第7章发动机排气污染与防治

教学目标与要求掌握发动机有害排放CO、HC、NOx形成的基本原因掌握发动机排气污染机内净化和机外净化的基本途径了解废气再循环装置的基本结构与工作原理了解催化转换器的基本结构与工作原理了解汽油蒸发控制系统的基本结构与工作原理知道发动机排气污染控制的新技术和新方法当前第1页\共有26页\编于星期五\21点自学思考题1、Co、HC、NO2生成机理分别是什么？2、机内净化主要通过哪几方面来实现？原理分别是什么？3、什么是废气再循环？简述结构及工作原理.4、机外净化主要通过哪几方面来实现？原理分别是什么？5、三元催化转化器使用注意事项是什么？当前第2页\共有26页\编于星期五\21点7.1发动机的排气污染7.1.1发动机的排气污染及危害排气（尾气）燃油蒸发NOxHC（约占55%）SO2微粒（铅化物、碳烟等）臭气HC（约占25%）HC（约占20%）发动机排气污染物曲轴箱窜气当前第3页\共有26页\编于星期五\21点7.1.2有害气体产生原因汽车发动机排放污染物的来源有三个：排气、汽油蒸发及曲轴箱窜气。汽油发动机排放源的有害气体相对排放量

当前第4页\共有26页\编于星期五\21点1.CO的生成机理CO是烃燃料燃烧的中间产物。排气中CO主要是在局部缺氧或低温下由于烃的不完全燃烧产生的。在发动机排气中，CO的浓度，基本上取决于空燃比。当前第5页\共有26页\编于星期五\21点2.HC的生成机理HC产生的原因除燃料的不完全燃烧外，缸壁淬冷也是排气中HC的主要来源。HC的排放原理

激冷层的形成

排气初期

排气后期

当前第6页\共有26页\编于星期五\21点3.NOx的生成机理NOx是空气在燃烧室的高温条件下，由氧和氮的反应所形成的，它和其它废气成分不同，不是来自燃料。发动机所排出的NOx，虽含有少量的NO2，但大部分是NO。排气中的NO在大气中氧化成NO2，通常把NO2和NO统称为NOx（氮氧化合物）。返回当前第7页\共有26页\编于星期五\21点7.2发动机排气污染的防治发动机排气污染的控制方法可分为机内净化和机外净化。7．2.1发动机的机内净化

通过改善可燃混合气的品质和燃烧状况，抑制有害气体的产生，使排气中的有害气体成分减至最少，这种方式称为机内净化，是治理汽车发动机排气污染的根本方法。当前第8页\共有26页\编于星期五\21点1.改善发动机的燃烧状况1）从有害气体的生成机理出发，对发动机的燃烧状况本身进行改进，抑制有害气体的产生，使排出的废气尽可能变得无害，采取这种措施，被认为是治理汽车发动机排气污染的根本方法。

2）它是通过配气相位、点火时刻等的优化调整和燃烧室、火花塞等的优化设计配置来达到。当前第9页\共有26页\编于星期五\21点2.改善可燃混合气的品质1）恒温进气空气滤清器恒温进气空气滤清器可以在发动机冷起动之后，向发动机供给热空气。从而既减少了CO和HC的排放，又改善了发动机低温运转性能。

2.废气再循环当前第10页\共有26页\编于星期五\21点（2）废气再循环废气再循环排气再循环（ExhaustGasRecirculation）是改善可燃性混合气的一种方式。其基本原理是：将5%～20%的废气再引入进气管，与新鲜混合气一道进入燃烧室，使最高燃烧温度降低，从而减少NOx的生成量。当前第11页\共有26页\编于星期五\21点废气再循环系统用于降低废气中的氧化氮(NOX)的排出量。氮和氧只有在高温高压条件下才会发生化学反应，发动机燃烧室内的温度和压力满足了上述条件，在强制加速期间更是如此。汽车废气是一种不可燃气体(不含燃料和氧化剂)，在燃烧室内不参与燃烧。废气中的主要成分CO2比热容比较大，所以引入的废气可将燃烧产生的部分热量吸收并带出气缸，并对混合气有一定的稀释作用，因此降低了发动机燃烧的最高温度和氧含量，从而减少了NOx化合物的生成量进入燃烧室的废气量随着发动机转速和负荷的增加而增加。当前第12页\共有26页\编于星期五\21点废气再循环的工作原理1-EGR阀2-EGR电磁阀3-节气门4-水温传感器5-曲轴位置传感器当前第13页\共有26页\编于星期五\21点当前第14页\共有26页\编于星期五\21点EGR阀EGR阀1膜片下部通大气，装有弹簧的另一边为真空室，其真空度由EGR电磁阀2控制。增大真空室的真空度，使膜片克服弹簧力上拱，阀的开度增大，废气再循环量增大。当上部失去真空度时，膜片在弹簧力的作用下向下拱而使阀关闭，阻断废气再循环当前第15页\共有26页\编于星期五\21点当前第16页\共有26页\编于星期五\21点当前第17页\共有26页\编于星期五\21点EGR电磁阀返回当前第18页\共有26页\编于星期五\21点7.2.1发动机的机外净化1.二次空气喷射2.催化转换器3.曲轴箱通风装置4.汽油蒸发控制系统5.柴油机微粒过滤器当前第19页\共有26页\编于星期五\21点1.二次空气喷射新鲜空气喷射到排气门附近，使高温废气和空气接触混合，以使未燃HC、CO进一步燃烧。空气滤清器空气泵防止回火管单向阀空气分配管化油器空气喷管排气门进气管回火防止阀当前第20页\共有26页\编于星期五\21点2.催化转换器催化转换器是利用催化剂的作用，使排气中的有害成分CO、HC和NOx尽量进行化学反应转化为对人体无害的CO2、H2O和N2的一种排气净化装置，也称作催化转化净化器。支承环

波纹网眼环

支承环

密封垫

整体式催化反应器载体

温度传感器

催化转换器1）氧化还原型转换器2）三效催化转换器（14.7）安装在消声器之前，催化剂时直径2-4mm的氧化铝颗粒，在多孔性表面涂有铂，表面积很大，每克150-300平米。返回当前第21页\共有26页\编于星期五\21点3.曲轴箱强制通风装置它由PCV阀及进排气管路组成。发动机工作时，新鲜空气自空气滤清器1经管C和闭式通风口6进入曲轴箱和曲轴箱内窜气混合，从气缸盖罩通入管A，经PCV阀3，被吸入进气管。因此有适量的窜气在气缸内再次燃烧。节气门

PCV阀

进气管

通风管

闭式通风口

曲轴箱

机体通气道

缸盖通气道

空气滤清器

当前第22页\共有26页\编于星期五\21点

4.汽油蒸发控制系统汽油蒸发控制系统的功能是将燃油箱和浮子室内蒸发的汽油蒸气收集和储存在炭罐内，在发动机工作时再将其送入气缸燃烧。当前第23页\共有26页\编于星期五\21点燃油箱

回油管

油气分离器

汽油蒸气管

炭罐

活性炭

滤网

限流阀

汽油蒸气管

真空软管

空气滤清器

浮子室

化油器

进气支管

汽油蒸气管

节流阀当前第24页\共有26页\编于星期五\21点5.柴油机微粒过滤器1-排气支管2-燃油3-电热塞4-过滤器滤芯5-燃烧室6-喷油器返回