车辆排放净化技术

第五章车辆排放净化措施控制车辆的排放技术车辆排放污染的综合控制

前处理净化机内净化后处理净化排放模型车辆排放的制约因素使用清洁燃料公路环境防污绿化规划合理的道路交通环境加强交通管理和控制交通流车辆排放研究前处理净化

前处理净化，就是对进入发动机燃烧室的燃料与空气作有益于净化的预处理，关于这方面的技术措施主要有废气再循环、燃油掺水、使用低污染燃料、减少汽油中的含铅量、采用能减少有害排放物的化学添加剂等。第五章

车辆排放净化措施前处理净化

前处理净化：1、废气再循环2、燃油掺水3、使用低污染燃料4、减少汽油中的含铅量5、采用能减少有害排放物的化学添加剂等。第五章

车辆排放净化措施废气在循环控制系统（EGR系统）2．EGR控制系统功能将适当的废气重新引入气缸参加燃烧，从而降低气缸的最高温度，以减少NOx的排放量。3.种类：开环控制EGR系统和闭环控制EGR系统。1.定义：废气再循环（ExhaustGasRecycle），简称EGR，是目前控制车用发动机氮氧化合物排放的常用的有效措施。废气再循环

第五章

车辆排放净化措施前处理净化1）开环控制EGR系统主要由EGR阀和EGR电磁阀等组成。原理：EGR阀安装在废气再循环通道中，用以控制废气再循环量。EGR电磁阀安装在通向EGR真空通道中，ECU根据发动机冷却液温度、节气门开度、转速和起动等信号来控制电磁阀的通电或断电。ECU不给EGR电磁阀通电时，控制EGR阀的真空通道接通，EGR阀开启，进行废气再循环；ECU给EGR电磁阀通电时，控制EGR阀的真空度通道被切断，EGR阀关闭，停止废气在循环。EGR率＝[EGR量／（进气量＋EGR量）]×100℅废气再循环

第五章

车辆排放净化措施前处理净化开环控制EGR系统工作原理2）闭环控制EGR系统闭环控制EGR系统，检测实际的EGR率或EGR阀开度作为反馈控制信号，其控制精度更高。结构与开环相比只是在EGR阀上增设一个EGR阀开度传感器控制原理EGR率传感器安装在进气总管中的稳压箱上，新鲜空气经节气门进入稳压箱，参与再循环的废气经EGR电磁阀进入稳压箱，传感器检测稳压箱内气体中的氧浓度，并转换成电信号送给ECU，ECU根据此反馈信号修正EGR电磁阀的开度，使EGR率保持在最佳值。废气再循环

主要作用在于它能够对引入进气系统的废气温度、EGR流量、EGR的作用时刻等实现最佳控制。基本原理实际上是热容量理论的具体应用。作用及基本原理

前处理净化第五章

车辆排放净化措施前处理净化第五章

车辆排放净化措施废气再循环

废气再循环

控制要求

EGR量应随负荷增加而增加在暖机过程中，不进行EGR怠速、低负荷时，不进行EGR大负荷、高速或者油门全开时，不进行EGR加速时，EGR在过渡过程中起作用，加速完成，停止进行前处理净化第五章

车辆排放净化措施废气再循环

基本类型

基本可以分为五种类型。按废气引入孔的位置，可分为在节气门前方的、在节气门后方的；按控制方式分，可分为进气负压控制式、排气背压控制式、进排气压力复合控制式。前处理净化第五章

车辆排放净化技术废气再循环

EGR率对汽油机净化与性能的影响

EGR率对NOX的影响

EGR率对燃油消耗率的影响前处理净化第五章

车辆排放净化技术前处理净化

前处理净化：1、废气再循环2、燃油掺水3、使用低污染燃料4、减少汽油中的含铅量5、采用能减少有害排放物的化学添加剂等。第五章

车辆排放净化技术燃油掺水前处理净化第五章

车辆排放净化技术研究燃油掺水燃烧，已有几十年的历史，其发展过程中曾经几起几落。各国排放法规日趋严格，燃油掺水又重新受到重视，据北京晚报97年8月2日介绍法国埃尔夫石油公司使用添加剂，在汽油中加入15％的水形成乳状液就是新型绿色燃料，可以降低排气污染。燃油掺水前处理净化第五章

车辆排放净化技术王永成－将水变成油(烃),得到水基油（不是在油中搀水）在自来水中加粉装物质(而不是向水基油中加粉装物质),结果自来水就变成了油;证据：元素分析数据(见哈工校长和党委书记给江泽民信的附件),

证明原来的自来水水已经变成了油(烃)。发明永动机燃油掺水前处理净化第五章

车辆排放净化技术燃油掺水后确实可以减少汽车排放的废气中污染物的含量，其机理有多种解释，较成熟的为“微爆”理论和“水煤气反应”理论。这两个理论解释了燃油掺水燃烧既减轻排气污染又节省能源的基本原理。

前处理净化第五章

车辆排放净化技术

－燃油掺水

微爆理论微爆现象苏联人发现较早，通过对单液滴燃烧的高速摄影，看出乳化液在燃烧时每个液滴中包含水滴，当液滴表面的油尚未完全蒸发而温度急剧升高时，其包含水滴温度升高到沸点以上，水蒸气压力超过油壳表面张力和环境压力之和时，使液滴发生“爆炸”，微爆使得雾化更好，微爆后大滴破碎成更细的小滴，急剧增大了与氧气接触面积，加快了燃烧速度，水的蒸发降低了绝热火焰温度，减少了NOx和

SO2

等有毒气体含量；同时抑制了液相的热分解反应，使排气中碳颗粒大大减少，既节省了燃料，又改善了燃烧特性，保护了环境。水在乳状液滴中的存在抑制了碳颗粒的形成，微爆理论获得公认。前处理净化第五章

车辆排放净化技术

－燃油掺水

燃料通过雾化可以成倍地扩大其蒸发表面积，燃料的雾化不仅可以加速燃料的蒸发过程，而且还有利于燃料与空气的混合，保证燃烧的迅速与完全。所以燃料的雾化在整个液体燃料的燃烧过程中起着极其重要的作用，由于“微爆”的发生，数倍地增强了雾化，所以减少了总的燃烧时间，对燃烧过程的好坏有着决定性的影响。

前处理净化第五章

车辆排放净化技术

－燃油掺水

水煤气理论加了水以后

CO和碳还存在水煤气反应：

C+H2O→CO+H2-125.7kj

C+2H2O→CO2+2H2-75.19kj

或综合为

C+2H2O→CO2+2H2

又

2H2+O2→2H2O

这两组化学反应都是吸热反应，分别吸收125.7kj和75.19kj它们所生成的

H2和CO与O2有形成一般的燃烧反应。

2H2+O2→2H2O+467.0kj

2CO+O2→2CO2+246.3kj

这两组反应都是放热反应，而且都生成最终产物H2O和CO2。水煤气反应能促进碳的加速燃烧和完善燃烧，而且是先吸热后放热。这对燃烧过程都是相当有利的。

前处理净化第五章

车辆排放净化技术

－燃油掺水

燃油掺水降低排放燃料掺水后水分蒸发吸收了大量的热量，使火焰最高温度降低，最高温度持续时间缩短，因此，NOx的生成量减少。试验证明，燃料掺水燃烧时的

NOx

排放量不到一半。

燃油掺水后能使教难燃烧的碳先生成较易燃烧的

H2和

CO，最后生成

H2O和

CO。因而CO和碳排放降低。

HC排放降低的原因是掺水后促进了快速燃烧和燃烧中活化体增加，从而促进了HC的燃烧。

前处理净化第五章

车辆排放净化技术

－燃油掺水

燃油并不能真掺水掺水有几种方法：一喷水法

它需要一套高压喷水装置和相应的传动装置，而且，喷入气缸的是雾状的水，有部分呈液态，对气缸润滑不利。另外，其高速适应性差，还要消耗发动机的能量，因而难于推广。

二乳化油法

这种方法又分几种办法

1机械法

2气动法

3超声波法

4乳化剂法

其中乳化剂法又分为：阴离子型

阳离子型

非离子型

两性离子型。

前处理净化第五章

车辆排放净化技术

－燃油掺水

以上各种方式共同的缺点是制造乳化剂时，消耗能量，电能和机械能，同时也会污染环境。它们的成本也是相当大的，相当于汽油的十倍。乳化剂本身也是难燃的物质。最主要的是稳定性差不易保存，搁置时间长不可避免造成分解。发动机冷起动困难。其次是使用中在汽缸内的高温下，水的热分解特别显著，故吸热量相当大。它会过分降低燃烧温度而使燃烧效率下降。所以长期以来也未能推广使用。为了解决上述缺点推出了掺水蒸汽法。

前处理净化第五章

车辆排放净化技术

－燃油掺水

掺水蒸汽法掺水蒸汽法是利用发动机排气余热，把水加热成为水蒸汽，水蒸汽雾化的颗粒比用其它掺水方法的颗粒更小雾化更好。当水蒸汽进入化油器后，气缸盖前的混合室中，水蒸汽、空气和汽油在混合室内混合成均相。均质的可燃混合气，并进入气缸燃烧。这种方法解决了其它掺水方法的缺点，不存在保存问题，不消耗能量。由于预加热减少了吸热过程，而不至于过分降低理论燃烧温度，所以它是燃油掺水燃烧的有竞争能力的方法。

前处理净化第五章

车辆排放净化技术

－燃油掺水

实用型掺水蒸汽法利用超声波水雾发生器将水打碎雾化，再利用排气余热加热成蒸汽进入进气通道混合汽油和空气燃烧，以控制进气温度。在冷车状态下不掺入水蒸汽以便顺利起动。设立真空度控制阀以解决汽车在减速工况、加速工况、怠速工况下，向进气管再补一些水分和空气，以调整空燃比，同时保持不“断火”。前处理净化第五章

车辆排放净化技术

－燃油掺水

掺水蒸汽法在电喷车上的应用电喷车是取用各控制传感器信号经分析再改变喷油量，理论上喷油量时刻处于最佳状态，但是燃烧的基本模式没有改变。烃类的化学成份复杂有些物质难以燃烧，完全无积碳是不可能的，掺水蒸汽法增加了参与燃烧的物质，其化学反应原理同样可以应用在电喷车上。修改电脑程序使其适应燃料掺入水蒸汽的变化，会使电喷车进一步降低排放污染。

掺水蒸汽法可以与三元催化净化器兼容实施，还会增加三元催化净化器的使用寿命。掺水蒸气法可以取代电喷车的废气再循环系统，废气再循环系统和掺水蒸汽的作用是相同的，都是为了降低最高燃烧温度，减少NO的生成。

汽车排放与污染控制第十五讲主讲教师：杨志发学时：16燃油掺水掺水方法

水直接由进气管引入通过专用供水系统，将水直接射入发动机汽缸水与燃油混成乳化材料，通过燃油供给系统，供给发动机使用前处理净化第五章

车辆排放净化技术燃油掺水净化原理

第一种方法最简单第二种方法要增加一套定时供水系统，使发动机结构进一步复杂化了。这两种方法虽然能够降低NOX排放量，但需要经常加水，还会引起机油稀释和机件生锈等问题。第三种方法不但净化功能较好，而且不会增加燃油消耗量，当乳化燃料作为正式商品出售后，使用也很方便；其主要问题是燃料的成本稍高，水在燃油中的颗粒大小与分布的稳定性还不能久贮不变。前处理净化第五章

车辆排放净化技术乳化燃料

乳化燃料由燃油和水另加特定的表面活性剂（乳化剂）经混合后形成。前处理净化

乳化燃料所以有较好的净化特性，是和它的燃烧特点分不开的。在汽油机中，当水在燃油中的颗粒大小与分布情况良好时，水可以使汽油——空气混合气的自燃趋势减弱，有利于提高汽油机的抗爆性能。

乳化燃料的抗爆作用对于汽油机改善燃烧过程是一个可以利用的积极因素。一方面，有利于使发动机的结构和运转参数（如转速、点火提前角和压缩比等）向功率升高和油耗下降的方向转化，使燃烧组织的更好；另一方面，既可以完全避免爆震燃烧时出现的高压、高温，又可以降低非爆震燃烧时的最高温度，使NOX的产生受到抑制。

第五章

车辆排放净化技术燃油掺水前处理净化

前处理净化：1、废气再循环2、燃油掺水3、使用低污染燃料4、减少汽油中的含铅量5、采用能减少有害排放物的化学添加剂等。第五章

车辆排放净化技术1、常规燃料汽油柴油2、LPG3、CNG4、二甲醚5、生物柴油第五章

车辆排放净化技术使用低污染燃料前处理净化常规燃料汽油辛烷值是评定汽油抗爆性的重要指标，同时也是汽油划分标号的标准。目前，国内常见的车用汽油牌号主要有５种：９０＃、９３＃、９５＃、９７＃、９８＃。汽油标号越高，研究法辛烷值和抗爆性就越好，例如９０＃的研究法辛烷值在９０以上、抗爆指数在８５以上，９３＃的研究法辛烷值在９３以上、抗爆指数在８８以上，９７＃的研究法辛烷值在９７以上。辛烷值根据发动机试验方法不同，分为两种：

一种叫研究法辛烷值，英文简称为ＲＯＮ；

一种叫马达法辛烷值，英文简称ＭＯＮ。

还有一种表示方法，是把两种辛烷值的数值相加除以２，即（ＲＯＮ＋ＭＯＮ）／２，称为抗爆指数。

第五章

车辆排放净化技术使用低污染燃料前处理净化汽油由于试验方法不同，同一种汽油用３种方法表示的标号是不同的。例如用研究法测试辛烷值为９３，用马达法测试辛烷值为８３，它们用抗爆指数来表示则为８８。国内加油站常见的９０＃、９３＃汽油，就是用研究法辛烷值。前苏联使用的是马达法，我国７０＃汽油取消前使用的标号也是马达法，如５６＃、６６＃、７０＃汽油。２０世纪８０年代出现９０＃汽油后，开始改为研究法。同一汽油样品，由于马达法测试条件比较苛刻，因此马达法辛烷值比研究法辛烷数值偏低。美国使用的是抗爆指数表示法，通常在美国加油站见到的汽油是８７＃、８９＃、９3＃。常规燃料第五章

车辆排放净化技术使用低污染燃料前处理净化按照压缩比选择使用的汽油标号常规燃料第五章

车辆排放净化技术使用低污染燃料前处理净化柴油划分柴油标号依据凝固点。国内应用的轻柴油按凝固点分：5＃柴油、0＃、－10＃、－20＃、－35＃和－50＃。选用不同标号柴油应主要根据使用时气温，5＃柴油－8℃以上；0＃柴油－8℃至4℃；－10＃－4℃至－5℃时；－20＃－在－5℃至－14℃；－35＃柴油－温在－14℃至－29℃；－50＃柴油－在－29℃至－44℃或者低于该温度时使用。常规燃料第五章

车辆排放净化技术使用低污染燃料前处理净化煉油的主要原理係利用蒸餾方式將原油中不同沸點之碳氫化合物分離

第四节

车辆排放净化措施1.无铅汽油1998年9月2日，国务院通知要求全国使用车用无铅汽油（铅含量小于0.013g/L）2000年1月1日，全国停止生产含铅汽油；2000年7月1日，全国停止使用无铅汽油；《车用无铅汽油标准》GB17930-1999，规定铅含量不大于0.005g/L，即优质无铅汽油，2000年7月1日在北京、上海、广州三大城市执行此标准，2003年1月1日起在全国范围内实施。为增加汽油的辛烷值，过去常用四乙基铅为抗爆剂，推广使用无铅汽油后，使用部分含氧化合物替代，如甲基叔丁基醚（MTBE）和乙基叔丁基醚（ETBE）。2.开发研究洁净能源

1）天然气及液化石油气2）电能3）醇类：甲醇乙醇：掺烧10%乙醇4）氢气5）二甲基醚（DME）使用清洁能源第五章

车辆排放净化技术使用低污染燃料前处理净化使用低污染燃料1、常规燃料汽油柴油2、LPG3、CNG4、二甲醚5、生物柴油第五章

车辆排放净化技术1、液化气含义:

液化石油气是石油产品之一。英文名称liquefiedpetroleumgas，简称LPG。是由炼厂气或天然气(包括油田伴生气)加压、降温、液化得到的一种无色、挥发性气体。由炼厂气所得的液化石油气，主要成分为丙烷（C3H8）、丙烯（C3H6）、丁烷（C4H10）、丁烯（C3H8），同时含有少量戊烷、戊烯和微量硫化合物杂质。由天然气所得的液化气的成分基本不含烯烃。

LPG第五章

车辆排放净化技术使用低污染燃料前处理净化LPG与其他燃料比较，具有以下独特的优点:

①污染少。LPG是由C3（碳三）、C4（碳四）组成的碳氢化合物，可以全部燃烧，无粉尘。②发热量高。同样重量LPG的发热量LPG的发热量相当于煤的2倍，液态发热量为45185～45980kJ/M3。③易于运输。LPG在常温常压下是气体，在一定的压力下或冷冻到一定温度可以液化为液体，可用火车（或汽车）槽车、LPG船在陆上和水上运输。④压力稳定。LPG管道用户灶前压力不变，用户使用方便。⑤储存设备简单，供应方式灵活。

LPG经过高压可液化（8个大气压）气站用LPG储罐储存，又可装在气瓶里供用户使用，也可通过配气站和供应管网，实行管道供气。

LPG第五章

车辆排放净化技术使用低污染燃料前处理净化LPG第五章

车辆排放净化技术使用低污染燃料前处理净化使用低污染燃料1、常规燃料汽油柴油2、LPG3、CNG4、二甲醚5、生物柴油第四节

车辆排放净化措施石油

分成原油与天然气体在地表能以液态产出为原油

以气态产出为天然氣。

CNG第五章

车辆排放净化技术使用低污染燃料前处理净化

天然气特性可燃性气体

主要成分：甲烷－无色无臭（避免泄漏无法察觉添加微量臭剂）天然气冷冻至摄氏162度以下形成液体的液化天然气LNG（越洋运输）。

CNG第五章

车辆排放净化技术使用低污染燃料前处理净化LPG、CNG双燃料汽车LPG、CNG两用燃料汽车CNG第五章

车辆排放净化技术使用低污染燃料前处理净化使用低污染燃料1、常规燃料汽油柴油2、LPG3、CNG4、二甲醚5、生物柴油第四节

车辆排放净化措施国外从1995年开始研究二甲醚，我国二甲醚燃料发动机研究几乎与国际同步。上海交大－二甲醚燃料特性的发动机系统。十五国家科技攻关计划“清洁汽车行动计划”项目柴油机大型客车大都可改装使用二甲醚发动机，费用约1万元，大规模生产二甲醚的成本与柴油相差大致相当。

二甲醚是一种无毒含氧燃料，常温常压下为气态，在5个大气压下就可实现液化。这种气体能从煤、煤层气、天然气甚至生活垃圾里提取，在燃烧过程中几乎没有污染。二甲醚第五章

车辆排放净化技术使用低污染燃料前处理净化使用低污染燃料1、常规燃料汽油柴油2、LPG3、CNG4、二甲醚5、生物柴油第四节

车辆排放净化措施生物柴油清洁的可再生能源优质的石油柴油代用品以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料林木果实、工程微藻等油料水生植物以及动物油脂、废餐饮油等为原料“绿色能源”对经济可持续发展能源替代减轻环境压力控制城市大气污染生物柴油第五章

车辆排放净化技术使用低污染燃料前处理净化柴油分子是由15个左右碳链组成植物油分子一般由14-18个碳链组成与柴油分子中碳数相近。按化学成分分析，生物柴油燃料是一种高脂酸甲烷，它是通过以不饱和油酸C18为主要成分的甘油脂分解而获得的.生物柴油第五章

车辆排放净化技术使用低污染燃料前处理净化与普通柴油相比生物柴油具有8个性能：

1.具有优良的环保特性:硫含量低，二氧化硫和硫化物排放可减少约30%(有催化剂时为70%)；不含对环境会造成污染的芳香族烷烃，因而废气对人体损害低于柴油。检测表明:与普通柴油相比，其可降低90%的空气毒性，降低94%的患癌率；由于生物柴油含氧量高，使其燃烧时排烟少，一氧化碳的排放与柴油相比减少约10%(有催化剂时为95%)；生物柴油的生物降解性高。

2.具有较好的低温发动机启动性能。无添加剂冷滤点达-20℃。

3.具有较好润滑性能。喷油泵、缸体和连杆磨损率低，使用寿命长。生物柴油第五章

车辆排放净化技术使用低污染燃料前处理净化4.具有较好的安全性能。由于闪点高，不属于危险品。运输、储存、使用方面安全性。5.具有良好的燃料性能。十六烷值高，使其燃烧性好于柴油，燃烧残留物呈微酸性，使催化剂和发动机机油的使用寿命加长。6.具有可再生性能。通过农业和生物科学，可供应量不会枯竭。7.无须改动柴油机，可直接添加使用，同时无需另添设加油设备、储存设备。8.以一定比例与柴油调和，降低油耗、提高动力性，降低污染。生物柴油第五章

车辆排放净化技术使用低污染燃料前处理净化由于生物柴油燃烧时排放的二氧化碳远低于该植物生长过程中所吸收的二氧化碳改善全球变暖生物柴油是一种真正的绿色柴油

生物柴油第五章

车辆排放净化技术使用低污染燃料前处理净化使用低污染燃料第五章

车辆排放净化技术前处理净化

所谓机内净化，就是从有害排放物的生成机理出发，在燃烧室内部对有害排放物的生成反应予以最大限度的限制，而对他们的消失反应则尽量提供有利的条件，进而从根本上达到减少排放污染的目的。采用进净化措施，被公认为治理车用汽油机排放污染的治本之举。机内净化第五章

车辆排放净化技术积极开发分层充气及匀质稀燃的新型燃料系统大力推广电子控制汽油喷射新技术混和气调制和空燃比控制采用新的带电脑控制的电子点火和高能点火系统选用结构紧凑和面容比较小的燃烧室机内净化经常采用的措施第五章

车辆排放净化技术分层充气燃烧系统

分层充气燃烧系统于20世纪50年代开始研究、70年代问世的，是汽油机燃烧系统的一个重要发展，它具有非均质稀燃的特点，可以燃用空然比18：1或更稀的混合气，是提高发动机性能和改善排气污染引人瞩目的一种方案。

分层充气燃烧的基本构想是依靠进气涡流作用或采用机械方法，是进入气缸的混合气浓度由浓到稀逐步过渡，有组织的分成各个层次。

发展状况和原理机内净化第五章

车辆排放净化技术分层充气燃烧系统

以德士古（TexacoControlledCombustionSystem）型为代表的能使用多种燃料的直喷燃烧系统机内净化第五章

车辆排放净化技术分层充气燃烧系统

2.以福特Proco（ProgrammedCombustionProcess）型为代表的用火焰速度控制燃烧的统一室式燃烧系统机内净化第五章

车辆排放净化技术分层充气燃烧系统

机内净化3.以本田CVCC(CompoundVertexControlledCombustion)行为代表的分隔室式复合涡流控制燃烧系统第五章

车辆排放净化技术4.以大众汽车公司的PCI(PreChamberInjection)型为代表的欲燃室喷油燃烧系统分层充气燃烧系统

机内净化第五章

车辆排放净化技术分层充气燃烧系统

5.以三菱公司为代表的滚流（Tumble）分层燃烧系统三气门MVV汽油机滚流分层示意图机内净化第五章

车辆排放净化技术均质稀燃技术均质稀燃技术是在对现有发动机不做较大变动、不采用分层充气条件下，通过改善混合气的制备和分配，合理组织工作工程，以实现燃烧稀混合气的另一种新技术。它是使混合气在空燃比20：1左右的稀薄状态下进行稳定燃烧，以同时减少NOX、HC、CO的排放量，是均质稀燃实现净化的重要目标。如能在研究解决稀燃稳定性的同时，还能注意提高燃速，就不会使等容压力因燃烧缓慢而降低，就可以提高燃料经济性。因此，目前开发的一些均质燃烧方式，都兼顾了稳定燃烧和快速燃烧两个方面。机内净化第五章

车辆排放净化技术

稀薄燃烧系统是1984年投入使用的，其目的是改善燃料的经济性，并保持有害气体的排放水平低于许可极限。在理论空燃比下可以通过三效催化剂大幅度降低NOX的排放量。但是在比理论空燃比更稀的空燃比下，由于此时在排气中存在大量的氧气，不发生NOX的还原反应，所以在发动机内产生的NOX原封不动排出。发动机产生的NOX量在空燃比为16左右时最多，再稀就逐渐降低，所以增加空燃比能够降低NOX排放水平，并在贫油区（A/F>20）得到一低于许可极限的排放值，但是过分增加空燃比会引起发动机熄火，导致发动机转矩的明显波动和驱动能力的恶化，因此，必须使用扭矩变动允许界限附近的稀空燃比。综上所述，在稀燃系统中首要的问题是如何将空燃比精密地控制在油耗最佳，而且满足NOX排放量和扭矩变动要求的很窄的范围内，采用方法之一用排气氧传感器。改善雾化效果，精确控制空燃比

混合气的数量、质量以及各气缸分配均匀性等指标，特别是混合气的空燃比，除了直接影响发动机的动力、经济性外，也是影响排放性能的决定性的因素。因此，改善雾化效果和燃油分配，对空燃比进行准确地控制，不仅是传统内燃机实现排气净化的需要，也是稀燃发动机和EGR发动机稳定燃烧的需要。机内净化第五章

车辆排放净化技术改善雾化，精确控制空燃比

措施起动和冷态运转时混合气控制控制阻风门开度控制节气门开度采用辅助燃料供给装置调解进气温度怠速时混合气控制减速时混合气控制进行EGR时的混合气控制采用燃油电控喷射系统机内净化第五章

车辆排放净化技术汽油喷射机内净化第五章

车辆排放净化技术改进汽油机点火系统

对点火系统性能参数实现最佳调节改革现有的点火系统采用电子点火系统机内净化第五章

车辆排放净化技术其他机内净化措施

采用多气门结构缩小汽油机挤气间隙区

汽缸内的涡流和挤流是通过进气系统和燃烧室等产生的。挤气紊流强度取决于压缩挤气方式，影响挤气紊流强度的主要因素是挤气间隙的大小。资料表明，最佳的挤气间隙为0．6—0．7mm，最大不超过1．5mm。国产发动机的挤气间隙在制造时未超过最大值，但比最佳值稍大。调整气缸垫进行调整。

合理选择发动机常用工况机内净化第五章

车辆排放净化技术汽油机机内净化技术汽油机

降低排放、提高热效率的关键：精确控制空燃比

一、电子控制燃油喷射系统电子化油器

燃油喷射系统EFI（electronicfuelinjectionsystem）第五章

车辆排放净化技术机内净化汽油机机内净化技术第五章

车辆排放净化技术机内净化EFI的基础：计算机技术和测试技术1995年以后，美国几乎100％采用EFI系统，多点喷射汽车排放与污染控制第十六讲主讲教师：杨志发学时：16

1）满足各工况对空燃比和点火提前角的不同要求，

2）各缸混合气分配均匀性好（多点）

3）取消喉管，减少节流损失；取消了进气加热措施，进气密度大，提高了充气效率1、电控燃油喷射系统的优点

4）改善加速性

5）闭环控制，满足三效催化剂对空燃比的严格要求

6）压力喷射，改善了雾化质量汽油机机内净化技术第五章

车辆排放净化技术机内净化2、分类按喷射系统执行机构分：（a）多点喷射：每个汽缸盖上安装一个喷油器，直接将然油喷到进气道内进气门前方；（b）单点喷射：喷油器安装在节气门前的区段内（原化油器位置），燃油喷入后与空气流混合并随之进入进气支管内。SPI(singlePointInjection)TBI(throttleBodyInjection)汽油机机内净化技术第五章

车辆排放净化技术机内净化按喷射位置分

a）缸内喷射：与柴油机供给系相似，将汽油通过高压直接喷入汽缸，但由于汽油粘度低，要形成4KPａ的高压相当困难，不仅制造成本高，且可靠性差，但效果较好，故目前二冲程汽油机才用缸内喷射；亦可用于稀薄燃烧的汽油机。

b）缸外喷射：分为：喷油器在节气门上方，单点喷射；喷油器在进气管上，多点喷射；四冲程发动机多用此法汽油机机内净化技术第五章

车辆排放净化技术机内净化按控制方式分

a）开环控制

b）闭环控制汽油机机内净化技术第五章

车辆排放净化技术机内净化3、单点式电控汽油喷射系统

单点式电控汽油喷射系统又称节气门汽油喷射系统或中央喷射系统，它是在多点式电控汽油喷射系统的基础上发展起来的，其主要特点是在节气门上方的进气道中，使用一个电磁喷油器（缸数较多的也可以用两个），将燃油直接喷入进气气流中，在结构布置上与电控化油器相似。汽油机机内净化技术第五章

车辆排放净化技术机内净化图3.4单点喷射系统示意图图3.5单点喷射系统结构图

典型的单点式电控汽油喷射系统有美国通用汽车公司（GM）的TBI（节气门）系统、美国福特（FORD）公司的CFI（中央喷射）系统和日本三菱公司的ECI（电控喷射）系统以及日本丰田公司的CI（电控喷射）等。汽油机机内净化技术第五章

车辆排放净化技术机内净化1985年又出现了一种新型低压单点式电控汽油喷射系统。其喷油压力仅为0.1MPａ，这种低压喷射，不仅降低了电动汽油泵、电磁喷油器等部件的制造精度和成本，还提高了系统工作的可靠性。尽管从整体上看其使用性能比多点式电控汽油喷射系统略差一些，但明显优于电控化油器，当时在中低档轿车和微型轿车上应用较广泛。汽油机机内净化技术第五章

车辆排放净化技术机内净化

该系统只有一个电磁喷油器，装在节气门上方的进气管中，喷油压力为0.1MPａ。此外，该系统有装空气计量计与不装空气计量计两种。前者吸入的空气量由空气流量计的信号与发动机转速信号确定；后者吸入的空气量由当时的节气门位置与发动机转速确定。单点式电控汽油喷射系统也分为供油系统、供气系统、电控系统三部分。供油系统包括：设置于燃油箱中的电动汽油泵、燃油；滤清器、压力调节器及电磁喷油器等；供气系统包括：空气滤清器、空气计量计、节气门体、进排气歧管等；电控系统包括：各类传感器及电控器件等。汽油机机内净化技术第五章

车辆排放净化技术机内净化汽油机机内净化技术第五章

车辆排放净化技术机内净化4、电控汽油喷射系统汽油机机内净化技术第五章

车辆排放净化技术机内净化4、电控汽油喷射系统5、喷油器的构造及分类汽油机机内净化技术第五章

车辆排放净化技术机内净化6、喷油喷射时间的控制多点电控喷射，分成同时喷射、多组喷射和独立喷射汽油机机内净化技术第五章

车辆排放净化技术机内净化汽油机机内净化技术第五章

车辆排放净化技术机内净化6、喷油喷射时间的控制6、喷油喷射时间的控制汽油机机内净化技术第五章

车辆排放净化技术机内净化6、喷油喷射时间的控制汽油机机内净化技术第五章

车辆排放净化技术机内净化后处理净化

后处理净化技术：三元催化剂空气喷射热反应器微粒捕捉第五章

车辆排放净化技术（1）三元催化剂(TWC－Three-WayCatalyst

)2、运行：催化剂转换器由一个铝载体，组成载体上涂有催化剂（活性金属），例如铂和钯，它被封装在一个热阻钢壳中。催化材料利用残余的氧气将HC、CO以及NOX

(在某些情况下)转换成无危害性的物质。1、功能：三元催化剂减少氮氧化合物(NOX)、HC和CO的含量，并将它们转化成氮气、水和二氧化碳。后处理净化

第五章

车辆排放净化技术三元催化3、影响TWC转换效率的因素

影响最大的是混合气浓度和排气温度。只有在理论空燃比14.7附近，三元催化转化器的转化效率最佳，若A/F比稍向贫燃方向偏移就使NOX的还原率明显下降；反之，若稍偏向富燃方向，氧化HC和CO的能力也大大减弱，所以必须在通往催化转换器的尾气管内安装氧传感器，将反馈信号通过闭环回路传递给ECU，来精确控制A/F，使其在理论空燃比附近，提高三元催化效率，实现减少污染的目的。

发动机的排气温度过高（815℃以上），TWC转换效率将明显下降。

后处理净化

第五章

车辆排放净化技术三元催化4、氧传感器氧传感器安置在发动机排气管或排气尾管中，用于测量发动机排气中的剩余氧气浓度，由于排气中的氧气浓度由发动机进气过量空气系数λ决定，故该传感器也称为λ传感器。

大气中的氧分是稳定的，而排气中的余氧量完全取决于供给发动机的混和气成分与燃烧。发动机运行时若供给的是稀混和气体λ>1，必然在燃烧后的排气中有较多的剩氧，即使是在供给较浓的混和气在燃烧后，也会有一定的剩氧，例如在λ＝0·95时，可能有0.2%~0.3%容积的剩氧。根据这个关系就可以用排气中的氧分量作为计算混和气空燃比的一个量度。常用的氧传感器是二氧化锆与氧化钛传感器。后处理净化

第五章

车辆排放净化技术三元催化

这种转化器采用沉积在面容比很大的载体表面上的催化剂作为触媒物质，让发动机排出的气体在其中通过，使消除未燃烃和一氧化碳的氧化反应能在较低的温下更快地发生，使排气中的HC和CO的一举或大部分能与排气中残留的氧或者另外供给的二次空气中的氧化合，生成无害的CO2和H2O，从而使排气得以净化。这种转化器既可用于汽油机，也可用于柴油机。用于汽油机时需引入二次空气。以加强氧化作用，而用于柴油机时，不需引入二次空气。

后处理净化

第五章

车辆排放净化技术氧化催化转化器柴油机工作在富氧的环境下，不适宜采用三元催化器，这里采用氧催化转化器。氧催化转化器是一个圆筒形的陶瓷载体，中间有许多细长的通道，可以大大增加陶瓷载体内部的表面积。活性催化材料是用真空金属化的方法加到陶瓷表面的，有害物质与催化材料接触时就会被转化。在氧催化转化器中，大约80%未燃烧或部分燃烧的HC被转化成水蒸气和CO2，有害的CO被转化成CO2，氮氧化物NOx不能被氧传感器转化，因此采用废气再循环的方法减少NOx排放。后处理净化

第五章

车辆排放净化技术氧化催化转化器还原催化转化器和三效催化转化器车用三效催化转化器主要由载体、催化剂和壳体组成。其中载体和催化剂是转化器的关键部分,对转化器的性能起决定作用,而壳体的外形设计、转化器在排气管中的安装位置等对转化器性能的影响也不可小觑。缸内汽油直喷发动机尾气净化装置图

后处理净化

第五章

车辆排放净化技术载体

载体是一种多孔、耐热的固体物质。它是三效催化剂的骨架,不仅可以改善催化剂的机械强度和导热性能,而且可以防止催化剂因局部过热引起烧结。载体从形状上可分为颗粒状载体和整体式载体。颗粒状载体呈小球形,其材质为活性氧化铝(也可添加其他氧化物如ZrO2二氧化锆),整体式载体为蜂窝状,其材质为陶瓷或金属合金。颗粒状的活性Al2O3载体由于其起燃慢、气体流通性能差等缺点,近年来基本上已被整体式载体取代。

后处理净化

第五章

车辆排放净化技术催化转化器载体

在三效催化转化器载体材料中,目前得到广泛应用的是蜂窝陶瓷载体。

表1比较了金属载体和陶瓷蜂窝载体的部分性能,从中可以发现金属载体具有起燃快和抗振动性能好等优点,但同时也存在制造工艺复杂、成本较高和抗高温氧化性较差等缺点,限制了金属载体的广泛应用。

目前,摩托车和助动车用催化转化器专门使用金属载体,一些汽车也采用载体为金属的前置催化转化器以降低冷启动排放。后处理净化

第五章

车辆排放净化技术催化转化器三效催化剂

催化剂是转化器的主体,它直接决定着汽车尾气的净化效果。近年来,三效催化剂的研究取得了很大的进展。贵金属催化剂稀土催化剂贵金属三效催化剂以蜂窝状堇青石为载体,以γ-Al2O3为洗涂层,贵金属铂Pt、铑Rh、钯Pd为活性组分,以铈Ce、镧La、钡Ba等元素为助剂,通过浸渍方法制成。包括稀土-贱金属复合氧化物催化剂、稀土-贱金属-微量贵金属催化剂后处理净化

第五章

车辆排放净化技术催化转化器三效催化剂研究热点

1.提高前置催化剂的高温稳定性及活性;2.研制富氧条件下能有效去除NOx的三效催化剂。后处理净化

第五章

车辆排放净化