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1、第六章 发动机有害排放物的控制,本章主要内容,汽车发动机的有害排放物汽油机的排放控制装置其他排放物的控制系统柴油机的排放控制系统,第一节 汽车发动机的有害排放物,发动机的有害排放物：主要有一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化合物（NOx）和微粒排放。,CO,一氧化碳（CO）：碳氢燃料的不完全产物，人吸入后将降低血液吸收和运送氧气的能力。一氧化碳（CO）是碳氢燃料在燃烧过程中生成的重要的中间产物。CO生成的机理比较复杂。氧气不足;产生原因：燃烧温度低；燃烧时间不足；混合不均。从化学当量的角度看，CO的生成率主要受混合气浓度c的影响。控制方法促进混合气生成有效控制燃烧温度。,CH化合物,二
2、、碳氢化合物（HC）：包括未燃和未完全燃烧的燃油和润滑油蒸汽。HC和NOx在阳光照射下形成光化学烟雾，其主要生成物是臭氧，具有强烈氧化性，对人类、环境危害极大。,产生来源：尾气HC占总量的60；曲轴箱窜气HC占总量的25；供油系统的蒸气HC占总量的1520左右。在燃烧过程中HC的生成途径：氧气不足、缝隙效应、激冷与淬熄。,CH控制方法,控制方法采用C含量少的代用燃料采用电控技术改善燃烧保证混合气浓度和燃烧温度,NOx,发动机排出的氮氧化物主要是NO（占95%），NO2排出量较少。主要原因：高温；富氧；滞留时间。控制方法降低混合气中氧的浓度降低燃烧温度缩短在高温燃烧带内的滞留时间改善混合气的形成
3、,微粒,（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。控制方法提高喷射速率或进行高压喷射。改进燃烧室结构，有效组织燃烧室内的气流运动。,主要指柴油机排气中的碳烟，其表面吸附的可融性有机物对人的呼吸道有害。,欧洲汽车排放法规发展,（1）轿车的欧洲排放标准（类别M1*），单位：（g/km）,第二节 汽油机排放控制装置,催化转化装置降低低温CH排放装置稀薄氮氧化合物催化转化装置废气再循环系统,一、催化转化装置,氧化催化转化装置一、催化转化装置 还原催化转换装置 三元催化转换
4、装置,1、氧化催化转化装置 氧化转换器只将排气中的CO、HC氧化成CO2和H2O，又称为二元催化转换器，必须提供二次空气作为氧化剂。催化反应器低温下使用。,三元催化转换器可以同时降低CO、HC和NOx的排放。它可以以排气中的CO和HC作为还原剂，将NOx还原成氮气（N2）和氧气（O2），而CO和HC则被氧化为CO2和H2O。当空燃比在理论空燃比A/F=14.7（a=1）附近时，氧化-还原反应达到平衡，CO、HC和NOx的排放同时达到最低。,2、三元催化转化装置,废气转化效率与a的关系,（1）油品：催化转换器不能使用加铅汽油，会使催化剂失效；,（2）排温：催化转换器仅在温度超过350C才起作用，
5、因此，催化转换器都安装在温度较高的排气歧管后面附近；（3）混合气成分：混合气空燃比必须在14.7附近。混合气过浓或气缸缺火，都会使转换器过热。,三元催化转换器使用原则,三元催化转化装置的结构,二、降低起动过程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
6、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,三、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三元催化转换器不再适用。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直接还原型：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。,四、废气再循环系统,废气再循环是在发动机工作过程中，将一部分废气引入进气道，与新鲜空气混合后进入气缸，降低最高燃烧温度，
7、减少NOx的排放。过渡的废气再循环会影响发动机的正常运行，特别是发动机处于在怠速、低速小负荷及发动机处于冷态运行时，再循环的废气将会明显降低发动机的性能。因此要根据发动机工况的变化自动的调节参与再循环的废气量。废气再循环的控制指标用EGR率来表示EGR率由EGR阀来控制，通过控制阀的开度来控制EGR量。由于高温废气要流经EGR阀，因此阀本身要承受高温，阀通常是通过真空度来控制。,电子控制EGR系统的组成,EGR阀,节气门位置传感器,EGR电磁阀,冷却液温度传感器,发动机转速传感器,提供发动机的转速信号，是ECU计算EGR率的重要依据，当发动机转速低于900r/min或高于3200r/min时，
8、ECU输出持续高电平信号，EGR电磁阀关闭，使发动机进气管无废气环流。,提供节气门位置信号，是ECU计算EGR率的重要依据，当节气门关闭时，发动机处于怠速工况，ECU输出控制信号，使EGR阀关闭，不进行废气环流。,提供发动机的负荷信号，ECU据此信号与发动机转速信号一起来确定EGR率。,提供发动机温度信号，是ECU计算废气再循环量的参考信号之一，在发动机温度低时，ECU输出控制信号，使EGR阀关闭，不进行废气环流。,EGR电磁阀的顶端通大气，EGR电磁阀不通电时，弹簧将阀体向上压紧，通大气阀口关闭，EGR阀真空室与进气歧管相通，当EGR电磁阀通电时，其阀体下移，将通进气歧管的真空通道关闭，而上
9、端的通大气阀口打开，使EGR阀真空室与大气相通。,EGR阀膜片的下侧通大气，装有弹簧的上侧为真空室，其真空度由EGR电磁阀控制。增大真空室的真空度，使膜片克服弹簧力上拱，阀的开度就增大，废气循环量也增大，当真空室失去真空度时，膜片在弹簧的作用下向下拱而使阀门关闭，阻断废气环流。,通大气,EGR系统小结,1-电控单元 2-EGR阀 3-真空电磁阀(VSV)4-三元催化器 5-氧传感器 6-水温传感器,（1）低温、低速时不投入工作（2）高速、中等负荷时投入工作（3）大负荷时不投入工作,（1）汽油蒸发控制系统,五、其他排放物的控制装置,发动机工作时漏到曲轴箱内的汽油，一部分泄漏到曲轴箱内的汽油蒸汽凝
10、结后，将使润滑油粘度变小；废气的高温和酸性物质及水蒸汽将侵蚀零件，使润滑油性能变坏。另外，由于混合气和废气进入曲轴箱，使曲轴箱内的压力增大，温度升高，易使机油从油封、衬垫等处向外渗漏。因此，曲轴箱必须设有通风装置，使漏入的气体排出并加以利用，同时使新鲜气体进入曲轴箱，形成不断地对流。,（1）曲轴箱通风原因,一种是自然通风，另一种是强制通风。,（2）通风方式,（2）曲轴箱通风装置,（3）自然通风 从曲轴箱抽出的气体直接导入大气中的通风方式称为自然通风。柴油机多采用这种曲轴箱自然通风方式。在曲轴箱连通的气门室盖或润滑油加注口接出一根下垂的出气管，管口处切成斜口，切口的方向与汽车行驶的方向相反。利用汽车行驶和冷却风扇的气流，在出气口处形成一定真空度，将气体从曲轴箱抽出。,（4）曲轴箱强制通风 从曲轴箱抽出的气体导入发动机的进气管，吸入气缸再燃烧。这种通风方式称为强制通风，汽油机一般都采用这种曲轴箱强制通风方式，这样，可以将窜入曲轴箱内的混合气回收使用，有利于提高发动机的经济性。,发动机工作时，进气管真空度沿着曲轴箱气体软管所形成的通道，将进入空滤器的新鲜空气经空气软管吸入气缸盖罩内，再由缸盖和机体上的孔道进入曲轴箱，与曲轴箱气体混合后，经PCV阀进入进气管和气缸。,强制式曲轴箱通风装置（PCV系统）,
