第10章发动机的排放与噪声控制ppt课件

1、第10章 发动机的排放与噪声控制 10.1.1发动机排放污染的现状(世界问题 10.1.2 发动机排放污染物的危害 1.一氧化碳-中毒 、死亡2.氮氧化物 危害植物3.碳氢化合物构成光化学烟雾 4.光化学烟雾5.微粒 铅化物(Pb) 、炭烟 10.1 发动机有害排放物的生成及危害10.1.3 发动机排放污染物的生成机理 1.一氧化碳的生成 图10.1 不同空然比下废气中的各成分变化 图10.2混合气浓度对有害气体排放量影响2.氮氧化物的生成 生成NO的影响要素：1)氧的浓度2)温度 3)反响滞留时间 3.碳氢化合物的生成 1)冷激效应 缝隙2)油膜和堆积物吸附 3)火焰淬熄 4)未燃碳氢化合物

2、的氧化 生成HC的渠道：1.在熄灭室中产生2.由曲轴箱窜出3.燃油箱系统蒸发出图10.3熄灭室内缝隙的组成 图10.4 活塞顶环岸缝隙中烃的排出过程 图10.5 压力室构造对HC排放的影响 4.微粒的生成 图10.6熄灭系统中炭烟粒子的构成过程 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、聚合成以炭为主的直径2nm左右的炭烟中心 5. 光化学烟雾 HC与NOx一次污染物的存在，在剧烈阳光照射下，生成O3和PAN光化学烟雾，对人体的呼吸有损伤。10.2 影响汽油机有害排放物生成的主要要素及控制 1.混合气成分 2

3、.点火正时 3.负荷 4.转速 5.过渡工况6.废气再循环 10.2.1 影响要素 1.混合气成分 图10.8 有害排放物浓度与 的关系 图10.9 点火提早角对燃油耗费量和有害排放物的影响 图10.10 气缸内熄灭压力与点火时辰的关系 2.点火正时 3.负荷低负荷或怠速：供浓混合气，CO,HC含量高；中等负荷：经济混合气，CO,HC含量低，但NOx含量高；大负荷与满负荷：较浓混合气，熄灭压力与温度很高，NOx量增多；使CO量添加；4.转速转速添加，促进混合，CO,HC 含量降低；浓混合气时，转速添加，散热时间减少，温度较高，NOx含量添加。 稀混合气时，转速添加，NOx含量减少。5.过渡工况

4、怠速与减速，是HC 生成的主要工况；怠速：熄灭温度比较低，缸内剩余废气比较多，混合器比较浓，导致熄灭恶化，HC量较多。减速，进气歧管真空度较大，使得进气管内堆积的燃料油膜大量蒸发，混合气较浓。其他过渡工况见表10.76.废气再循环EGR 将一部分废气回送熄灭室，利用排气中的气体比热容大的特点，可以抑制熄灭的最高温度，将有利于抑制NOx产生。但EGR率过大，NOx产生下降，但过量空气系数减少，使得动力性差。10.2.2 机内净化技术 1废气再循环降低NOx 图10.11废气再循环系统任务原理 原理和作用：一部分排气经EGR阀还流回进气系统，稀释了新颖混合气中的氧浓度，导致熄灭速度降低，同时还使新

5、颖混合气的比热容提高。两者都呵斥熄灭温度的降低，因此可以抑制NOx的生成。 图10.12 EGR降低NOx的效果 图10.13 EGR于与其他措施合用的效果A仅采用EGR BEGR+加强进气涡流 CEGR+加强进气涡流+双火花塞点火 EGR与其他措施合用的效果2.改良发动机设计 1)冷起动、暖机和怠速 2)紧缩比 3)熄灭系统4)进气系统5)活塞组设计 6)分层稀薄熄灭 图10.14火花塞位置对油耗和HC排放物的影响 1火花塞在熄灭室侧面 2火花塞在熄灭室中心 图10.15四气门和二气门发动机对油耗和HC排放物的影响1二气门发动机2四气门发动机 图10.16稀燃发动机混合气浓度任务极限1采用三

6、效催化转化器=14.7时发动机控制2用稀燃传感器控制发动机3用熄灭压力传感器控制发动机4发动机处于任务极限下运转5任务极限6燃油耗费7发动机运转不稳定3.电子控制燃油放射系统(EFI) 混合气构成的空燃比特性是决议点燃式内燃机性能和排放的关键要素。采用氧传感器闭环控制的EFI方式。4.提高燃油质量 采用辛烷值高的燃油。10.2.3机外净化技术 1.三效催化转化器TWC 图10.17催化转化器构造 随汽油机电子控制燃油放射系统的不断完善和无铅化低硫汽油的燃用，TWC是控制汽车排放最理想和最重要的措施。1外壳 2载体与催化剂 3减振密封衬垫图10.18 过量空气系数对TWC转化效率的影响 在过量空

7、气系数 =1附近，三效催化剂对CO、HC和NOX能同时到达较好的净化效果 2.曲轴箱强迫通风系统 曲轴箱强迫通风系统(PCV3.燃油蒸发控制系统 图10.20燃油蒸发控制系统 1空气滤清器 2控制器 3储气罐 4油箱 5炭罐 6进气管 10.3 影响柴油机有害排放物生成的主要要素及控制 10.3.1柴油机有害排放物生成特点 (1) 未燃HC (2) CO (3) NOx (4)炭烟 (5)醛类 1稀燃火焰熄灭区2稀燃火焰区3油束心部 4油束尾部和后喷部10.3.2影响要素 1.混合气成分图10.22混合气成分与柴油机排放的关系2. 喷油时辰图10.23喷油定时对排放的影响 分隔式熄灭室生成的N

8、Ox、CO、HC和炭烟的排放浓度均低于直喷式，特别是NOx排放浓度普通比直喷式熄灭室的低50左右 。 缘由是，这种熄灭室的熄灭及排放物的生成分两个阶段进展。在喷油开场和熄灭初期，副熄灭室的空燃比较小，氧浓度较低，燃料不能够熄灭完全，从而构成较多的CO及未燃烃。副熄灭室在着火后温度较高，但氧浓度低，对生成NOx仍有不利的影响。主熄灭室内有充足的新颖空气，使来自副熄灭室的CO及HC进一步氧化。高温燃气进入主熄灭室后，温度有所下降，抑制了NOx的生成 3.熄灭室排放比较10.3.3机内净化技术 1.增压中冷技术最现实的方法是添加空气量 2.改良进气系统 1)进气组织 2)多气门 图10.24缸内的各

9、种有组织气流(a)切向进气道及其产生的旋流 (b)螺旋进气道及其产生的旋流 (c)纵向滚流(d)紧缩时的挤流 (e)膨胀时的逆流 图10.25两气门及四气门柴油机性能目的比较图 3.改良喷油系统 1)高压放射 2)推迟喷油提早角 3)减小喷孔直径，添加喷孔数目 4)减小喷嘴压力室容积 5)高压共轨电控燃油放射 三种燃油系统的喷油压力对烟度及性能的影响 实验条件：转速1000r/min， 17， NOx1200106 4.改良熄灭系统 1)熄灭室容积比熄灭室容积对气缸余隙容积之比 2)熄灭室口径比 口径比dk/D小的深熄灭室可在室中产生较强的涡流 3)熄灭室外形 缩口熄灭室曾经取代运用最广直边不

10、缩口的形熄灭室 4) 适当提高紧缩比 图10.27挤流口型与规范型熄灭室的排放特性 不缩口型缩口型图10.28三种熄灭室的烟度及燃油耗费率1-形熄灭室2-四角型熄灭室3-微涡流熄灭室 5.降低机油耗费 6.废气再循环 7.提高燃油质量 10.3.4机外净化技术 主要是降低微粒中的有机可溶成分SOF，但柴油中的硫将影响SOF的降低。图10.29柴油机氧化催化剂运用效果 1.氧化催化转化器图10.30微粒捕集器的过滤资料(a)陶瓷蜂窝载体(b)陶瓷纤维编织物(c)金属线纤维编织物2 .微粒捕集器微粒捕集器也称排气微粒过滤器，用来滤除微粒。3 .柴油机Nox复原催化剂主要去除NOx，方法是用复原剂复

11、原NOx。目前存在的困难：在高浓度氧气氛进展NOx复原，对催化剂要求高。排气问对较低。柴油机排气中含有Sox和微粒，催化剂中毒。常用催化剂：尿素10.4发动机排放法规与测试 10.4.1排放法规 详见板书10.4.2排放物测定 1.实验规范 在底盘测功机上模拟其特定行驶循环，并测定所排出有害物质的量，经过调理测功机可模拟在实践到路上行驶的功率，而用惯性质量模拟汽车质量。欧洲轻型车排放限值 ECE R1504法规 型式认证型实验排放限值 型实验排放限值 图10.31欧洲ECE15工况实验循环 2.排气取样系统 3.测试仪器 1) 不分光红外线分析仪 图10.33NDIR的任务原理 2) 氢火焰离子分析仪 图10.34FID的任务原理 3) 化学发光分析仪 图10.35CLD的任务原理 10.5 发动机