摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第九章排氣污染與控制

第九章排氣污染與控制

2023/1/311發(fā)動(dòng)機(jī)原理第一節(jié)概述

2023/1/312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(lái)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。2023/1/313發(fā)動(dòng)機(jī)原理CO排放CO主要是在缺氧環(huán)境下的不完全燃燒產(chǎn)物，是一種無(wú)色無(wú)臭無(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，人體吸入微量，將破壞造血功能，呈中毒癥狀；吸入含體積濃度0.3％的CO氣體，則可在30min內(nèi)使人致命。2023/1/314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(kāi)，植物受損，可見(jiàn)度降低，并刺激眼睛及咽喉。2023/1/315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。2023/1/316發(fā)動(dòng)機(jī)原理排放指標(biāo)1．排放物的濃度C在一定排氣容積中，有害排放物所占的容積（或質(zhì)量）比例，稱為排放物的濃度。體積分?jǐn)?shù)通常以％和10-6（百萬(wàn)分比）表示，質(zhì)量濃度常用mg/m3計(jì)量。2．排放物的質(zhì)量排放量G用單位時(shí)間內(nèi)（或一次試驗(yàn)）有害排放物的質(zhì)量排放量G來(lái)衡量，單位是g/h（或g/試驗(yàn)）。3．排放物的比排放量g每單位功率小時(shí)排出污染物的質(zhì)量稱為比排放量[g/（kW·h）]。2023/1/317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2023/1/318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^(guò)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。2023/1/319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2023/1/3110發(fā)動(dòng)機(jī)原理燃燒過(guò)程中HC生成的主要途徑1）縫隙效應(yīng)2）壁面激冷與淬熄3）潤(rùn)滑油膜吸附4）減速及怠速工況2023/1/3111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(guò)程是：O＋N2NO＋NN＋O2NO＋O2023/1/3112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2023/1/3113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2023/1/3114發(fā)動(dòng)機(jī)原理影響因素--點(diǎn)火正時(shí)2023/1/3115發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/1/3116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)2023/1/3117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。2023/1/3118發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/1/3119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)2023/1/3120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(guò)改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)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。2023/1/3121發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/1/3122發(fā)動(dòng)機(jī)原理從空氣濾清器引出一股新鮮空氣進(jìn)入曲軸箱，再經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥（PCV閥）把竄入曲軸箱的氣體和空氣的混合氣一起吸入氣缸燒掉。當(dāng)竄缸氣體量大于閥門的流通能力時(shí)，曲軸箱中過(guò)量的竄氣量將通過(guò)空氣濾清器連接管2進(jìn)入空氣濾清器，進(jìn)入氣缸再次燃燒。

一、曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)（PCV系統(tǒng)）2023/1/3123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(guò)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(guò)；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(guò)；發(fā)動(dòng)機(jī)全負(fù)荷工作時(shí)，PCV閥的彈簧使閥門開(kāi)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2023/1/3124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(kāi)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(kāi)時(shí)，被吸附在活性炭上的燃料蒸氣和經(jīng)過(guò)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2023/1/3125發(fā)動(dòng)機(jī)原理

三、廢氣再循環(huán)裝置（EGR）2023/1/3126發(fā)動(dòng)機(jī)原理

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速時(shí)，無(wú)真空壓力作用在EGR閥的隔膜上，彈簧保持閥門關(guān)閉，不進(jìn)行EGR。隨著負(fù)荷增大，真空口處真空增大，一般當(dāng)真空度超過(guò)10kPa時(shí)，閥門開(kāi)啟，開(kāi)始進(jìn)行EGR。真空度升到25kPa時(shí)，隔膜上升到最高位置。當(dāng)節(jié)氣門全開(kāi)時(shí)，真空口處的真空很小，EGR閥關(guān)閉，空氣燃油混合氣不被稀釋，以保證汽車發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能。在暖車過(guò)程中，冷卻液和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度都較低，NO的排放量也很低，應(yīng)關(guān)閉EGR閥。此時(shí)關(guān)閉EGR閥工作由溫度控制開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)。一般而言，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度低于40℃時(shí)，應(yīng)使EGR閥保持關(guān)閉。

2023/1/3127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

2023/1/3128發(fā)動(dòng)機(jī)原理

2023/1/3129發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/1/3130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(lái)四、汽油機(jī)三效催化轉(zhuǎn)化器2023/1/3131發(fā)動(dòng)機(jī)原理HCCONOxH2OCO2N21、工作原理2023/1/3132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。可見(jiàn)，轉(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2023/1/3133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(shuō)，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2023/1/3134發(fā)動(dòng)機(jī)原理3、催化反應(yīng)的條件（1）空燃比條件2023/1/3135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)FTP-75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(wèn)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。2023/1/3136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。2023/1/3137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2023/1/3138發(fā)動(dòng)機(jī)原理催化轉(zhuǎn)化器的結(jié)構(gòu)（橢圓形）

2023/1/3139發(fā)動(dòng)機(jī)原理不銹鋼外殼催化轉(zhuǎn)化器2023/1/3140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2023/1/3141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(guò)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)。2023/1/3142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。2023/1/3143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。2023/1/3144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2023/1/3145發(fā)動(dòng)機(jī)原理7、汽油機(jī)排氣后處理之未來(lái)2023/1/3146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(guò)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(lái)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。2023/1/3147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）2023/1/3148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）2023/1/3149發(fā)動(dòng)機(jī)原理第六節(jié)

排放法規(guī)與試驗(yàn)方法

2023/1/3150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(shuō)來(lái)，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。2023/1/3151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(kāi)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(jiàn)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(jiàn)附錄2表2，附錄2表3和附錄2表4。2023/1/3152發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/1/3153發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/1/3154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(jiàn)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(jiàn)附錄2表6、附錄2表7和附錄2表8。2023/1/3155發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/1/3156發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/1/3157發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/1/3158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(lái)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(kāi)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。2023/1/3159發(fā)動(dòng)機(jī)原理通過(guò)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)。2023/1/3160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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(guò)程中的不明確內(nèi)容進(jìn)行答疑。2023/1/3161發(fā)動(dòng)機(jī)原理在制定有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)程中，為了摸清我國(guó)車用柴油機(jī)可見(jiàn)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(jiàn)污染物排放普測(cè)。2023/1/3162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(kāi)展稀土加少量資金屬的汽車催化轉(zhuǎn)化劑的開(kāi)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。2023/1/3163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(jiàn)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。2023/1/3164發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/1/3165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(lái)，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。2023/1/3166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。2023/1/3167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(jiàn)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；2023/1/3168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(kāi)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。2023/1/3169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；2023/1/3170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(jiàn)污染物排放濃度的大?。灰?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(kāi)，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要與整車相當(dāng)；2023/1/3171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?！钡恼J(rèn)識(shí)，而對(duì)自由加速工況寄予了過(guò)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(méi)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(guò)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(wèn)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(shuō)明科技在發(fā)展，人們的認(rèn)識(shí)在前進(jìn)。毫無(wú)疑問(wèn)，新標(biāo)準(zhǔn)要完善得多。2023/1/3172發(fā)動(dòng)機(jī)原理應(yīng)當(dāng)指出，由于自由加速可見(jiàn)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(lái)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(méi)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。2023/1/3173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2023/1/3174發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/1/3175發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/1/3176發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/1/3177發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/1/3178發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/1/3179發(fā)動(dòng)機(jī)原理3-2自由加速試驗(yàn)（1）自由加速可見(jiàn)污染物型式認(rèn)證試驗(yàn)：機(jī)械增壓和非增壓機(jī)：沒(méi)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(jiàn)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(kāi)，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。2023/1/3180發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/1/3181發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/1/3182發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/1/3183發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/1/3184發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/1/3185發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/1/3186發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/1/3187發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/1/3188發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/1/3189發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/1/3190發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/1/3191發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/1/3192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。2023/1/3193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(shuō)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。2023/1/3194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(kāi)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。2023/1/3195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）。2023/1/3196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(kāi)始時(shí)刻為試驗(yàn)開(kāi)始40s后。歐3（2000年）改為啟動(dòng)后即取樣。

2023/1/3197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。2023/1/3198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)4個(gè)循環(huán)，工況運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)示意圖見(jiàn)圖8－26，整個(gè)試驗(yàn)的平均速度為19km/h，有效行駛時(shí)間為195s，每循環(huán)理論行駛距離為1.013km，試驗(yàn)當(dāng)量距離（4個(gè)循環(huán)）為4.052km。2023/1/3199發(fā)動(dòng)機(jī)原理2023/1/31100發(fā)動(dòng)機(jī)原理2．排氣取樣系統(tǒng)我國(guó)規(guī)定的排氣取樣系統(tǒng)應(yīng)該是定容取樣系統(tǒng)（CVS）。該系統(tǒng)是將車輛的排氣用周圍空氣在受控制的條件下連續(xù)地稀釋，探頭S1采集環(huán)境空氣，探頭S2采集稀釋排氣的樣氣，定容取樣系統(tǒng)能計(jì)量稀釋排氣的總?cè)莘e，并能連續(xù)地按規(guī)定容積比例將樣氣收集在取樣袋中待分析用。2023/1/31101發(fā)動(dòng)機(jī)原理3．分析儀器規(guī)定CO、CO2應(yīng)采用不分光紅外線吸收型（NDIR）分析儀，HC應(yīng)采用氫火焰離子型（FID）分析儀，NOx應(yīng)采用化學(xué)發(fā)光型（CLD）分析儀或者采用不分光紫外線共諧吸收型（NDUVR）分析儀，兩者均需帶有NOx－NO轉(zhuǎn)換器。2023/1/31102發(fā)動(dòng)機(jī)原理紅外線是波長(zhǎng)為0.8～600um（工業(yè)上多用2～15um）的電磁波。多數(shù)氣體對(duì)一定波長(zhǎng)的紅外線具有吸收能力，其吸收能量與氣體濃度有關(guān)，例如CO能吸收波長(zhǎng)4.5～5um的紅外線。由此，

NDIR的基本原理如圖8－28所示。

（1）不分光紅外線吸收型分析儀（NDIR）

2023/1/31103發(fā)動(dòng)機(jī)原理

FID工作原理是利用有機(jī)HC在氫火焰的高溫（約2000℃）中燃