn)在1975年頒布，包括了燃料增加的規(guī)定，這就迫使對(duì)催化轉(zhuǎn)換器的深入研究，但這是不能與現(xiàn)有的含鉛汽油所兼容的,因?yàn)殂U渣會(huì)腐蝕鉑金制造的催化劑.1972年通用公司向美國政府提出：1975年以后禁止含鉛汽油的使用.生產(chǎn)和經(jīng)銷無鉛汽油是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)，在1975年這個(gè)挑戰(zhàn)被順利拿下。到現(xiàn)在所有汽車幾乎都配備了催化轉(zhuǎn)換器并且在美國市場(chǎng)上幾乎沒有含鉛汽油?，F(xiàn)在,發(fā)動(dòng)機(jī)效率的不斷改善，提高發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì),精確的點(diǎn)火時(shí)刻和電子點(diǎn)火系統(tǒng)的應(yīng)用以及計(jì)算機(jī)對(duì)汽車

8、的管理以對(duì)排放物污染的控制有了很大的幫助。發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)與汽車各項(xiàng)技術(shù)的提高已經(jīng)能減少很對(duì)有害氣體的排放，但是這些還不能滿足排放控制的目標(biāo)，技術(shù)解毒也是排放控制的一個(gè)重要組成部分。其包含：空氣噴設(shè)（主要是二次空氣噴射）:最早研制出的廢氣排放系統(tǒng)是二次噴射，最初,這個(gè)系統(tǒng)是用來將氧氣注射到發(fā)動(dòng)機(jī)排氣口與為充分燃燒的氣體進(jìn)行二次燃燒已達(dá)到充分燃燒的目的?，F(xiàn)在空氣噴射用來催化氧化反應(yīng)并且當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)時(shí)可減少排放.冷啟動(dòng)后，發(fā)動(dòng)機(jī)需要充足空氣混合物來燃燒達(dá)到它的操作溫度,而在沒有達(dá)到這個(gè)溫度之前催化轉(zhuǎn)換器是不起作用的，空氣注入發(fā)動(dòng)機(jī)之后可加快操作溫度的到達(dá)時(shí)間也就加快了催化轉(zhuǎn)換器的工作時(shí)間，可以把更

9、多的未燃燒物進(jìn)行充分的燃燒?？諝庾⑸浼夹g(shù)是一個(gè)輔助技術(shù)，它主要用于支持發(fā)動(dòng)機(jī)的另一些主要技術(shù)。廢氣再循環(huán)：在美國和加拿大，1973年之后生產(chǎn)的車輛都增加了一個(gè)可以在特定的操作條件下計(jì)量氣體進(jìn)入與排除發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)系統(tǒng)，它既不是用來燃燒的也不是用來支持燃燒的,它是用來改變空燃比以降低燃燒的最高溫度。這對(duì)減少氮氧化物的形成量起來促進(jìn)作用。催化轉(zhuǎn)化器：催化轉(zhuǎn)化器安裝在排氣管，它利用鉑，鈀，銠等做催化劑可以把碳?xì)浠衔?，一氧化碳，氮氧化物轉(zhuǎn)換成無毒的和毒性很小的氣體然后再排放出來,目前有倆種轉(zhuǎn)化器一種是雙向的一種是三通的，1980年以前大部分汽車使用雙向的，1980年出現(xiàn)了三通轉(zhuǎn)化器也就取代了以前使用的

10、雙向轉(zhuǎn)化器。二、車用汽油機(jī)排放控制技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀2。 2 車用汽油機(jī)機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)2。 2. 1 電子控制燃油噴射系統(tǒng)電子控制燃油噴射系統(tǒng)（ EFI) 利用傳感器檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的各種狀態(tài)，經(jīng)微機(jī)判斷、計(jì)算，使發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況下均能獲得合適空燃比的混合氣。1995年以后，國外汽油機(jī)幾乎100 采用EFI 系統(tǒng)，而其中絕大多數(shù)是多點(diǎn)電噴汽油車。目前，我國已停止生產(chǎn)化油器式汽油車.2。 2. 2 可變進(jìn)氣流通截面及可變配氣定時(shí)系統(tǒng)采用可變進(jìn)氣流通截面可改善中速運(yùn)轉(zhuǎn)及部分負(fù)荷時(shí)的汽油機(jī)性能，并可控制燃燒速率.采用可變配氣定時(shí)系統(tǒng)可調(diào)節(jié)缸內(nèi)剩余廢氣量,降低NOx排放，改善怠速性能。2.2。 3 廢氣再循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)

11、工作過程中， 將一部分排氣引到吸入的新鮮空氣（或混合氣） 中并返回氣缸進(jìn)行再循環(huán)的方法稱為廢氣再循環(huán)( EGR) ，可有效控制NOx 的排放.但由于它減少了進(jìn)氣充量中的含氧量,只宜在部分負(fù)荷時(shí)采用,以使HC 不致明顯增加.要最大限度地減少NOx 含量，又不影響汽油機(jī)經(jīng)濟(jì)性和HC 排放,需采取有效調(diào)整裝置來優(yōu)化整個(gè)工作范圍內(nèi)的廢氣再循環(huán)。電控技術(shù)是解決這一矛盾的有效手段。最近國外電控EGR 技術(shù)獲得成功，已使其成為現(xiàn)代車用汽油機(jī)的有機(jī)組成部分。我國也開始應(yīng)用電控EGR 技術(shù).2。 2。 4 燃燒系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)不同的燃燒室形狀會(huì)使汽油機(jī)性能有很大差別。燃燒室設(shè)計(jì)的重要原則之一是面容比小,即盡可能緊湊

12、;火花塞盡可能布置在燃燒室中央,以縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x.緊湊的燃燒室可直接使汽油機(jī)的熱效率提高, HC 和CO 排放降低；與推遲點(diǎn)火提前角或EGR 聯(lián)用，可同時(shí)降低NOx排放。三、車用汽油機(jī)機(jī)外凈化技術(shù)綜觀人類治理汽車排放污染的歷程，在20 世紀(jì)70 年代中期以前主要是采用以改善發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程為主的各種機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)。這些技術(shù)盡管對(duì)降低排氣污染起到了很大作用,但效果有限，且不同程度地對(duì)汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性帶來負(fù)面效應(yīng)。隨著排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，人們開始考慮包括催化轉(zhuǎn)化器在內(nèi)的各種機(jī)外凈化技術(shù)。三效催化劑( TWC） 的研制成功使汽車排放控制技術(shù)產(chǎn)生了突破性的進(jìn)展,它可使汽油車排放的CO、HC 和NOx

13、 同時(shí)降低90 %以上。目前,電子控制汽油噴射加三效催化轉(zhuǎn)化器已_成為國際上汽油車排放控制技術(shù)的主流.除少量微型車和中、重型貨車外，所有汽油車都采用了催化轉(zhuǎn)化器,特別是汽油機(jī)轎車和輕型卡車,它們采用三效催化劑的比例分別為91。 6 %和100 .由此可以看出三效催化轉(zhuǎn)化器在排放控制技術(shù)中的重要地位.此外,機(jī)外凈化技術(shù)還有曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)裝置、二次空氣噴射控制系統(tǒng)和燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng).四、車用汽油機(jī)排放控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)4。 1 清潔代用燃料近幾十年來,國內(nèi)外在努力降低作為汽車主流動(dòng)力的汽油機(jī)和柴油機(jī)的排放污染的同時(shí)，也在不懈地探索和研究開發(fā)更理想的動(dòng)力系統(tǒng)和排放污染更低的代用燃料。其目的不僅是為了

14、降低汽車排氣污染，也為了節(jié)省能源和開發(fā)新的汽車能源，以緩解汽車對(duì)石油燃料的單純依賴。清潔代用燃料可以分為： 常規(guī)燃料的變型產(chǎn)品,如新配方汽油(RFG） 、新配方柴油(RFD） 或低硫柴油（L SD） 等； 氣體燃料，如天然氣（N G） 、壓縮天然氣(CN G) 、液化天然氣(LN G) 、氨(N H3 ） 、H2 、液化石油氣(L PG,其主要成分為丙烷) 等; 在天然氣、煤基礎(chǔ)上生產(chǎn)的燃料,如F TL 和F T 油、甲醇和醚類燃料（ 二甲醚DME、二乙醚DEE 等) ； 由玉米、草木類植物、含碳廢棄物提煉的生物乙醇； 由花生油、菜子油等生產(chǎn)的生物柴油。2004 年12 月,我國政府制定的“中

15、國節(jié)能中長期十大工程”中的第四大工程就是“節(jié)約和替代石油工程”，其核心內(nèi)容除采取各種措施節(jié)約石油外，還指出要實(shí)施清潔汽車行動(dòng)計(jì)劃，發(fā)展混合動(dòng)力汽車,在城市公交客車、出租車上推廣燃?xì)馄嚕–N G、L PG） ,加快醇類燃料(甲醇、乙醇等) 推廣和煤炭液化工程的實(shí)施進(jìn)度,發(fā)展替代燃料,節(jié)約和替代石油3 800 萬t 等。4。 2 稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄燃燒技術(shù)是將少量燃油和大量空氣混合,使燃油充分燃燒的一種技術(shù)。傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比在14。 7 1 附近，而稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比通常在15 127 1 。由于可以使燃油充分燃燒，與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)相比，稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)可節(jié)約燃油，并可顯著減少尾氣中有害成分的含量.汽油機(jī)稀

16、薄燃燒包括進(jìn)氣道噴射稀燃系統(tǒng)( PFI) 、直接噴射稀燃系統(tǒng)( GDI) 和均質(zhì)混合氣壓燃系統(tǒng)( HCCI） 。目前,天津大學(xué)已分別在TJ 376Q和豐田8A FE16 氣門汽油機(jī)上通過采用特殊的進(jìn)氣道和排氣可變技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了汽油機(jī)進(jìn)氣道燃油噴射空燃比在24 以下的準(zhǔn)均質(zhì)稀薄燃燒,采用選擇催化還原、吸附催化還原和EGR + 三元催化技術(shù)降低稀燃下汽油機(jī)的NOx 排放，取得了一些具有學(xué)術(shù)價(jià)值的成果。目前,稀燃高壓縮比仍是降低汽油機(jī)排放、提高性能的主要研究方向.在稀燃時(shí)，為改善混合氣質(zhì)量而采取的措施：實(shí)現(xiàn)分層燃燒;燃燒室設(shè)計(jì)得更緊湊，盡量減少有害的縫隙容積；改善火花塞結(jié)構(gòu)及布置,采用高能點(diǎn)火系統(tǒng)，實(shí)

17、現(xiàn)快速燃燒等。從20 世紀(jì)70 年代起,人們就開始在化油器式汽油機(jī)上進(jìn)行分層稀薄燃燒的嘗試。非直噴式分層稀薄燃燒系統(tǒng)有本田公司提出的CVCC 燃燒系統(tǒng)、軸向分層稀燃系統(tǒng)和滾流分層稀燃系統(tǒng)。_4。 3 缸內(nèi)直接噴射技術(shù)缸內(nèi)直噴( GDI） 汽油機(jī)是在部分負(fù)荷時(shí)用混合氣的分層化實(shí)現(xiàn)超稀薄燃燒，得到同柴油機(jī)一樣低的燃油消耗率；在高負(fù)荷時(shí)用預(yù)混合汽油機(jī)的均勻混合方式，得到高功率特性的理想汽油機(jī).目前,發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)已在少量機(jī)型中得到應(yīng)用，歐洲市場(chǎng)還有一些直噴發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。如福特公司開發(fā)的PROCO稀燃系統(tǒng)、三菱4G 系列缸內(nèi)直噴稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)和豐田D - 4 缸內(nèi)直噴稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)。GDI 面臨的主要排放問題是UB

18、HC （未燃盡的碳?xì)浠衔铮?和NOx 排放控制。由于GDI 的油氣混合主要是依靠噴霧和缸內(nèi)的空氣運(yùn)動(dòng),與冷起動(dòng)時(shí)的低溫關(guān)系不大，所以冷起動(dòng)時(shí)無需過量供油,有效地解決了PFI 冷起動(dòng)時(shí)UB HC 排放過多的問題。但是在中小負(fù)荷情況下, GDI 的未燃碳?xì)浠衔锏呐欧湃匀惠^多。目前， GDI 對(duì)NOx 排放的控制主要依靠EGR和稀燃NOx催化轉(zhuǎn)化器,其中后者的發(fā)展有著深遠(yuǎn)的影響。部分負(fù)荷不使用EGR 時(shí)， GDI 的NOx 排放水平與PFI 相差不多。但由于GDI 可實(shí)現(xiàn)超稀薄分層燃燒，較稀的空燃比使缸內(nèi)的富裕氧氣較多，從而允許使用高EGR 率,充分降低NOx 排放量,且燃燒特性不會(huì)因EGR 而

19、惡化.試驗(yàn)表明，在燃油經(jīng)濟(jì)性改善保持不變的情況下, GDI 的EGR 率可高達(dá)40 %.雖然如此,但EGR 始終不能在整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速負(fù)荷范圍內(nèi)減少NOx 排放量,所以單靠EGR 不能滿足更為嚴(yán)格的歐洲和歐洲排放法規(guī),要進(jìn)一步降低NOx 排放,必須開發(fā)在稀燃條件6 公路與汽運(yùn)Hi ghw ays & A utomoti ve A p pl icat ions 第1 期2007 年1 月下的NOx催化轉(zhuǎn)化技術(shù)。雖然目前GDI 發(fā)動(dòng)機(jī)在技術(shù)、成本和排放等問題上還有一些技術(shù)難題未能解決，但由于GDI 發(fā)動(dòng)機(jī)的一些無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，有人預(yù)計(jì)， 直噴汽油機(jī)將于近幾年解決上述技術(shù)、成本和排放等技術(shù)難題

20、,成為轎車發(fā)動(dòng)機(jī)的主導(dǎo)產(chǎn)品。4。 4 車用汽油機(jī)的催化轉(zhuǎn)化技術(shù)催化轉(zhuǎn)化技術(shù)已成為成熟技術(shù)而被汽車界接受。目前，國外在降低成本、提高性能和使用壽命方面進(jìn)行了深入研究：通過納米技術(shù)提高貴金屬附著載體的能力,從而減少貴金屬含量(可降低15 %40 ） ;催化劑儲(chǔ)氧材料CeO2 的研究已進(jìn)入第三代,這是高性能催化劑的基礎(chǔ)； 適應(yīng)稀薄燃燒(空燃比達(dá)22) 富氧條件下的NOx 還原催化劑的研究十分活躍,日本東京大學(xué)和美國密執(zhí)安大學(xué)分別研制了雙功能催化劑，降低了二氧化硫和水蒸氣對(duì)催化劑的影響，也提高了催化劑的熱穩(wěn)定性;凈化稀燃汽車尾氣中NOx 的另一種途徑-“吸附 還原法”的研究，即在富氧條件下，先將NOx

21、 用吸附劑儲(chǔ)存起來（形成硝酸鹽) ,然后在貧氧或受熱加溫條件下由硝酸鹽釋放出NOx ,NOx 與HC 或CO 反應(yīng)，被還原為N2 。為了使這類催化劑能在富氧 貧氧交替的氣氛中工作,借助電控手段對(duì)催化劑再生，即每隔5060 s 由發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)自動(dòng)控制節(jié)氣門減小開度,使空燃比由2223 變到10 左右，同時(shí)點(diǎn)火提前角也由上止點(diǎn)前350 CA 推遲到50 CA ,這一期間持續(xù)510 s (催化劑再生) ，其NOx 凈化效率可達(dá)70 90 ，通過合理調(diào)節(jié),燃油經(jīng)濟(jì)性的惡化可控制在1 %以內(nèi).4。 5 均質(zhì)混合氣壓燃( HCCI）HCCI 燃燒方式被人們稱為內(nèi)燃機(jī)的第三種燃燒方式,是當(dāng)前內(nèi)燃機(jī)燃燒的一

22、個(gè)研究熱點(diǎn),它最有希望在近期以兩種燃燒方式 在起動(dòng)和高負(fù)荷時(shí)以火花點(diǎn)火(SI） 方式或柴油機(jī)燃燒(DI） 運(yùn)轉(zhuǎn)，在中、低負(fù)荷和怠速時(shí)以HCCI 方式工作的組合在轎車發(fā)動(dòng)機(jī)上得到應(yīng)用，從而獲得和汽油機(jī)一樣的高功率輸出和低PM 排放,以及在部分負(fù)荷（可達(dá)75 %負(fù)荷） 和怠速時(shí)獲得和柴油機(jī)一樣或更高的經(jīng)濟(jì)性,但NOx 排放很低。采用HCCI 可以使排氣中氮氧化物的含量急劇下降至百萬分之幾.這是由于HCCI 可以使用非常稀的混合氣，使燃?xì)獾淖罡邷囟炔怀^1 600 。在此溫度以下,空氣中的氮?dú)夂脱鯕獠贿M(jìn)行化合反應(yīng)或化合反應(yīng)速度非常低。排氣中超低的氮氧化物含量減輕了稀薄燃燒排氣后處理的難度。在較高負(fù)荷

23、工況,供油量增加，空燃比下降。當(dāng)燃?xì)鉁囟壬叩? 600 以上時(shí)，氮氧化物的排放開始急劇升高。為了抑制氮氧化物的生成,可采用進(jìn)氣增壓來提高4.6混合氣的空燃比。由于HCCI 需采用稀混合氣,在一般情況下，一氧化碳排放很低,遠(yuǎn)低于常規(guī)電噴汽油機(jī)的水平。但當(dāng)負(fù)荷下降、空燃比增加到70 或80 時(shí),燃?xì)庾罡邷囟葘㈤_始低于1 200 ,使一氧化碳進(jìn)一步氧化的過程不能完成,一氧化碳排放急劇增加,嚴(yán)重影響燃燒效率和熱效率。因此,要擴(kuò)大HCCI 工作區(qū)域至低負(fù)荷區(qū)，必須采取措施控制一氧化碳的排放.HCCI 汽油機(jī)的碳?xì)渑欧沤橛陔妵娖蜋C(jī)和分層燃燒直噴汽油機(jī)之間。由于混合氣在壓縮行程開始之前就已形成，燃燒室壁

24、上的罅隙成為碳?xì)渑欧诺闹匾?。如果采用較高的壓縮比，更多的混合氣將被壓入燃燒室壁的罅隙中,使碳?xì)渑欧旁黾印Ｈ绻?fù)荷進(jìn)一步下降，混合氣變得更稀，不完全燃燒增加，碳?xì)渑欧懦掷m(xù)上升,對(duì)燃燒效率和熱效率產(chǎn)生的顯著影響五、車用汽油機(jī)排放處理控制的主要技術(shù)的新發(fā)展方向5。1機(jī)內(nèi)凈化措施車用汽油機(jī)使用稀混合氣，可比較全面地降低有害排放物，而高壓縮比可提高經(jīng)濟(jì)性。目前稀燃高壓縮比仍是降低汽油機(jī)排放、提高性能的主要研究方向。在稀燃時(shí),為改善混合氣質(zhì)量而采取的措施有：實(shí)現(xiàn)分層燃燒；燃燒室設(shè)計(jì)得更合理緊湊,盡量減少有害的縫隙容積；改善火花塞結(jié)構(gòu)及布置,采用高能點(diǎn)火系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)快速燃燒等。日本豐田公司利用產(chǎn)生紊流的輔

25、助燃燒室(）,開發(fā)了一種可以使用稀混合氣工作的燃燒系統(tǒng)。該系統(tǒng)在燃燒室中設(shè)置副室，在噴口部位配置火花塞。在壓縮過程中，一邊對(duì)火花塞凹坑進(jìn)行掃氣，一邊使混合氣產(chǎn)生適當(dāng)?shù)牧魉?促進(jìn)著火。副室的壓力隨著火焰?zhèn)鞑ザ黾樱缓髠飨蛑魅紵?，產(chǎn)生紊流，促進(jìn)主室的燃燒.豐田公司的一種復(fù)合渦流可控燃燒系統(tǒng)（)）采用分層充氣燃燒，降低+,- 排放。副燃燒室內(nèi)裝有進(jìn)氣門和火花塞，進(jìn)氣門分開驅(qū)動(dòng)。工作時(shí),供給副室的少量極濃的混合氣通過孔道與主室內(nèi)的極稀混合氣相混合，在副室和孔道附近形成較濃的中間混合氣，使混合氣能可靠地著火。而主室由于沒有強(qiáng)烈的紊流，極稀的混合氣只能緩慢地燃燒.所以燃燒溫度較低，使生成的+， 相應(yīng)減

26、少.日產(chǎn)公司的+。（/01 燃燒室，在離半球形燃燒室中心兩側(cè)等距離地配置火花塞,從而延遲了最大點(diǎn)火定時(shí)，提高了點(diǎn)火時(shí)混合氣的溫度和壓力，使5.2著火性能得到改善。東洋公司的/）/ 燃燒室在氣缸蓋下設(shè)置擋板,用以增強(qiáng)渦流,促進(jìn)燃料氣化，使燃燒產(chǎn)生的+,-降低。三菱公司的2。034& 燃燒室，設(shè)置了由進(jìn)氣門搖臂驅(qū)動(dòng)的小型噴射閥，利用產(chǎn)生的噴流,強(qiáng)化紊流,控制稀混合氣的燃燒,降低+， 的排放量。5。3 增加進(jìn)氣，改進(jìn)排氣為了降低排放而不致使動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性變壞，同時(shí)達(dá)到油耗法規(guī)的要求并改善低速性能，未來汽油機(jī)將更多地采用多氣閥機(jī)構(gòu)。國外試驗(yàn)結(jié)果表明：多氣閥汽油機(jī)采用閉環(huán)控制、理論空燃比運(yùn)轉(zhuǎn)及廢

27、氣再循環(huán)（45)技術(shù),可使+,6、7） 下降,達(dá)到+，689：;< = >？·，7）8!:A< = >？· 的標(biāo)準(zhǔn)。!%9 采用可變進(jìn)氣流通截面及可變配氣定時(shí)系統(tǒng)采用可變進(jìn)氣流通截面可改善中速運(yùn)轉(zhuǎn)及部分負(fù)荷時(shí)的汽油機(jī)性能,并可控制燃燒速率。采用變配氣定時(shí)系統(tǒng)可調(diào)節(jié)缸內(nèi)剩余廢氣量，降低+，6排放，改善怠速性能。5.4電子控制技術(shù)為了進(jìn)一步降低排放，改善燃油經(jīng)濟(jì)性，汽油機(jī)電控技術(shù)得到突飛猛進(jìn)發(fā)展。目前，國外采用的汽油機(jī)電控系統(tǒng)主要有:燃油噴射與空燃比控制；點(diǎn)火定時(shí)與爆振控制；廢氣再循環(huán)控制；怠速控制;減速斷油、超速保護(hù)、增壓壓力控制；發(fā)動(dòng)機(jī)自診斷與故障安

28、全系統(tǒng)、可變配氣定時(shí)控制等.電控汽油噴射系統(tǒng)可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況精確控制燃油量，使發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況時(shí)都具有理想的空燃比，燃燒完全，將廢氣中),、7)、+,6 的含量控制在法規(guī)規(guī)定的范圍內(nèi)。國外已開發(fā)出B 型、C型電控燃油噴射系統(tǒng)、C7 型數(shù)字式燃油噴射系統(tǒng)、單點(diǎn)低壓電控燃油噴射系統(tǒng)（DE）等。目前，美國生產(chǎn)的轎車已全部應(yīng)用電控汽油噴射系統(tǒng)。我國汽油機(jī)電控技術(shù)的研究與應(yīng)用起步較晚，但近年發(fā)展較快.點(diǎn)火定時(shí)微機(jī)控制裝置、帶爆振傳感的點(diǎn)火定時(shí)系統(tǒng)、DE 系統(tǒng)等已研制成功。預(yù)計(jì)，中小噸位的車用汽油機(jī)上會(huì)普遍采用電控點(diǎn)火定時(shí)裝置和電控燃油噴射系統(tǒng)。5.5 廢氣再循環(huán)（45）廢氣再循環(huán)可有效地控制+,6 的

29、排放量。但由于它減少了進(jìn)氣充量中含氧量，只宜在部分負(fù)荷時(shí)采用，以使7) 不致明顯增加。要最大限度地減少+，6 含量，又不影響汽油機(jī)經(jīng)濟(jì)性和7） 排放，需要采取有效的調(diào)整裝置來優(yōu)化整個(gè)工作范圍內(nèi)廢氣再循環(huán)。電控技術(shù)是解決這一矛盾的有效手段。最近國外電控45 技術(shù)獲得成功，已使其成為現(xiàn)代車用汽油機(jī)的有機(jī)組成部分。我國也開始應(yīng)用。5.6后處理措施利用機(jī)外后處理技術(shù)也可以降低汽油機(jī)的有害排放，實(shí)現(xiàn)起來要比機(jī)內(nèi)措施容易得多，因此已成為滿足目前及未來更嚴(yán)格法規(guī)的最重要的排放控制措施_9 后處理措施利用機(jī)外后處理技術(shù)也可以降低汽油機(jī)的有害排放，實(shí)現(xiàn)起來要比機(jī)內(nèi)措施容易得多，因此已成為滿足目前及未來更嚴(yán)格法規(guī)

30、的最重要的排放控制措施之一。機(jī)外后處理裝置主要是催化凈化器。它在一些發(fā)達(dá)國家和地區(qū)都得到了普遍應(yīng)用，其中”""的轎車都裝有催化凈化器。5。7三元催化凈化器催化凈化器從早期的氧化型催化轉(zhuǎn)換發(fā)展成為當(dāng)今的三元催化凈化器，即從早期僅凈化*+ 和,* 發(fā)展到同時(shí)凈化+、,*、-+.三元催化凈化器要求發(fā)動(dòng)機(jī)必須在理論空燃比下工作，因此現(xiàn)在的三元催化凈化器都與電控燃油噴射系統(tǒng)聯(lián)合使用.三元催化凈化器的催化劑由載體和活性成分構(gòu)成。對(duì)載體材料的要求是：！具有很高的熱穩(wěn)定性。即在排氣溫度#”""/下，要求載體不變形."具有很高的機(jī)械強(qiáng)度。#具有很高的比表面積。通

31、常催化劑的活性成分集中在載體表面上.大的表面積有利于活性成分的高度分散，對(duì)提高催化劑的活性極為有利。具有很低的熱容量。材料膨脹系數(shù)小。目前，催化劑的載體材料主要有活性氧化鋁、陶瓷材料（如堇青石、富鋁灰柱石、鋰灰柱石等）及金屬合金。催化劑的活性成分主要有鉑族貴金屬如鉑、鈀、鐒、釕等。5.8 其它類催化凈化器美國正在嚴(yán)格限制排放指標(biāo)，特別是對(duì)，* 的排放量要求更嚴(yán)。為了降低從啟動(dòng)到暖機(jī)結(jié)束這段時(shí)間的, 排放量， 采用了， 吸附型催化凈化器。利用氟石作為吸附劑吸收汽油機(jī)冷啟動(dòng)后未完全燃燒的,*,當(dāng)催化器正常工作時(shí)，, 被脫附轉(zhuǎn)化后排出,有效地降低了冷啟動(dòng)的,* 排放。此外，還采用電加熱催化裝置。利用電加熱的方法，在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間內(nèi)，使催化器內(nèi)的催化劑達(dá)到工作器，從而減少冷啟動(dòng)時(shí)的有