汽车排放复习整理

1、汽车排放复习整理有害排放物主要有CO、SO、HC (碳氢化合物十NOX (氮氧化物)、CO2、微粒(铅化物、 黑烟、油雾、有机物)和臭尊为甲锻臼粉)。2 2 CO2的高温离解反应：ZHs的冰燃气反瓯H o2222 H O o 2 H 2 + O2co的生成机理a 1时，CO的排放量都很小。a =1.01.1时，CO的排放量变化较复杂。NO的生成机理 N + OH T NO + H泽尔多维奇链反应在非常浓的混合气中该反应出现,大部分NO在燃烧过程中产生，排气中较少，一般主要考虑燃烧产生的NO。 由表中知：反应速度k1取决于温度，k2虽然和温度关系不大，但是式中的N主要由第一个 反应式产生。所以说

2、NO的产生在很大程度上取决于温度，并与温度成指数关系。NO2的生成机理汽油机长期怠速会产生大量NO2，其余工况可忽略不计。柴油机中NO2多，占到10% 30%。目前产生机理还不透彻，大致认为NO在火焰区可转变为NO2。也会在低速下在排 气管中产生，因为此时排气管在有氧条件下停留较长时间。1、起动工况CO 和 HC：在常温启动时汽油机的转速，进气系统和气缸温度较低，空气流动速度很慢，汽油 很难完全蒸发，较多的汽油沉积在进气系统和气缸壁面上，形成油膜，导致汽油雾化性差， 混合质量不均匀，燃油壁流现象严重，各缸混合气分配不均匀，在低温下，汽油的蒸气压力 下降，难以形成在着火界限可燃的混合气。为了顺利

3、启动，需向汽油机提供很浓的混合气， 这些使得燃烧不完全，CO和HC的排放浓度增加。热启动时由于其较常温起动时进气量少，混合气过浓，CO的峰值高，HC排放低。NO由于启动时混合气过浓和气体温度过低，氧气的缺乏使得NO的排放浓度低，但呈 上升趋势，机体温度慢慢增加。热启动时缸内混合气温度高于常温启动，NO在热启动后大约29秒内高于常温启动。2、加减速工况：一般指节气门增加转矩到最大值，使转速急剧提高。在加速时，汽油喷射发动机由于不需要特别加浓混合气，其排放与相应的各温度工 况相似。减速时，汽油喷射发动机不再供油，进气系统中液态油膜少，因化90和HC排放 低。3、怠速工况：CO和HC排放高，NO排放

4、少。其特点在于转速低，节气门开度小，供油量少，但混合气浓度较高，雾化不良。节 气门开度小，使残余废气相对较多，有的汽油机残余废气系数可达0。35至0。8之间，而 且各缸差别较大，这种情况造成燃烧缓慢，燃烧不完全，甚至因点不着火而出现间断着火现 象.适当提高怠速转速，使进气节流度减小，新鲜空气增加，残余废气相对少，对改善燃烧， 降低CO和HC排放有利。4、暖机：CO和HC排放浓度高，但因燃烧温度不高，NO的排放低。在汽油机启动后，其构成燃烧室的主要零件以及润滑系，冷却系不能立即达到正常工作 温度，需要一个暖机的过程，属于怠速运转。此时采用浓混合气来弥补汽油在进气道和气缸 壁上的冷凝，保证燃烧的稳

5、定，因此，CO和HC排放浓度高，但因燃烧温度不高，NO的 排放低。汽油机燃烧过程：着火延迟、明显燃烧期、补燃期汽油机机内净化的主要措施1大力推广汽油喷射电控系统、2改善点火系统、3开发分层充气及均质稀燃的新型燃烧系 统、4改进进气机构和燃烧室结构、5采用废气再循环控制喷油控制：是发动机ECU的主要控制功能，包括喷油时刻控制和喷油量控制 喷油时刻控制：分为三种：同时喷射，分组喷射和顺序喷射 喷油量控制：即控制喷油器喷射持续时间。（间歇喷射）控制方式有起动喷油控制、运转喷油控制、断油控制和反馈控制等起动时，ECU根据起动装置开关信号和发动机转速（300r/min），判定发动机处于起动状态。 此时由

6、于吸入的空气量少，转速低，转速波动大，空气流量计不能精确检测，所以起动时不 以空气流量计的信号作为喷油量的计算依据，而是按照预先设定的起动程序来进行喷油控 制。ECU将喷油量分为基本喷油量、修正油量、增加油量三个部分氧传感器及三元催化转化器闭环控制：满足欧II标准的必须措施。三元催化转化器装在车辆排气管中的消声器之前，可同时降低排放中的HC、CO、NO。 当空燃比接近理论空燃比时，转化率最高，这是通过氧传感器来实现的。当催化转化器达到 起燃温度后，有害气体通过三原催化转化器时，在贵金属催化剂的作用下，发生氧化和还原 反应，转化为无害气体。冷起动及暖机阶段排放控制冷起动时：由于混合气过浓，HC排

7、放多，且催化剂处于低温状态，造成了很高的 HC排放。因此，冷起动时要对不同温度下的起动初始空燃比进行恰当的标定，以能顺利起 动为原则，混合气浓度一般要低于化油器式发动机。暖机工况：也不宜提供太浓的混合气。起燃温度偏高的催化转化器尚未工作，相对较稀的混合气燃烧后 产生的HC和CO较少，且使排气温度升高，配合推迟点火的方法，有利于催化转化器的迅 速升温，尽快达到起燃温度。但使怠速不稳定，因此需要提高怠速转速。HC和NO的影响：推迟点火：HC和NO的排放减少，因为推迟点火使得燃烧室温度和缸内最高燃烧压力 降低，缩短拉燃烧产物的反应时间。在做功行程后期，燃气温度升高，未燃HC继续燃烧。当负荷一定时，C

8、O的排放只与空燃比有关。但过分推迟点火时间会使CO没来得及氧 化就排出而显著增加。气门重叠角越大，进入气缸的废气量就越多，HC排放增加。气门间隙影响气门重叠角， 气门间隙越大，重叠角就越小，HC、CO排放浓度越低。稀薄燃烧是指用空燃比为18： 1（过量空气系数远远超过1。1的水平）或更稀的混合 气进行燃烧的汽油机。按供给方式可分为均质和非均质两种，目前，分层燃烧作为稀薄燃烧 中的非均质燃烧是实习稀薄燃烧的主要方式和辅助措施。EGR（Exhaust Gas Recirculation）的作用及基本原理作用：废气再循环是控制氮氧化物排放的主要措施。它将汽车发动机排出的一部分废气重新引 入发动机进气

9、系统，与混合气一起燃烧。废气再循环系统能对引入进气系统的废气温度、EGR流量、EGR的作业时刻等进行最 佳控制。有的EGR系统还兼有控制空气、燃油及其相互比例的功能。基本原理：热容量理论废气再循环的控制策略1）由于NO排放量随负荷增加而增加，则EGR量也应随负荷的增加而增加。2）在暖机过程中，冷却水温和进气温度均较低，NO排放浓度也很低，混合气供给不 均匀，为防止EGR破坏燃烧稳定性，起动暖机时不进行EGR。3）怠速、低负荷时NO排放浓度低，为了保证燃烧的稳定性，不进行EGR。4）大负荷、高速时为使汽车的动力性不受影响，此时温度虽高，但氧浓度不足，NO 的生成较少，通常也不进行EGR或减少EG

10、R率。5）为了实现EGR的最佳效果，需要保证再循环的排气在各缸之间分配均匀，即保证 各缸的EGR率一样。增压类型：机械增压、废气涡轮增压、气波增压、符合增压催化反应器是利用催化剂，像滤清器那样通过排气，将尾气中的NOx与废气中的CO、 HC等还原性气体在催化作用下分解为氮气和氧气，而CO和HC在催化作用下充分氧化， 生成CO2和水蒸气催化反应过程冷起动阶段：保证发动机运转平稳的前提下，采用较小的空燃比，较小的点火提前角和较高的暖机转速， 产生较高的排气温度，使催化转化器尽快起燃。怠速工况：把空燃比控制在当量空燃比附近，采用较小的点火提前角和较高的怠速转速，保证排气温 度高于催化器的起燃温度，无

11、催化器的电控系统一般会追求怠速的稳定性和经济性。稳态工况：中小负荷时，要实现空燃比中值和波动的控制，涉及到氧传感器中值电压修正和空燃比波 动频率，幅值的调节；大负荷时，要对空燃比进行加浓，以获得好的动力性，但有催化器时，要兼顾加浓的空燃 比来降低排气温度，以防止催化转化器过热。加减速等工况：涉及到加速变浓、减速变稀和减速断油工况的标定，要兼顾良好的过渡性能和排放性能。特别在减速工况中，更要严格控制失火的现象，以免未燃混合气在催化器中的燃烧引起催化 器过热。柴油燃烧过程：滞燃期、速燃期、缓燃期、后燃期1、未燃烃生成机理（与汽油机相同）1）缸壁激冷效应2）燃烧室缝隙效应3）润滑油膜对燃油蒸气的吸附

12、和解吸4）燃烧室内沉积物的影响5）燃烧不完全（体积淬熄）未燃烃的排放主要是由于混合气形成不良、燃烧组织不好、机油串缸、循环不着火和 燃烧淬灭等原因造成。HC的排放与发动机多种运转因素有关，其中，燃空比的影响最大。后缘氮氧化物的生成机理与排放影响因素1、生成机理：由于捷尔杜维奇链反应(O+N2NO+N； N+O2NO+O)；燃油喷注各区都 有NO生成，NO生成的浓度与局部O和N原子浓度、局部温度、燃烧产物的冷却速度、 滞留时间有关。稀火焰区：NO生成的主要区域。尽管该区的NO在燃烧开始时形成速率很低，但是 该区是燃油喷注最早燃烧的地方，且火源通过后具有最长的滞留时间，使得NO最多。过稀不着火区：

13、燃烧早期不会形成NO,但是在循环后期，喷注的其余部分燃烧以后， 该区气温升高，可能会形成NO。喷注心部和壁面上：燃料燃烧造成温度升高，使得过稀不着火区和稀火焰区的NO浓 度增加；提高喷注心部的火焰温度，此时如果O浓度适当，会产生较大的NO。柴油机的瞬态排放特性起动工况：CO、HC和微粒等有害排放物的排放量比稳态高柴油机减速一一不喷油或只是怠速油量，排放问题不大喷油规律概括：初期缓慢、中期急速、后期快断初期缓慢一一主要是因为初期的喷油速率不能太高，为了减少在滞燃期内形成的可燃混合气 量，降低初期燃烧速率，以达到降低最高燃烧温度和压力升高率，从而抑制NO生成及降低 燃烧噪声。中期急速一一喷油中期采

14、用高喷油压力和高喷油速率以加速扩散燃烧速度，防止生 成大量微粒和降低热效率。后期快断一一喷油后期要迅速结束喷射，以避免在低的喷油压力和喷油速率下燃油 雾化变差，导致燃烧不完全使得HC和微粒的排放增加。各工况要求的EGR率不同。汽油机：大负荷、起动、暖机、怠速和小负荷工况不宜EGR或允许较小的EGR； 中等负荷工况允许采用较大的EGR率。柴油机：高速大负荷、高速小负荷时，由于燃烧阶段所必须的氧气浓度相对减少，助长了碳 烟的排放，故应适当限制EGR率；部分负荷时采用较小的EGR率除可降低NO的排放外，还可改善燃油经济性；低速小负荷时可有较大的EGR率，这是由于柴油机在此时过量空气系数较大，废气 中的含氧量较高，故较大的EGR率不会对发动机的性能产生太大的影响。微粒捕集器过滤机理有：扩散机理、拦截机理、惯性碰撞机理、重力沉淀机理主动再生系统是通过外