内燃机原理 第7章

1、沈阳航空工业学院沈阳航空工业学院动力与能源工程学院动力与能源工程学院徐让书徐让书7.2 污染物的生成机理和主要影响因素污染物的生成机理和主要影响因素7.3 内燃机的排放特性内燃机的排放特性7.4 内燃机的排放控制内燃机的排放控制7.5 排放后处理排放后处理7.6 低排放燃料低排放燃料7.7 排放测量和排放法规排放测量和排放法规对大气环境和人类健康影响最大的对大气环境和人类健康影响最大的内燃机排放物是一氧化碳、碳氢化合内燃机排放物是一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物和微粒物、氮氧化物和微粒为了评定内燃机对环境的污染程度为了评定内燃机对环境的污染程度或排放特性，常用下列指标：或排放特性，常用下列指标：

2、t(1)排放物体积分数和质量浓度排放物体积分数和质量浓度单位排气体积中排放污染物的体积，单位排气体积中排放污染物的体积，称为排放物的体积分数，通常以称为排放物的体积分数，通常以%和和10-6（百万分比）表示（百万分比）表示质量浓度常用质量浓度常用mg/m3等计量等计量t(2)质量排放量质量排放量运转单位时间、按某标准进行一次测运转单位时间、按某标准进行一次测试或车辆按规定的工况组合行驶后折试或车辆按规定的工况组合行驶后折算到单位里程的污染物排放量。质量算到单位里程的污染物排放量。质量排放量用排放量用g/h、g/测试或测试或g/km等单位等单位表示表示t(3)比排放量比排放量内燃机每作单位功所排

3、放的污染物质内燃机每作单位功所排放的污染物质量，用量，用g/(kWh)作单位表示，当然作单位表示，当然可以更客观地评价内燃机的排放性可以更客观地评价内燃机的排放性能。这个指标与燃油消耗率类似，也能。这个指标与燃油消耗率类似，也可以称为污染物排放率可以称为污染物排放率 7.1 概述概述7.3 内燃机的排放特性内燃机的排放特性7.4 内燃机的排放控制内燃机的排放控制7.5 排放后处理排放后处理7.6 低排放燃料低排放燃料7.7 排放测量和排放法规排放测量和排放法规一、一氧化碳t控制控制CO排放量的主要因素是可燃排放量的主要因素是可燃混合气的过量空气系数混合气的过量空气系数at汽油机全负荷运转特别是

4、冷起动汽油机全负荷运转特别是冷起动时，混合气是浓的，时，混合气是浓的，a可小到可小到0.8甚至更低，甚至更低，CO排放量很大。发动机排放量很大。发动机加速时如果加浓过多，或者减速时加速时如果加浓过多，或者减速时不断油，即在瞬态运转工况下供油不断油，即在瞬态运转工况下供油量控制不精确，会导致量控制不精确，会导致CO排放量剧排放量剧增增t柴油机总是在稀混合气下运转，柴油机总是在稀混合气下运转，CO排放量要比点燃机低得多，只有排放量要比点燃机低得多，只有在负荷很大接近冒烟界限时才急剧在负荷很大接近冒烟界限时才急剧增加增加二、未燃碳氢化合物t点燃式内燃机未燃点燃式内燃机未燃HC的生成与排的生成与排放有

5、三个渠道：放有三个渠道：1)燃烧过程中生成和扫气燃烧过程中生成和扫气2)曲轴箱的窜气曲轴箱的窜气3)从汽油箱、化油器蒸发的汽油蒸气从汽油箱、化油器蒸发的汽油蒸气t柴油机排放的未燃柴油机排放的未燃HC完全由燃烧完全由燃烧过程产生过程产生t内燃机燃烧排放内燃机燃烧排放HC的机理的机理t(一一) 点燃式内燃机点燃式内燃机1.冷激效应冷激效应2.油膜和沉积物吸附油膜和沉积物吸附3.容积淬熄容积淬熄4.碳氢化合物的后期氧化碳氢化合物的后期氧化t(二二) 柴油机柴油机柴油机未燃柴油机未燃HC的排放主要来自的排放主要来自柴油喷注的外缘混合过度造成的过柴油喷注的外缘混合过度造成的过稀混合气地区，结果造成柴油机

6、怠稀混合气地区，结果造成柴油机怠速或小负荷运转时的速或小负荷运转时的HC排放高于全排放高于全负荷工况负荷工况喷油器的残油腔容积喷油器的残油腔容积火焰在壁面上淬熄也是柴油机火焰在壁面上淬熄也是柴油机HC排排放的来源，特别是在冷起动时，未放的来源，特别是在冷起动时，未燃燃HC以微粒状排出，排气冒以微粒状排出，排气冒“白白烟烟”三、氮氧化物t内燃机排放的氮氧化物内燃机排放的氮氧化物NOx主要是主要是一氧化氮一氧化氮NO。从大气氮生成。从大气氮生成NO的化的化学机理是泽耳多维奇机理。在化学学机理是泽耳多维奇机理。在化学当量混合比（当量混合比（a = 1）附近，导致）附近，导致生成和消失生成和消失NO的

7、主要反应为：的主要反应为：2 2N2 + O NO + NO2 + N NO + OOH + N NO + HtNO的生成强烈地依赖温度，当反的生成强烈地依赖温度，当反应物温度从应物温度从2500K提高到提高到2600K时，时，NO的生成速率几乎翻一番。氧的生成速率几乎翻一番。氧浓度提高也使浓度提高也使NO生成量增加生成量增加 (一一) 点燃式内燃机点燃式内燃机t控制点燃式内燃机控制点燃式内燃机NO排放量的主排放量的主要因素要因素 1.空燃比的影响空燃比的影响排量排量1.6L压缩比压缩比9.4n=3000rpmPme=0.4MPa2.已燃气体量的影响已燃气体量的影响点燃式发动机点燃式发动机n=

8、1600rpm充气系数充气系数0.5点火定时点火定时MBT车速车速48km/m点燃式发动机点燃式发动机n=1400rpm空燃比空燃比14.5点火定时点火定时MBT3.点火定时的影响点火定时的影响(二二) 柴油机柴油机t柴油机气缸内达到的最柴油机气缸内达到的最高燃烧温度也控制高燃烧温度也控制NOx的的生成。预混合燃烧比例对生成。预混合燃烧比例对NOx的生成有很大影响的生成有很大影响t喷油较迟时喷油较迟时NO较低，因较低，因为最高燃烧温度较低，但为最高燃烧温度较低，但代价是燃油消耗率有所提代价是燃油消耗率有所提高，排气烟度增大高，排气烟度增大t再循环的废气也能降低再循环的废气也能降低柴油机已燃气体

9、的温度，柴油机已燃气体的温度，从而减小从而减小NO的排放量的排放量最佳扭矩点火提前角最佳扭矩点火提前角点燃式发动机点燃式发动机n=1600rpm充气系数充气系数0.5点火定时点火定时MBT四、微粒四、微粒t柴油机微粒排放量比汽油机大几十柴油机微粒排放量比汽油机大几十倍。这种微粒由燃烧时生成的含碳粒子倍。这种微粒由燃烧时生成的含碳粒子（碳烟）及其表面上吸附的多种有机物（碳烟）及其表面上吸附的多种有机物组成，后者称为有机可溶成分（组成，后者称为有机可溶成分（SOF）t碳烟生成的条件是高温和缺氧。柴油碳烟生成的条件是高温和缺氧。柴油机混合气极不均匀，局部缺氧导致碳烟机混合气极不均匀，局部缺氧导致碳烟

10、的生成的生成t一般认为碳烟形成的过程如下：一般认为碳烟形成的过程如下：燃油中烃分子在高温缺氧的条件下发燃油中烃分子在高温缺氧的条件下发生部分氧化和热裂解，生成各种不饱生部分氧化和热裂解，生成各种不饱和烃类，如乙烯、乙炔及其较高的同和烃类，如乙烯、乙炔及其较高的同系物和多环芳香烃。它们不断脱氢、系物和多环芳香烃。它们不断脱氢、聚合成以碳为主的直径聚合成以碳为主的直径2nm左右的碳左右的碳烟核心烟核心气相的烃和其他物质在这个碳烟核心气相的烃和其他物质在这个碳烟核心表面的凝聚，以及碳烟核心互相碰撞表面的凝聚，以及碳烟核心互相碰撞发生凝聚，使碳烟核心增大，成为直发生凝聚，使碳烟核心增大，成为直径径20

11、30nm的碳烟基元的碳烟基元最后，碳烟基元经过聚集作用堆积成最后，碳烟基元经过聚集作用堆积成直径直径1m以下的球团状或链状聚集物以下的球团状或链状聚集物燃烧器条件下预混合火焰中生成碳烟燃烧器条件下预混合火焰中生成碳烟的温度和过量空气系数条件的温度和过量空气系数条件柴油机燃烧中生成碳烟和柴油机燃烧中生成碳烟和Nox的温度和过量空气系数条件的温度和过量空气系数条件a.预混合燃烧的混合气状态变化预混合燃烧的混合气状态变化 b.扩散燃烧的混合气状态变化扩散燃烧的混合气状态变化7.1 概述概述7.2 污染物的生成机理和主要影响因素污染物的生成机理和主要影响因素7.4 内燃机的排放控制内燃机的排放控制7.

12、5 排放后处理排放后处理7.6 低排放燃料低排放燃料7.7 排放测量和排放法规排放测量和排放法规一、点燃式内燃机一、点燃式内燃机1. 稳定运转状态稳定运转状态t在稳定运转状态下，各种污染物排在稳定运转状态下，各种污染物排放量随发动机主要运转参数即转速放量随发动机主要运转参数即转速n和平均有效压力和平均有效压力pme的变化称为发动的变化称为发动机的排放特性机的排放特性2. 瞬态运转状态瞬态运转状态(1)冷起动冷起动 HC大量排放，大量排放，NOx排放排放量很低量很低(2)暖机过程暖机过程 CO和和HC排放很高，排放很高，NOx的排放随温度的提高逐渐增大的排放随温度的提高逐渐增大CONOxHC2升

13、升4气门汽油机气门汽油机(3)加速加速 用化油器的汽油机有较高用化油器的汽油机有较高的的CO和和HC排放。汽油喷射的汽油机排排放。汽油喷射的汽油机排放值与相应的各稳定工况点相似放值与相应的各稳定工况点相似(4)减速减速 化油器式发动机如果没有化油器式发动机如果没有特殊措施，形成过浓混合气而造成较特殊措施，形成过浓混合气而造成较高的高的HC和和CO排放。汽油喷射式发动机排放。汽油喷射式发动机排放污染物较少。新型化油器在减速排放污染物较少。新型化油器在减速时不再供油，情况也有改善时不再供油，情况也有改善加速加速减速减速二、柴油机二、柴油机1. 稳定运转状态稳定运转状态2. 瞬态运转状态瞬态运转状态

14、冷起动时冷起动时HC排放浓度排放浓度高，表现为白烟高，表现为白烟加速过程对柴油机工作加速过程对柴油机工作过程的影响小。涡轮增过程的影响小。涡轮增压柴油机突加负荷时，压柴油机突加负荷时，涡轮增压器响应较慢，涡轮增压器响应较慢，如果未采取专门措施，如果未采取专门措施，增压柴油机常会加速冒增压柴油机常会加速冒黑烟黑烟柴油机减速时不喷油或柴油机减速时不喷油或只喷怠速所需的油量，只喷怠速所需的油量，排放问题不大排放问题不大烟度烟度HCNOx1.9升升2气门涡轮增压中冷气门涡轮增压中冷直喷柴油机排放特性直喷柴油机排放特性CO三 、 汽 油 机与柴油机排放及其耐久特性的比较t汽油机的污染汽油机的污染物排放量

15、都比物排放量都比柴油机高，尤柴油机高，尤以以CO差别最差别最大。汽油机与大。汽油机与柴油机在大负柴油机在大负荷下的荷下的NOx排放排放量在差不多的量在差不多的范围内变化范围内变化 7.1 概述概述7.2 污染物的生成机理和主要影响因素污染物的生成机理和主要影响因素7.3 内燃机的排放特性内燃机的排放特性7.5 排放后处理排放后处理7.6 低排放燃料低排放燃料7.7 排放测量和排放法规排放测量和排放法规一、点燃式内燃机一、点燃式内燃机(一一) 曲轴箱排放物控制系统曲轴箱排放物控制系统(二二) 蒸发排放物控制系统蒸发排放物控制系统PCV阀流量特性阀流量特性不同来源对不同来源对HC排放量的贡献排放量

16、的贡献a.化油器式发动机化油器式发动机 b.汽油喷射发动机汽油喷射发动机1-排气排气 2-加油损失加油损失 3-热浸损失热浸损失 4-昼夜损失昼夜损失(二二) 蒸发排放物控制系统蒸发排放物控制系统汽油机电控燃油蒸发汽油机电控燃油蒸发排放物控制系统排放物控制系统1-电控单元电控单元2-清除空气滤清器清除空气滤清器3-发动机进气歧管发动机进气歧管4-电磁式清除阀电磁式清除阀5-泄漏检测泵泄漏检测泵6-活性碳罐活性碳罐7-燃油箱燃油箱(三三) 排气再循环排气再循环t采用排气再循环（采用排气再循环（EGR）能有效地降低点燃式内燃机）能有效地降低点燃式内燃机NOx排放，但排放，但全负荷用全负荷用EGR使

17、最大功率降低使最大功率降低中等负荷用较大的中等负荷用较大的EGR率使燃油消耗率增大，率使燃油消耗率增大，HC排放上升排放上升小负荷特别是怠速用小负荷特别是怠速用EGR使燃烧不稳定，甚至导致缺火使燃烧不稳定，甚至导致缺火t应用应用EGR的关键是控制的关键是控制EGR率率a.真空控制真空控制EGR系统系统 b.电控真空驱动电控真空驱动EGR系统系统 c.闭环电控闭环电控EGR系统系统1-真空驱动真空驱动EGR阀阀2-排气管排气管3-发动机发动机4-进气管进气管5-温度控制阀温度控制阀6-电控真空调节器电控真空调节器7-电控单元电控单元8-EGR阀位置传感器阀位置传感器9-电磁式电磁式EGR阀阀双膜

18、片式双膜片式EGR阀阀带阀位传感器的线性位移带阀位传感器的线性位移电磁式电磁式EGR阀阀(四四) 发动机设计的其它低排放考虑发动机设计的其它低排放考虑t1. 冷起动和暖机冷起动和暖机冷起动时冷起动时提高点火能量提高点火能量增大起动机功率，尽量缩短起动时间增大起动机功率，尽量缩短起动时间暖机时暖机时尽快提高混合气、冷却水和机油温度尽快提高混合气、冷却水和机油温度t2. 怠速怠速精确调整混合比精确调整混合比提高怠速转速（至提高怠速转速（至8001000rpm)改善燃油供给系统（特别是化油器）调整的一致性改善燃油供给系统（特别是化油器）调整的一致性和耐久性和耐久性t3. 混合气形成和空燃比混合气形成

19、和空燃比化油器式燃料供给系统不能满足低排放要求化油器式燃料供给系统不能满足低排放要求空燃比的调整要考虑低排放的要求，特别是使用三空燃比的调整要考虑低排放的要求，特别是使用三元催化转化器的要求元催化转化器的要求采用采用分层燃烧技术，实现稀燃技术采用采用分层燃烧技术，实现稀燃技术t4. 点火系统点火系统 点火可靠，优化定时点火可靠，优化定时车用汽油机在常用部分负荷下，点火提前车用汽油机在常用部分负荷下，点火提前角对燃油消耗率和角对燃油消耗率和NOx、HC排放的影响排放的影响t5. 燃烧系统燃烧系统尽量使燃烧室紧凑，是改善动力尽量使燃烧室紧凑，是改善动力性、经济性和降低排放的一致要性、经济性和降低排

20、放的一致要求。包括以下要素：求。包括以下要素：(1)燃烧室形状燃烧室形状燃烧室形状紧凑，燃烧过程完成得燃烧室形状紧凑，燃烧过程完成得快，快，CO和和HC排放下降；另一方面，排放下降；另一方面，燃烧快导致燃烧温度升高，可能使燃烧快导致燃烧温度升高，可能使Nox生成量增加。但是由于快速燃生成量增加。但是由于快速燃烧，可采用烧，可采用EGR技术和推迟点火等措技术和推迟点火等措施降低施降低NOx，获得动力性、经济性和，获得动力性、经济性和NOx的最佳平衡的最佳平衡紧凑型燃烧室有半球形、帐篷形燃紧凑型燃烧室有半球形、帐篷形燃烧室烧室S/D=1.01.1的稍长行程结构有的稍长行程结构有利于设计紧凑型燃烧室

21、利于设计紧凑型燃烧室采用多气门、涡轮增压，增大发动采用多气门、涡轮增压，增大发动机功率，有利于改善经济性，也降机功率，有利于改善经济性，也降低了比排放量低了比排放量(2)压缩比压缩比较高的压缩比对于改善动力性、经较高的压缩比对于改善动力性、经济性和降低排放是有利的。但提高济性和降低排放是有利的。但提高压缩比受到爆震的限制。压缩比受到爆震的限制。电子控制点火系统的发动机可以设电子控制点火系统的发动机可以设计较高的压缩比，当发生爆震时，计较高的压缩比，当发生爆震时，电子控制系统可以根据爆震传感器电子控制系统可以根据爆震传感器的信号适当推迟点火而避免爆震的信号适当推迟点火而避免爆震(3)火花塞位置火

22、花塞位置将火花塞布置在燃烧室中央，缩短将火花塞布置在燃烧室中央，缩短火焰传播距离，快速完成燃烧火焰传播距离，快速完成燃烧(4)活塞组设计活塞组设计活塞头部和气缸之间的间隙是活塞头部和气缸之间的间隙是HC排排放的重要来源放的重要来源二、柴油机t降低微粒和碳烟排放与改降低微粒和碳烟排放与改善柴油机燃烧过程是完全善柴油机燃烧过程是完全一致的，不过一致的，不过NOx排放往往排放往往与之矛盾，这为柴油机的与之矛盾，这为柴油机的排放控制造成特殊的困难排放控制造成特殊的困难t柴油机排气中富氧条件下柴油机排气中富氧条件下的的NOx催化剂尚在研究开发催化剂尚在研究开发中，目前尚无成功的催化中，目前尚无成功的催化

23、剂可用，在保持柴油机良剂可用，在保持柴油机良好性能的同时减少好性能的同时减少NOx的生的生成，是目前面临的重大技成，是目前面临的重大技术挑战术挑战t柴油机造成污染物排放的柴油机造成污染物排放的根本原因在于油气混合不根本原因在于油气混合不好。混合不好导致既有局好。混合不好导致既有局部缺氧，使碳烟大量生部缺氧，使碳烟大量生成，同时也存在很多成，同时也存在很多a= 1.01.1的高的高NOx生成区生成区 (一一) 燃烧方式和燃烧室形状燃烧方式和燃烧室形状t直喷式柴油机的直喷式柴油机的HC和和NOx排放量大于非直排放量大于非直喷机喷机t就包括碳烟和就包括碳烟和SOF在内的微粒排放量来在内的微粒排放量来

24、说，直喷式柴油机与非直喷式相差不大。非说，直喷式柴油机与非直喷式相差不大。非直喷机在部分负荷时的碳烟排放大于直喷机直喷机在部分负荷时的碳烟排放大于直喷机现代车用增压柴油机不同燃烧方式排放的负荷特性的对比现代车用增压柴油机不同燃烧方式排放的负荷特性的对比t直喷式柴油机喷油系统的发展有下直喷式柴油机喷油系统的发展有下列趋势列趋势1)提高喷油压力，提高到提高喷油压力，提高到150MPa以以上，特别是低转速时喷油压力要保证上，特别是低转速时喷油压力要保证2)增加喷孔数，减小孔径。小型柴油增加喷孔数，减小孔径。小型柴油机的孔径已减小到机的孔径已减小到0.2mm左右，重型左右，重型车用柴油机的喷孔数已增加

25、到车用柴油机的喷孔数已增加到89。3)可控的燃油喷射规律，如靴形喷可控的燃油喷射规律，如靴形喷射、二次喷射（预喷射加主喷射）射、二次喷射（预喷射加主喷射）4)根据柴油机工况优化喷油定时。根据柴油机工况优化喷油定时。 t燃烧室设计对气体流动、油气混合燃烧室设计对气体流动、油气混合和燃烧有很大影响。从高性能、低和燃烧有很大影响。从高性能、低排放的全面要求出发，可以总结出排放的全面要求出发，可以总结出下列设计要点下列设计要点(1)燃烧室容积比燃烧室容积比 燃烧室容积对气燃烧室容积对气缸余隙容积之比称为燃烧室容积比。缸余隙容积之比称为燃烧室容积比。应力求提高此容积比，为此，要避免应力求提高此容积比，为

26、此，要避免采用短行程柴油机。采用短行程柴油机。(2)燃烧室口径比燃烧室口径比 尽量用口径比较尽量用口径比较大的浅平燃烧室大的浅平燃烧室(dk/D=0.60.8)，配合小孔径的多喷孔喷嘴。由于不需配合小孔径的多喷孔喷嘴。由于不需要强烈的涡流辅助混合，燃烧过程对要强烈的涡流辅助混合，燃烧过程对转速敏感性较低。转速敏感性较低。(3)燃烧室形状燃烧室形状 现在应用最广的仍现在应用最广的仍是直边不缩口的是直边不缩口的形燃烧室，它的发展形燃烧室，它的发展动向为：动向为：1)用缩口燃烧室加强燃烧室口部的气用缩口燃烧室加强燃烧室口部的气体湍流，促进扩散混合和燃烧。体湍流，促进扩散混合和燃烧。2)燃烧室底部中央

27、的凸起适当加大，燃烧室底部中央的凸起适当加大，以进一步提高空气的利用率。以进一步提高空气的利用率。3)用带圆角的方形或五瓣梅花形代替用带圆角的方形或五瓣梅花形代替圆形燃烧室，加强燃烧室中的微观湍圆形燃烧室，加强燃烧室中的微观湍流，加速燃烧。流，加速燃烧。(4)压缩比压缩比 传统的观点是根据冷起传统的观点是根据冷起动条件选择压缩比，压缩比过高导致动条件选择压缩比，压缩比过高导致机械负荷过高。适当提高柴油机压缩机械负荷过高。适当提高柴油机压缩比可降低比可降低HC和和CO排放，并结合推迟喷排放，并结合推迟喷油获得动力经济性能与油获得动力经济性能与NOx排放之间较排放之间较好的折中好的折中(二二) 喷

28、油系统喷油系统t1.使用短油管的单体泵是直列柱使用短油管的单体泵是直列柱塞泵与泵喷嘴之间的良好折中塞泵与泵喷嘴之间的良好折中 t共轨喷油系统，可以较好解决喷油共轨喷油系统，可以较好解决喷油压力随转速降低而降低这个问题压力随转速降低而降低这个问题2. 喷油器喷油器t高性能、低排放的高速柴油机所用高性能、低排放的高速柴油机所用的喷油器，尺寸越来越小，为气缸的喷油器，尺寸越来越小，为气缸盖的优化布置创造了更大的余地：盖的优化布置创造了更大的余地：从从25mm、21mm的的S形喷油器，到形喷油器，到17mm的的P形喷油器，发展到最小的形喷油器，发展到最小的9mm的铅笔形喷油器的铅笔形喷油器 t为了实现

29、先缓后急的燃油喷射率规为了实现先缓后急的燃油喷射率规律，以降低柴油机的律，以降低柴油机的NOx排放和燃烧排放和燃烧噪声，双弹簧喷油器得到应用噪声，双弹簧喷油器得到应用(三三) 气流组织和多气门技术气流组织和多气门技术t柴油机技术的发展趋势是提高喷油压力，降低进气涡流强度，以减小进气柴油机技术的发展趋势是提高喷油压力，降低进气涡流强度，以减小进气（压力）损失，配合多孔数、小孔径喷油器来获得良好的混合气（压力）损失，配合多孔数、小孔径喷油器来获得良好的混合气t4气门技术在小缸径直喷柴油机上成功应用。气门技术在小缸径直喷柴油机上成功应用。进、排气门的总流通截面积进、排气门的总流通截面积大，且喷油器可

30、垂直布置在气缸轴线上大，且喷油器可垂直布置在气缸轴线上6缸、缸、10L排量、排量、4气门增压气门增压重型车用柴油机实现低排放重型车用柴油机实现低排放和高经济性的技术措施和高经济性的技术措施 (四四) 柴油机的排气再循环柴油机的排气再循环t柴油机排气中氧含量比汽油机高，柴油机排气中氧含量比汽油机高，允许并需要较大的允许并需要较大的EGR率来降低率来降低NOx的排放。直喷式柴油机的的排放。直喷式柴油机的EGR率可率可以超过以超过40%，非直喷式可达到，非直喷式可达到25%t柴油机所用柴油机所用EGR系统与汽油机类系统与汽油机类似。在增压柴油机中，再循环废气似。在增压柴油机中，再循环废气一般流到增压

31、器后的进气管中。为一般流到增压器后的进气管中。为防止增压压力大于排气压力时再循防止增压压力大于排气压力时再循环废气的倒流，要在环废气的倒流，要在EGR阀前加一阀前加一个单向阀，以便利用排气脉冲进行个单向阀，以便利用排气脉冲进行EGRt把再循环的废气冷却，采用所谓冷把再循环的废气冷却，采用所谓冷EGR，可以提高降低，可以提高降低NOx排放效果排放效果t为防止柴油机采用为防止柴油机采用EGR后磨损加后磨损加剧，应选用高质量润滑油和低硫柴剧，应选用高质量润滑油和低硫柴油油(五五) 增压增压t提高涡轮增压器的效率可增大空气提高涡轮增压器的效率可增大空气供给量，用比较大的过量空气系数供给量，用比较大的过

32、量空气系数组织燃烧，使尽可能少的燃料缺氧组织燃烧，使尽可能少的燃料缺氧裂解，降低碳烟排放，同时使最高裂解，降低碳烟排放，同时使最高燃烧温度不致过高，抑制燃烧温度不致过高，抑制NOx的增的增加。广泛应用空加。广泛应用空-空中冷器把增压空空中冷器把增压空气温度降到气温度降到50 C左右，可以有效地左右，可以有效地抑制抑制NOx排放排放(六六) 喷油定时喷油定时t控制喷油定时是控制柴油机排放的控制喷油定时是控制柴油机排放的重要手段。保证最佳动力性和经济重要手段。保证最佳动力性和经济性的喷油定时，除了造成较大燃烧性的喷油定时，除了造成较大燃烧噪声外，还导致较高的噪声外，还导致较高的NOx排放。所排放。

33、所以，现代车用柴油机常采用推迟喷以，现代车用柴油机常采用推迟喷油的措施，以改善噪声和油的措施，以改善噪声和NOx排放，排放，但这时往往导致碳烟和微粒排放增但这时往往导致碳烟和微粒排放增加加 7.1 概述概述7.2 污染物的生成机理和主要影响因素污染物的生成机理和主要影响因素7.3 内燃机的排放特性内燃机的排放特性7.4 内燃机的排放控制内燃机的排放控制7.6 低排放燃料低排放燃料7.7 排放测量和排放法规排放测量和排放法规一、三效催化转换器t它的主要化学反应如下：它的主要化学反应如下：2CO + O2 2CO2CO + H2O CO2 + H22CxHy + (2x + 0.5y)O2 yH2

34、O + 2xCO22NO + 2CO 2CO2 + N22NO + 2H2 2H2O + N22CxHy + (2x + 0.5y)NO 0.5yH2O + xCO2 + (x + 0.25y)N2NO + 2.5H2 NH3 + H2Ot三效催化转换器同时净化三种排放物的效果，只有在化学当量燃烧，也就是过量空三效催化转换器同时净化三种排放物的效果，只有在化学当量燃烧，也就是过量空气系数气系数a = 1时才能实现时才能实现t温度对催化剂的转化效率有很大影响。一般称转化效率为温度对催化剂的转化效率有很大影响。一般称转化效率为50%所对应的温度为催化所对应的温度为催化剂的起燃温度。一般三效催化剂对

35、各种污染物的起燃温度在剂的起燃温度。一般三效催化剂对各种污染物的起燃温度在220270 C之间。在发之间。在发动机冷起动与暖机时，催化剂温度很低，净化效能很差动机冷起动与暖机时，催化剂温度很低，净化效能很差t对车用三效催化剂的要求为对车用三效催化剂的要求为起燃温度低；有较高的储氧能力，以补偿起燃温度低；有较高的储氧能力，以补偿a的波动；耐高温，不易热老化；对杂的波动；耐高温，不易热老化；对杂质不敏感，不易中毒；尽量不产生质不敏感，不易中毒；尽量不产生H2S、NH3等物质；成本合理等物质；成本合理 三元催化剂三元催化剂理论空燃比理论空燃比NO 10 12 14 16 18空燃比空燃比COHCCO

36、NOHC氧传感器输出氧传感器输出有三元催化剂有三元催化剂无三元催化剂无三元催化剂理论空燃比理论空燃比 10 12 14 16 空燃比空燃比HCCONO净净化化率率%100708090有无三元催化剂时的排气中CO、HC和NOx浓度的对比三元催化反应器转化效率与空燃比的关系二、柴油机排气微粒捕集器二、柴油机排气微粒捕集器7.1 概述概述7.2 污染物的生成机理和主要影响因素污染物的生成机理和主要影响因素7.3 内燃机的排放特性内燃机的排放特性7.4 内燃机的排放控制内燃机的排放控制7.5 排放后处理排放后处理7.7 排放测量和排放法规排放测量和排放法规第第6节节 低排放燃料低排放燃料一、燃料成分对

37、内燃机排放的影响二、石油燃料的改善三、代用燃料与排放7.1 概述概述7.2 污染物的生成机理和主要影响因素污染物的生成机理和主要影响因素7.3 内燃机的排放特性内燃机的排放特性7.4 内燃机的排放控制内燃机的排放控制7.5 排放后处理排放后处理7.6 低排放燃料低排放燃料第第7节节 排放测量与排放法规排放测量与排放法规一、内燃机排气污染物的测量一、内燃机排气污染物的测量t1. 取样系统取样系统一般排气成分分析仪器都是测量该成一般排气成分分析仪器都是测量该成分在排气中的浓度，然后根据排气流分在排气中的浓度，然后根据排气流量算出该成分的总排放量。这在内燃量算出该成分的总排放量。这在内燃机稳定运转状

38、态下比较容易实现机稳定运转状态下比较容易实现在非稳定状态下，理论上可把所测得在非稳定状态下，理论上可把所测得的浓度曲线和排气流量曲线对时间积的浓度曲线和排气流量曲线对时间积分计算总量，但实际上误差很大分计算总量，但实际上误差很大于是采用了测量平均值的方法来解决于是采用了测量平均值的方法来解决这个问题。最直观的办法就是把一个这个问题。最直观的办法就是把一个标准测试循环中的所有排气收集到气标准测试循环中的所有排气收集到气袋里，然后测量浓度和气量，算出循袋里，然后测量浓度和气量，算出循环的总排放量。这种方法需要很大的环的总排放量。这种方法需要很大的气袋来收集排气，很不方便气袋来收集排气，很不方便现在

39、，世界各国的排放法规都规定用现在，世界各国的排放法规都规定用定容取样（定容取样（CVS）系统取样）系统取样CVS系统的总流量用下列办法之一确系统的总流量用下列办法之一确定定一 是 计 量 一 个 容 积 式 泵 的 总 转 数一 是 计 量 一 个 容 积 式 泵 的 总 转 数（PDP系统），只要泵转速一定，总流系统），只要泵转速一定，总流量就不变量就不变二是让稀释排气流过一个处于临界流二是让稀释排气流过一个处于临界流动状态的文杜里管，只要文杜里管一动状态的文杜里管，只要文杜里管一定，总流量就不变定，总流量就不变 2. 气体成分的测量原理气体成分的测量原理t(1)不分光红外分析仪（不分光红外

40、分析仪（NDIR）t(2)化学发光分析仪（化学发光分析仪（CLD）化学发光分析仪的原理化学发光分析仪的原理1-反应室反应室 2-臭氧发生器臭氧发生器 3-催化转化器催化转化器 4-光电倍增管检测器光电倍增管检测器 5-转换开关转换开关6-信号放大器信号放大器 7-气样入口气样入口8-氧入口氧入口 9-反应室出口反应室出口不分光红外分析不分光红外分析仪的原理仪的原理1-红外光源红外光源2-截光盘截光盘3、8-滤波室滤波室4-参比室参比室5-检测器检测器6-电容器薄膜电容器薄膜7-气样室气样室t(3)氢火焰离子化分析仪（氢火焰离子化分析仪（FID）t(4)气相色谱仪（气相色谱仪（GC）t(5)顺磁

41、分析仪顺磁分析仪氢火焰离子化分析仪氢火焰离子化分析仪1-例子收集器例子收集器 2-燃烧嘴燃烧嘴3-助燃空气入口助燃空气入口4-H2和待测气体入口和待测气体入口5-空气分配栅空气分配栅 6-信号放大器信号放大器气相色谱仪示意图气相色谱仪示意图1-式样注入口式样注入口2-载气入口载气入口3-色谱柱色谱柱4-温控槽温控槽5-检测器检测器6-气体出口气体出口7-色谱图记录仪色谱图记录仪氧顺磁分析仪原理氧顺磁分析仪原理1-环行室环行室2-气样中的氧气样中的氧3-气样气样4-电热丝电热丝5-玻璃管玻璃管6-永久磁铁永久磁铁3. 柴油机排气微粒的测量和分析柴油机排气微粒的测量和分析t(1)微粒的质量测量微粒的质量测量t(2)微粒成分分析微粒成分分析1)热解质量分析法（热解质量分析法（TG）2)索氏萃取法（索氏萃取法（SE）t(3)