車輛排放凈化技術

第五章車輛排放凈化措施控制車輛的排放技術車輛排放污染的綜合控制

前處理凈化機內凈化后處理凈化排放模型車輛排放的制約因素使用清潔燃料公路環(huán)境防污綠化規(guī)劃合理的道路交通環(huán)境加強交通管理和控制交通流車輛排放研究前處理凈化

前處理凈化，就是對進入發(fā)動機燃燒室的燃料與空氣作有益于凈化的預處理，關于這方面的技術措施主要有廢氣再循環(huán)、燃油摻水、使用低污染燃料、減少汽油中的含鉛量、采用能減少有害排放物的化學添加劑等。第五章

車輛排放凈化措施前處理凈化

前處理凈化：1、廢氣再循環(huán)2、燃油摻水3、使用低污染燃料4、減少汽油中的含鉛量5、采用能減少有害排放物的化學添加劑等。第五章

車輛排放凈化措施廢氣在循環(huán)控制系統(tǒng)（EGR系統(tǒng)）2．EGR控制系統(tǒng)功能將適當?shù)膹U氣重新引入氣缸參加燃燒，從而降低氣缸的最高溫度，以減少NOx的排放量。3.種類：開環(huán)控制EGR系統(tǒng)和閉環(huán)控制EGR系統(tǒng)。1.定義：廢氣再循環(huán)（ExhaustGasRecycle），簡稱EGR，是目前控制車用發(fā)動機氮氧化合物排放的常用的有效措施。廢氣再循環(huán)

第五章

車輛排放凈化措施前處理凈化1）開環(huán)控制EGR系統(tǒng)主要由EGR閥和EGR電磁閥等組成。原理：EGR閥安裝在廢氣再循環(huán)通道中，用以控制廢氣再循環(huán)量。EGR電磁閥安裝在通向EGR真空通道中，ECU根據(jù)發(fā)動機冷卻液溫度、節(jié)氣門開度、轉速和起動等信號來控制電磁閥的通電或斷電。ECU不給EGR電磁閥通電時，控制EGR閥的真空通道接通，EGR閥開啟，進行廢氣再循環(huán)；ECU給EGR電磁閥通電時，控制EGR閥的真空度通道被切斷，EGR閥關閉，停止廢氣在循環(huán)。EGR率＝[EGR量／（進氣量＋EGR量）]×100℅廢氣再循環(huán)

第五章

車輛排放凈化措施前處理凈化開環(huán)控制EGR系統(tǒng)工作原理2）閉環(huán)控制EGR系統(tǒng)閉環(huán)控制EGR系統(tǒng)，檢測實際的EGR率或EGR閥開度作為反饋控制信號，其控制精度更高。結構與開環(huán)相比只是在EGR閥上增設一個EGR閥開度傳感器控制原理EGR率傳感器安裝在進氣總管中的穩(wěn)壓箱上，新鮮空氣經節(jié)氣門進入穩(wěn)壓箱，參與再循環(huán)的廢氣經EGR電磁閥進入穩(wěn)壓箱，傳感器檢測穩(wěn)壓箱內氣體中的氧濃度，并轉換成電信號送給ECU，ECU根據(jù)此反饋信號修正EGR電磁閥的開度，使EGR率保持在最佳值。廢氣再循環(huán)

主要作用在于它能夠對引入進氣系統(tǒng)的廢氣溫度、EGR流量、EGR的作用時刻等實現(xiàn)最佳控制?；驹韺嶋H上是熱容量理論的具體應用。作用及基本原理

前處理凈化第五章

車輛排放凈化措施前處理凈化第五章

車輛排放凈化措施廢氣再循環(huán)

廢氣再循環(huán)

控制要求

EGR量應隨負荷增加而增加在暖機過程中，不進行EGR怠速、低負荷時，不進行EGR大負荷、高速或者油門全開時，不進行EGR加速時，EGR在過渡過程中起作用，加速完成，停止進行前處理凈化第五章

車輛排放凈化措施廢氣再循環(huán)

基本類型

基本可以分為五種類型。按廢氣引入孔的位置，可分為在節(jié)氣門前方的、在節(jié)氣門后方的；按控制方式分，可分為進氣負壓控制式、排氣背壓控制式、進排氣壓力復合控制式。前處理凈化第五章

車輛排放凈化技術廢氣再循環(huán)

EGR率對汽油機凈化與性能的影響

EGR率對NOX的影響

EGR率對燃油消耗率的影響前處理凈化第五章

車輛排放凈化技術前處理凈化

前處理凈化：1、廢氣再循環(huán)2、燃油摻水3、使用低污染燃料4、減少汽油中的含鉛量5、采用能減少有害排放物的化學添加劑等。第五章

車輛排放凈化技術燃油摻水前處理凈化第五章

車輛排放凈化技術研究燃油摻水燃燒，已有幾十年的歷史，其發(fā)展過程中曾經幾起幾落。各國排放法規(guī)日趨嚴格，燃油摻水又重新受到重視，據(jù)北京晚報97年8月2日介紹法國埃爾夫石油公司使用添加劑，在汽油中加入15％的水形成乳狀液就是新型綠色燃料，可以降低排氣污染。燃油摻水前處理凈化第五章

車輛排放凈化技術王永成－將水變成油(烴),得到水基油（不是在油中攙水）在自來水中加粉裝物質(而不是向水基油中加粉裝物質),結果自來水就變成了油;證據(jù)：元素分析數(shù)據(jù)(見哈工校長和黨委書記給江澤民信的附件),

證明原來的自來水水已經變成了油(烴)。發(fā)明永動機燃油摻水前處理凈化第五章

車輛排放凈化技術燃油摻水后確實可以減少汽車排放的廢氣中污染物的含量，其機理有多種解釋，較成熟的為“微爆”理論和“水煤氣反應”理論。這兩個理論解釋了燃油摻水燃燒既減輕排氣污染又節(jié)省能源的基本原理。

前處理凈化第五章

車輛排放凈化技術

－燃油摻水

微爆理論微爆現(xiàn)象蘇聯(lián)人發(fā)現(xiàn)較早，通過對單液滴燃燒的高速攝影，看出乳化液在燃燒時每個液滴中包含水滴，當液滴表面的油尚未完全蒸發(fā)而溫度急劇升高時，其包含水滴溫度升高到沸點以上，水蒸氣壓力超過油殼表面張力和環(huán)境壓力之和時，使液滴發(fā)生“爆炸”，微爆使得霧化更好，微爆后大滴破碎成更細的小滴，急劇增大了與氧氣接觸面積，加快了燃燒速度，水的蒸發(fā)降低了絕熱火焰溫度，減少了NOx和

SO2

等有毒氣體含量；同時抑制了液相的熱分解反應，使排氣中碳顆粒大大減少，既節(jié)省了燃料，又改善了燃燒特性，保護了環(huán)境。水在乳狀液滴中的存在抑制了碳顆粒的形成，微爆理論獲得公認。前處理凈化第五章

車輛排放凈化技術

－燃油摻水

燃料通過霧化可以成倍地擴大其蒸發(fā)表面積，燃料的霧化不僅可以加速燃料的蒸發(fā)過程，而且還有利于燃料與空氣的混合，保證燃燒的迅速與完全。所以燃料的霧化在整個液體燃料的燃燒過程中起著極其重要的作用，由于“微爆”的發(fā)生，數(shù)倍地增強了霧化，所以減少了總的燃燒時間，對燃燒過程的好壞有著決定性的影響。

前處理凈化第五章

車輛排放凈化技術

－燃油摻水

水煤氣理論加了水以后

CO和碳還存在水煤氣反應：

C+H2O→CO+H2-125.7kj

C+2H2O→CO2+2H2-75.19kj

或綜合為

C+2H2O→CO2+2H2

又

2H2+O2→2H2O

這兩組化學反應都是吸熱反應，分別吸收125.7kj和75.19kj它們所生成的

H2和CO與O2有形成一般的燃燒反應。

2H2+O2→2H2O+467.0kj

2CO+O2→2CO2+246.3kj

這兩組反應都是放熱反應，而且都生成最終產物H2O和CO2。水煤氣反應能促進碳的加速燃燒和完善燃燒，而且是先吸熱后放熱。這對燃燒過程都是相當有利的。

前處理凈化第五章

車輛排放凈化技術

－燃油摻水

燃油摻水降低排放燃料摻水后水分蒸發(fā)吸收了大量的熱量，使火焰最高溫度降低，最高溫度持續(xù)時間縮短，因此，NOx的生成量減少。試驗證明，燃料摻水燃燒時的

NOx

排放量不到一半。

燃油摻水后能使教難燃燒的碳先生成較易燃燒的

H2和

CO，最后生成

H2O和

CO。因而CO和碳排放降低。

HC排放降低的原因是摻水后促進了快速燃燒和燃燒中活化體增加，從而促進了HC的燃燒。

前處理凈化第五章

車輛排放凈化技術

－燃油摻水

燃油并不能真摻水摻水有幾種方法：一噴水法

它需要一套高壓噴水裝置和相應的傳動裝置，而且，噴入氣缸的是霧狀的水，有部分呈液態(tài)，對氣缸潤滑不利。另外，其高速適應性差，還要消耗發(fā)動機的能量，因而難于推廣。

二乳化油法

這種方法又分幾種辦法

1機械法

2氣動法

3超聲波法

4乳化劑法

其中乳化劑法又分為：陰離子型

陽離子型

非離子型

兩性離子型。

前處理凈化第五章

車輛排放凈化技術

－燃油摻水

以上各種方式共同的缺點是制造乳化劑時，消耗能量，電能和機械能，同時也會污染環(huán)境。它們的成本也是相當大的，相當于汽油的十倍。乳化劑本身也是難燃的物質。最主要的是穩(wěn)定性差不易保存，擱置時間長不可避免造成分解。發(fā)動機冷起動困難。其次是使用中在汽缸內的高溫下，水的熱分解特別顯著，故吸熱量相當大。它會過分降低燃燒溫度而使燃燒效率下降。所以長期以來也未能推廣使用。為了解決上述缺點推出了摻水蒸汽法。

前處理凈化第五章

車輛排放凈化技術

－燃油摻水

摻水蒸汽法摻水蒸汽法是利用發(fā)動機排氣余熱，把水加熱成為水蒸汽，水蒸汽霧化的顆粒比用其它摻水方法的顆粒更小霧化更好。當水蒸汽進入化油器后，氣缸蓋前的混合室中，水蒸汽、空氣和汽油在混合室內混合成均相。均質的可燃混合氣，并進入氣缸燃燒。這種方法解決了其它摻水方法的缺點，不存在保存問題，不消耗能量。由于預加熱減少了吸熱過程，而不至于過分降低理論燃燒溫度，所以它是燃油摻水燃燒的有競爭能力的方法。

前處理凈化第五章

車輛排放凈化技術

－燃油摻水

實用型摻水蒸汽法利用超聲波水霧發(fā)生器將水打碎霧化，再利用排氣余熱加熱成蒸汽進入進氣通道混合汽油和空氣燃燒，以控制進氣溫度。在冷車狀態(tài)下不摻入水蒸汽以便順利起動。設立真空度控制閥以解決汽車在減速工況、加速工況、怠速工況下，向進氣管再補一些水分和空氣，以調整空燃比，同時保持不“斷火”。前處理凈化第五章

車輛排放凈化技術

－燃油摻水

摻水蒸汽法在電噴車上的應用電噴車是取用各控制傳感器信號經分析再改變噴油量，理論上噴油量時刻處于最佳狀態(tài)，但是燃燒的基本模式沒有改變。烴類的化學成份復雜有些物質難以燃燒，完全無積碳是不可能的，摻水蒸汽法增加了參與燃燒的物質，其化學反應原理同樣可以應用在電噴車上。修改電腦程序使其適應燃料摻入水蒸汽的變化，會使電噴車進一步降低排放污染。

摻水蒸汽法可以與三元催化凈化器兼容實施，還會增加三元催化凈化器的使用壽命。摻水蒸氣法可以取代電噴車的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，廢氣再循環(huán)系統(tǒng)和摻水蒸汽的作用是相同的，都是為了降低最高燃燒溫度，減少NO的生成。

汽車排放與污染控制第十五講主講教師：楊志發(fā)學時：16燃油摻水摻水方法

水直接由進氣管引入通過專用供水系統(tǒng)，將水直接射入發(fā)動機汽缸水與燃油混成乳化材料，通過燃油供給系統(tǒng)，供給發(fā)動機使用前處理凈化第五章

車輛排放凈化技術燃油摻水凈化原理

第一種方法最簡單第二種方法要增加一套定時供水系統(tǒng)，使發(fā)動機結構進一步復雜化了。這兩種方法雖然能夠降低NOX排放量，但需要經常加水，還會引起機油稀釋和機件生銹等問題。第三種方法不但凈化功能較好，而且不會增加燃油消耗量，當乳化燃料作為正式商品出售后，使用也很方便；其主要問題是燃料的成本稍高，水在燃油中的顆粒大小與分布的穩(wěn)定性還不能久貯不變。前處理凈化第五章

車輛排放凈化技術乳化燃料

乳化燃料由燃油和水另加特定的表面活性劑（乳化劑）經混合后形成。前處理凈化

乳化燃料所以有較好的凈化特性，是和它的燃燒特點分不開的。在汽油機中，當水在燃油中的顆粒大小與分布情況良好時，水可以使汽油——空氣混合氣的自燃趨勢減弱，有利于提高汽油機的抗爆性能。

乳化燃料的抗爆作用對于汽油機改善燃燒過程是一個可以利用的積極因素。一方面，有利于使發(fā)動機的結構和運轉參數(shù)（如轉速、點火提前角和壓縮比等）向功率升高和油耗下降的方向轉化，使燃燒組織的更好；另一方面，既可以完全避免爆震燃燒時出現(xiàn)的高壓、高溫，又可以降低非爆震燃燒時的最高溫度，使NOX的產生受到抑制。

第五章

車輛排放凈化技術燃油摻水前處理凈化

前處理凈化：1、廢氣再循環(huán)2、燃油摻水3、使用低污染燃料4、減少汽油中的含鉛量5、采用能減少有害排放物的化學添加劑等。第五章

車輛排放凈化技術1、常規(guī)燃料汽油柴油2、LPG3、CNG4、二甲醚5、生物柴油第五章

車輛排放凈化技術使用低污染燃料前處理凈化常規(guī)燃料汽油辛烷值是評定汽油抗爆性的重要指標，同時也是汽油劃分標號的標準。目前，國內常見的車用汽油牌號主要有５種：９０＃、９３＃、９５＃、９７＃、９８＃。汽油標號越高，研究法辛烷值和抗爆性就越好，例如９０＃的研究法辛烷值在９０以上、抗爆指數(shù)在８５以上，９３＃的研究法辛烷值在９３以上、抗爆指數(shù)在８８以上，９７＃的研究法辛烷值在９７以上。辛烷值根據(jù)發(fā)動機試驗方法不同，分為兩種：

一種叫研究法辛烷值，英文簡稱為ＲＯＮ；

一種叫馬達法辛烷值，英文簡稱ＭＯＮ。

還有一種表示方法，是把兩種辛烷值的數(shù)值相加除以２，即（ＲＯＮ＋ＭＯＮ）／２，稱為抗爆指數(shù)。

第五章

車輛排放凈化技術使用低污染燃料前處理凈化汽油由于試驗方法不同，同一種汽油用３種方法表示的標號是不同的。例如用研究法測試辛烷值為９３，用馬達法測試辛烷值為８３，它們用抗爆指數(shù)來表示則為８８。國內加油站常見的９０＃、９３＃汽油，就是用研究法辛烷值。前蘇聯(lián)使用的是馬達法，我國７０＃汽油取消前使用的標號也是馬達法，如５６＃、６６＃、７０＃汽油。２０世紀８０年代出現(xiàn)９０＃汽油后，開始改為研究法。同一汽油樣品，由于馬達法測試條件比較苛刻，因此馬達法辛烷值比研究法辛烷數(shù)值偏低。美國使用的是抗爆指數(shù)表示法，通常在美國加油站見到的汽油是８７＃、８９＃、９3＃。常規(guī)燃料第五章

車輛排放凈化技術使用低污染燃料前處理凈化按照壓縮比選擇使用的汽油標號常規(guī)燃料第五章

車輛排放凈化技術使用低污染燃料前處理凈化柴油劃分柴油標號依據(jù)凝固點。國內應用的輕柴油按凝固點分：5＃柴油、0＃、－10＃、－20＃、－35＃和－50＃。選用不同標號柴油應主要根據(jù)使用時氣溫，5＃柴油－8℃以上；0＃柴油－8℃至4℃；－10＃－4℃至－5℃時；－20＃－在－5℃至－14℃；－35＃柴油－溫在－14℃至－29℃；－50＃柴油－在－29℃至－44℃或者低于該溫度時使用。常規(guī)燃料第五章

車輛排放凈化技術使用低污染燃料前處理凈化煉油的主要原理係利用蒸餾方式將原油中不同沸點之碳氫化合物分離

第四節(jié)

車輛排放凈化措施1.無鉛汽油1998年9月2日，國務院通知要求全國使用車用無鉛汽油（鉛含量小于0.013g/L）2000年1月1日，全國停止生產含鉛汽油；2000年7月1日，全國停止使用無鉛汽油；《車用無鉛汽油標準》GB17930-1999，規(guī)定鉛含量不大于0.005g/L，即優(yōu)質無鉛汽油，2000年7月1日在北京、上海、廣州三大城市執(zhí)行此標準，2003年1月1日起在全國范圍內實施。為增加汽油的辛烷值，過去常用四乙基鉛為抗爆劑，推廣使用無鉛汽油后，使用部分含氧化合物替代，如甲基叔丁基醚（MTBE）和乙基叔丁基醚（ETBE）。2.開發(fā)研究潔凈能源

1）天然氣及液化石油氣2）電能3）醇類：甲醇乙醇：摻燒10%乙醇4）氫氣5）二甲基醚（DME）使用清潔能源第五章

車輛排放凈化技術使用低污染燃料前處理凈化使用低污染燃料1、常規(guī)燃料汽油柴油2、LPG3、CNG4、二甲醚5、生物柴油第五章

車輛排放凈化技術1、液化氣含義:

液化石油氣是石油產品之一。英文名稱liquefiedpetroleumgas，簡稱LPG。是由煉廠氣或天然氣(包括油田伴生氣)加壓、降溫、液化得到的一種無色、揮發(fā)性氣體。由煉廠氣所得的液化石油氣，主要成分為丙烷（C3H8）、丙烯（C3H6）、丁烷（C4H10）、丁烯（C3H8），同時含有少量戊烷、戊烯和微量硫化合物雜質。由天然氣所得的液化氣的成分基本不含烯烴。

LPG第五章

車輛排放凈化技術使用低污染燃料前處理凈化LPG與其他燃料比較，具有以下獨特的優(yōu)點:

①污染少。LPG是由C3（碳三）、C4（碳四）組成的碳氫化合物，可以全部燃燒，無粉塵。②發(fā)熱量高。同樣重量LPG的發(fā)熱量LPG的發(fā)熱量相當于煤的2倍，液態(tài)發(fā)熱量為45185～45980kJ/M3。③易于運輸。LPG在常溫常壓下是氣體，在一定的壓力下或冷凍到一定溫度可以液化為液體，可用火車（或汽車）槽車、LPG船在陸上和水上運輸。④壓力穩(wěn)定。LPG管道用戶灶前壓力不變，用戶使用方便。⑤儲存設備簡單，供應方式靈活。

LPG經過高壓可液化（8個大氣壓）氣站用LPG儲罐儲存，又可裝在氣瓶里供用戶使用，也可通過配氣站和供應管網，實行管道供氣。

LPG第五章

車輛排放凈化技術使用低污染燃料前處理凈化LPG第五章

車輛排放凈化技術使用低污染燃料前處理凈化使用低污染燃料1、常規(guī)燃料汽油柴油2、LPG3、CNG4、二甲醚5、生物柴油第四節(jié)

車輛排放凈化措施石油

分成原油與天然氣體在地表能以液態(tài)產出為原油

以氣態(tài)產出為天然氣。

CNG第五章

車輛排放凈化技術使用低污染燃料前處理凈化

天然氣特性可燃性氣體

主要成分：甲烷－無色無臭（避免泄漏無法察覺添加微量臭劑）天然氣冷凍至攝氏162度以下形成液體的液化天然氣LNG（越洋運輸）。

CNG第五章

車輛排放凈化技術使用低污染燃料前處理凈化LPG、CNG雙燃料汽車LPG、CNG兩用燃料汽車CNG第五章

車輛排放凈化技術使用低污染燃料前處理凈化使用低污染燃料1、常規(guī)燃料汽油柴油2、LPG3、CNG4、二甲醚5、生物柴油第四節(jié)

車輛排放凈化措施國外從1995年開始研究二甲醚，我國二甲醚燃料發(fā)動機研究幾乎與國際同步。上海交大－二甲醚燃料特性的發(fā)動機系統(tǒng)。十五國家科技攻關計劃“清潔汽車行動計劃”項目柴油機大型客車大都可改裝使用二甲醚發(fā)動機，費用約1萬元，大規(guī)模生產二甲醚的成本與柴油相差大致相當。

二甲醚是一種無毒含氧燃料，常溫常壓下為氣態(tài)，在5個大氣壓下就可實現(xiàn)液化。這種氣體能從煤、煤層氣、天然氣甚至生活垃圾里提取，在燃燒過程中幾乎沒有污染。二甲醚第五章

車輛排放凈化技術使用低污染燃料前處理凈化使用低污染燃料1、常規(guī)燃料汽油柴油2、LPG3、CNG4、二甲醚5、生物柴油第四節(jié)

車輛排放凈化措施生物柴油清潔的可再生能源優(yōu)質的石油柴油代用品以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黃連木等油料林木果實、工程微藻等油料水生植物以及動物油脂、廢餐飲油等為原料“綠色能源”對經濟可持續(xù)發(fā)展能源替代減輕環(huán)境壓力控制城市大氣污染生物柴油第五章

車輛排放凈化技術使用低污染燃料前處理凈化柴油分子是由15個左右碳鏈組成植物油分子一般由14-18個碳鏈組成與柴油分子中碳數(shù)相近。按化學成分分析，生物柴油燃料是一種高脂酸甲烷，它是通過以不飽和油酸C18為主要成分的甘油脂分解而獲得的.生物柴油第五章

車輛排放凈化技術使用低污染燃料前處理凈化與普通柴油相比生物柴油具有8個性能：

1.具有優(yōu)良的環(huán)保特性:硫含量低，二氧化硫和硫化物排放可減少約30%(有催化劑時為70%)；不含對環(huán)境會造成污染的芳香族烷烴，因而廢氣對人體損害低于柴油。檢測表明:與普通柴油相比，其可降低90%的空氣毒性，降低94%的患癌率；由于生物柴油含氧量高，使其燃燒時排煙少，一氧化碳的排放與柴油相比減少約10%(有催化劑時為95%)；生物柴油的生物降解性高。

2.具有較好的低溫發(fā)動機啟動性能。無添加劑冷濾點達-20℃。

3.具有較好潤滑性能。噴油泵、缸體和連桿磨損率低，使用壽命長。生物柴油第五章

車輛排放凈化技術使用低污染燃料前處理凈化4.具有較好的安全性能。由于閃點高，不屬于危險品。運輸、儲存、使用方面安全性。5.具有良好的燃料性能。十六烷值高，使其燃燒性好于柴油，燃燒殘留物呈微酸性，使催化劑和發(fā)動機機油的使用壽命加長。6.具有可再生性能。通過農業(yè)和生物科學，可供應量不會枯竭。7.無須改動柴油機，可直接添加使用，同時無需另添設加油設備、儲存設備。8.以一定比例與柴油調和，降低油耗、提高動力性，降低污染。生物柴油第五章

車輛排放凈化技術使用低污染燃料前處理凈化由于生物柴油燃燒時排放的二氧化碳遠低于該植物生長過程中所吸收的二氧化碳改善全球變暖生物柴油是一種真正的綠色柴油

生物柴油第五章

車輛排放凈化技術使用低污染燃料前處理凈化使用低污染燃料第五章

車輛排放凈化技術前處理凈化

所謂機內凈化，就是從有害排放物的生成機理出發(fā)，在燃燒室內部對有害排放物的生成反應予以最大限度的限制，而對他們的消失反應則盡量提供有利的條件，進而從根本上達到減少排放污染的目的。采用進凈化措施，被公認為治理車用汽油機排放污染的治本之舉。機內凈化第五章

車輛排放凈化技術積極開發(fā)分層充氣及勻質稀燃的新型燃料系統(tǒng)大力推廣電子控制汽油噴射新技術混和氣調制和空燃比控制采用新的帶電腦控制的電子點火和高能點火系統(tǒng)選用結構緊湊和面容比較小的燃燒室機內凈化經常采用的措施第五章

車輛排放凈化技術分層充氣燃燒系統(tǒng)

分層充氣燃燒系統(tǒng)于20世紀50年代開始研究、70年代問世的，是汽油機燃燒系統(tǒng)的一個重要發(fā)展，它具有非均質稀燃的特點，可以燃用空然比18：1或更稀的混合氣，是提高發(fā)動機性能和改善排氣污染引人矚目的一種方案。

分層充氣燃燒的基本構想是依靠進氣渦流作用或采用機械方法，是進入氣缸的混合氣濃度由濃到稀逐步過渡，有組織的分成各個層次。

發(fā)展狀況和原理機內凈化第五章

車輛排放凈化技術分層充氣燃燒系統(tǒng)

以德士古（TexacoControlledCombustionSystem）型為代表的能使用多種燃料的直噴燃燒系統(tǒng)機內凈化第五章

車輛排放凈化技術分層充氣燃燒系統(tǒng)

2.以福特Proco（ProgrammedCombustionProcess）型為代表的用火焰速度控制燃燒的統(tǒng)一室式燃燒系統(tǒng)機內凈化第五章

車輛排放凈化技術分層充氣燃燒系統(tǒng)

機內凈化3.以本田CVCC(CompoundVertexControlledCombustion)行為代表的分隔室式復合渦流控制燃燒系統(tǒng)第五章

車輛排放凈化技術4.以大眾汽車公司的PCI(PreChamberInjection)型為代表的欲燃室噴油燃燒系統(tǒng)分層充氣燃燒系統(tǒng)

機內凈化第五章

車輛排放凈化技術分層充氣燃燒系統(tǒng)

5.以三菱公司為代表的滾流（Tumble）分層燃燒系統(tǒng)三氣門MVV汽油機滾流分層示意圖機內凈化第五章

車輛排放凈化技術均質稀燃技術均質稀燃技術是在對現(xiàn)有發(fā)動機不做較大變動、不采用分層充氣條件下，通過改善混合氣的制備和分配，合理組織工作工程，以實現(xiàn)燃燒稀混合氣的另一種新技術。它是使混合氣在空燃比20：1左右的稀薄狀態(tài)下進行穩(wěn)定燃燒，以同時減少NOX、HC、CO的排放量，是均質稀燃實現(xiàn)凈化的重要目標。如能在研究解決稀燃穩(wěn)定性的同時，還能注意提高燃速，就不會使等容壓力因燃燒緩慢而降低，就可以提高燃料經濟性。因此，目前開發(fā)的一些均質燃燒方式，都兼顧了穩(wěn)定燃燒和快速燃燒兩個方面。機內凈化第五章

車輛排放凈化技術

稀薄燃燒系統(tǒng)是1984年投入使用的，其目的是改善燃料的經濟性，并保持有害氣體的排放水平低于許可極限。在理論空燃比下可以通過三效催化劑大幅度降低NOX的排放量。但是在比理論空燃比更稀的空燃比下，由于此時在排氣中存在大量的氧氣，不發(fā)生NOX的還原反應，所以在發(fā)動機內產生的NOX原封不動排出。發(fā)動機產生的NOX量在空燃比為16左右時最多，再稀就逐漸降低，所以增加空燃比能夠降低NOX排放水平，并在貧油區(qū)（A/F>20）得到一低于許可極限的排放值，但是過分增加空燃比會引起發(fā)動機熄火，導致發(fā)動機轉矩的明顯波動和驅動能力的惡化，因此，必須使用扭矩變動允許界限附近的稀空燃比。綜上所述，在稀燃系統(tǒng)中首要的問題是如何將空燃比精密地控制在油耗最佳，而且滿足NOX排放量和扭矩變動要求的很窄的范圍內，采用方法之一用排氣氧傳感器。改善霧化效果，精確控制空燃比

混合氣的數(shù)量、質量以及各氣缸分配均勻性等指標，特別是混合氣的空燃比，除了直接影響發(fā)動機的動力、經濟性外，也是影響排放性能的決定性的因素。因此，改善霧化效果和燃油分配，對空燃比進行準確地控制，不僅是傳統(tǒng)內燃機實現(xiàn)排氣凈化的需要，也是稀燃發(fā)動機和EGR發(fā)動機穩(wěn)定燃燒的需要。機內凈化第五章

車輛排放凈化技術改善霧化，精確控制空燃比

措施起動和冷態(tài)運轉時混合氣控制控制阻風門開度控制節(jié)氣門開度采用輔助燃料供給裝置調解進氣溫度怠速時混合氣控制減速時混合氣控制進行EGR時的混合氣控制采用燃油電控噴射系統(tǒng)機內凈化第五章

車輛排放凈化技術汽油噴射機內凈化第五章

車輛排放凈化技術改進汽油機點火系統(tǒng)

對點火系統(tǒng)性能參數(shù)實現(xiàn)最佳調節(jié)改革現(xiàn)有的點火系統(tǒng)采用電子點火系統(tǒng)機內凈化第五章

車輛排放凈化技術其他機內凈化措施

采用多氣門結構縮小汽油機擠氣間隙區(qū)

汽缸內的渦流和擠流是通過進氣系統(tǒng)和燃燒室等產生的。擠氣紊流強度取決于壓縮擠氣方式，影響擠氣紊流強度的主要因素是擠氣間隙的大小。資料表明，最佳的擠氣間隙為0．6—0．7mm，最大不超過1．5mm。國產發(fā)動機的擠氣間隙在制造時未超過最大值，但比最佳值稍大。調整氣缸墊進行調整。

合理選擇發(fā)動機常用工況機內凈化第五章

車輛排放凈化技術汽油機機內凈化技術汽油機

降低排放、提高熱效率的關鍵：精確控制空燃比

一、電子控制燃油噴射系統(tǒng)電子化油器

燃油噴射系統(tǒng)EFI（electronicfuelinjectionsystem）第五章

車輛排放凈化技術機內凈化汽油機機內凈化技術第五章

車輛排放凈化技術機內凈化EFI的基礎：計算機技術和測試技術1995年以后，美國幾乎100％采用EFI系統(tǒng)，多點噴射汽車排放與污染控制第十六講主講教師：楊志發(fā)學時：16

1）滿足各工況對空燃比和點火提前角的不同要求，

2）各缸混合氣分配均勻性好（多點）

3）取消喉管，減少節(jié)流損失；取消了進氣加熱措施，進氣密度大，提高了充氣效率1、電控燃油噴射系統(tǒng)的優(yōu)點

4）改善加速性

5）閉環(huán)控制，滿足三效催化劑對空燃比的嚴格要求

6）壓力噴射，改善了霧化質量汽油機機內凈化技術第五章

車輛排放凈化技術機內凈化2、分類按噴射系統(tǒng)執(zhí)行機構分：（a）多點噴射：每個汽缸蓋上安裝一個噴油器，直接將然油噴到進氣道內進氣門前方；（b）單點噴射：噴油器安裝在節(jié)氣門前的區(qū)段內（原化油器位置），燃油噴入后與空氣流混合并隨之進入進氣支管內。SPI(singlePointInjection)TBI(throttleBodyInjection)汽油機機內凈化技術第五章

車輛排放凈化技術機內凈化按噴射位置分

a）缸內噴射：與柴油機供給系相似，將汽油通過高壓直接噴入汽缸，但由于汽油粘度低，要形成4KPａ的高壓相當困難，不僅制造成本高，且可靠性差，但效果較好，故目前二沖程汽油機才用缸內噴射；亦可用于稀薄燃燒的汽油機。

b）缸外噴射：分為：噴油器在節(jié)氣門上方，單點噴射；噴油器在進氣管上，多點噴射；四沖程發(fā)動機多用此法汽油機機內凈化技術第五章

車輛排放凈化技術機內凈化按控制方式分

a）開環(huán)控制

b）閉環(huán)控制汽油機機內凈化技術第五章

車輛排放凈化技術機內凈化3、單點式電控汽油噴射系統(tǒng)

單點式電控汽油噴射系統(tǒng)又稱節(jié)氣門汽油噴射系統(tǒng)或中央噴射系統(tǒng)，它是在多點式電控汽油噴射系統(tǒng)的基礎上發(fā)展起來的，其主要特點是在節(jié)氣門上方的進氣道中，使用一個電磁噴油器（缸數(shù)較多的也可以用兩個），將燃油直接噴入進氣氣流中，在結構布置上與電控化油器相似。汽油機機內凈化技術第五章

車輛排放凈化技術機內凈化圖3.4單點噴射系統(tǒng)示意圖圖3.5單點噴射系統(tǒng)結構圖

典型的單點式電控汽油噴射系統(tǒng)有美國通用汽車公司（GM）的TBI（節(jié)氣門）系統(tǒng)、美國福特（FORD）公司的CFI（中央噴射）系統(tǒng)和日本三菱公司的ECI（電控噴射）系統(tǒng)以及日本豐田公司的CI（電控噴射）等。汽油機機內凈化技術第五章

車輛排放凈化技術機內凈化1985年又出現(xiàn)了一種新型低壓單點式電控汽油噴射系統(tǒng)。其噴油壓力僅為0.1MPａ，這種低壓噴射，不僅降低了電動汽油泵、電磁噴油器等部件的制造精度和成本，還提高了系統(tǒng)工作的可靠性。盡管從整體上看其使用性能比多點式電控汽油噴射系統(tǒng)略差一些，但明顯優(yōu)于電控化油器，當時在中低檔轎車和微型轎車上應用較廣泛。汽油機機內凈化技術第五章

車輛排放凈化技術機內凈化

該系統(tǒng)只有一個電磁噴油器，裝在節(jié)氣門上方的進氣管中，噴油壓力為0.1MPａ。此外，該系統(tǒng)有裝空氣計量計與不裝空氣計量計兩種。前者吸入的空氣量由空氣流量計的信號與發(fā)動機轉速信號確定；后者吸入的空氣量由當時的節(jié)氣門位置與發(fā)動機轉速確定。單點式電控汽油噴射系統(tǒng)也分為供油系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、電控系統(tǒng)三部分。供油系統(tǒng)包括：設置于燃油箱中的電動汽油泵、燃油；濾清器、壓力調節(jié)器及電磁噴油器等；供氣系統(tǒng)包括：空氣濾清器、空氣計量計、節(jié)氣門體、進排氣歧管等；電控系統(tǒng)包括：各類傳感器及電控器件等。汽油機機內凈化技術第五章

車輛排放凈化技術機內凈化汽油機機內凈化技術第五章

車輛排放凈化技術機內凈化4、電控汽油噴射系統(tǒng)汽油機機內凈化技術第五章

車輛排放凈化技術機內凈化4、電控汽油噴射系統(tǒng)5、噴油器的構造及分類汽油機機內凈化技術第五章

車輛排放凈化技術機內凈化6、噴油噴射時間的控制多點電控噴射，分成同時噴射、多組噴射和獨立噴射汽油機機內凈化技術第五章

車輛排放凈化技術機內凈化汽油機機內凈化技術第五章

車輛排放凈化技術機內凈化6、噴油噴射時間的控制6、噴油噴射時間的控制汽油機機內凈化技術第五章

車輛排放凈化技術機內凈化6、噴油噴射時間的控制汽油機機內凈化技術第五章

車輛排放凈化技術機內凈化后處理凈化

后處理凈化技術：三元催化劑空氣噴射熱反應器微粒捕捉第五章

車輛排放凈化技術（1）三元催化劑(TWC－Three-WayCatalyst

)2、運行：催化劑轉換器由一個鋁載體，組成載體上涂有催化劑（活性金屬），例如鉑和鈀，它被封裝在一個熱阻鋼殼中。催化材料利用殘余的氧氣將HC、CO以及NOX

(在某些情況下)轉換成無危害性的物質。1、功能：三元催化劑減少氮氧化合物(NOX)、HC和CO的含量，并將它們轉化成氮氣、水和二氧化碳。后處理凈化

第五章

車輛排放凈化技術三元催化3、影響TWC轉換效率的因素

影響最大的是混合氣濃度和排氣溫度。只有在理論空燃比14.7附近，三元催化轉化器的轉化效率最佳，若A/F比稍向貧燃方向偏移就使NOX的還原率明顯下降；反之，若稍偏向富燃方向，氧化HC和CO的能力也大大減弱，所以必須在通往催化轉換器的尾氣管內安裝氧傳感器，將反饋信號通過閉環(huán)回路傳遞給ECU，來精確控制A/F，使其在理論空燃比附近，提高三元催化效率，實現(xiàn)減少污染的目的。

發(fā)動機的排氣溫度過高（815℃以上），TWC轉換效率將明顯下降。

后處理凈化

第五章

車輛排放凈化技術三元催化4、氧傳感器氧傳感器安置在發(fā)動機排氣管或排氣尾管中，用于測量發(fā)動機排氣中的剩余氧氣濃度，由于排氣中的氧氣濃度由發(fā)動機進氣過量空氣系數(shù)λ決定，故該傳感器也稱為λ傳感器。

大氣中的氧分是穩(wěn)定的，而排氣中的余氧量完全取決于供給發(fā)動機的混和氣成分與燃燒。發(fā)動機運行時若供給的是稀混和氣體λ>1，必然在燃燒后的排氣中有較多的剩氧，即使是在供給較濃的混和氣在燃燒后，也會有一定的剩氧，例如在λ＝0·95時，可能有0.2%~0.3%容積的剩氧。根據(jù)這個關系就可以用排氣中的氧分量作為計算混和氣空燃比的一個量度。常用的氧傳感器是二氧化鋯與氧化鈦傳感器。后處理凈化

第五章

車輛排放凈化技術三元催化

這種轉化器采用沉積在面容比很大的載體表面上的催化劑作為觸媒物質，讓發(fā)動機排出的氣體在其中通過，使消除未燃烴和一氧化碳的氧化反應能在較低的溫下更快地發(fā)生，使排氣中的HC和CO的一舉或大部分能與排氣中殘留的氧或者另外供給的二次空氣中的氧化合，生成無害的CO2和H2O，從而使排氣得以凈化。這種轉化器既可用于汽油機，也可用于柴油機。用于汽油機時需引入二次空氣。以加強氧化作用，而用于柴油機時，不需引入二次空氣。

后處理凈化

第五章

車輛排放凈化技術氧化催化轉化器柴油機工作在富氧的環(huán)境下，不適宜采用三元催化器，這里采用氧催化轉化器。氧催化轉化器是一個圓筒形的陶瓷載體，中間有許多細長的通道，可以大大增加陶瓷載體內部的表面積?；钚源呋牧鲜怯谜婵战饘倩姆椒拥教沾杀砻娴?，有害物質與催化材料接觸時就會被轉化。在氧催化轉化器中，大約80%未燃燒或部分燃燒的HC被轉化成水蒸氣和CO2，有害的CO被轉化成CO2，氮氧化物NOx不能被氧傳感器轉化，因此采用廢氣再循環(huán)的方法減少NOx排放。后處理凈化

第五章

車輛排放凈化技術氧化催化轉化器還原催化轉化器和三效催化轉化器車用三效催化轉化器主要由載體、催化劑和殼體組成。其中載體和催化劑是轉化器的關鍵部分,對轉化器的性能起決定作用,而殼體的外形設計、轉化器在排氣管中的安裝位置等對轉化器性能的影響也不可小覷。缸內汽油直噴發(fā)動機尾氣凈化裝置圖

后處理凈化

第五章

車輛排放凈化技術載體

載體是一種多孔、耐熱的固體物質。它是三效催化劑的骨架,不僅可以改善催化劑的機械強度和導熱性能,而且可以防止催化劑因局部過熱引起燒結。載體從形狀上可分為顆粒狀載體和整體式載體。顆粒狀載體呈小球形,其材質為活性氧化鋁(也可添加其他氧化物如ZrO2二氧化鋯),整體式載體為蜂窩狀,其材質為陶瓷或金屬合金。顆粒狀的活性Al2O3載體由于其起燃慢、氣體流通性能差等缺點,近年來基本上已被整體式載體取代。

后處理凈化

第五章

車輛排放凈化技術催化轉化器載體

在三效催化轉化器載體材料中,目前得到廣泛應用的是蜂窩陶瓷載體。

表1比較了金屬載體和陶瓷蜂窩載體的部分性能,從中可以發(fā)現(xiàn)金屬載體具有起燃快和抗振動性能好等優(yōu)點,但同時也存在制造工藝復雜、成本較高和抗高溫氧化性較差等缺點,限制了金屬載體的廣泛應用。

目前,摩托車和助動車用催化轉化器專門使用金屬載體,一些汽車也采用載體為金屬的前置催化轉化器以降低冷啟動排放。后處理凈化

第五章

車輛排放凈化技術催化轉化器三效催化劑

催化劑是轉化器的主體,它直接決定著汽車尾氣的凈化效果。近年來,三效催化劑的研究取得了很大的進展。貴金屬催化劑稀土催化劑貴金屬三效催化劑以蜂窩狀堇青石為載體,以γ-Al2O3為洗涂層,貴金屬鉑Pt、銠Rh、鈀Pd為活性組分,以鈰Ce、鑭La、鋇Ba等元素為助劑,通過浸漬方法制成。包括稀土-賤金屬復合氧化物催化劑、稀土-賤金屬-微量貴金屬催化劑后處理凈化

第五章

車輛排放凈化技術催化轉化器三效催化劑研究熱點

1.提高前置催化劑的高溫穩(wěn)定性及活性;2.研制富氧條件下能有效去除NOx的三效催化劑。后處理凈化

第五章

車輛排放凈化