第十章发动机的排放与噪声

汽车发动机原理课件,第十章发动机的排放与噪声,目录,第一节发动机排放污染及防治第二节发动机噪声污染及防治,第一节发动机排放污染及防治,一、排放物分类及危害,1.一氧化碳（CO）2.碳氢化合物（HC）3.氮氧化物（NOx）4.微粒,二、排放物产生机理,1.一氧化碳（CO）（1）混合气不均匀（2）不完全燃烧（3）CO2高温裂解（4）排气中HC不完全氧化,2.碳氢化合物（HC）,（1）缝隙效应,（2）淬冷效应（3）不完全燃烧（4）失火（5）油膜和沉积物的吸附效应,3.氮氧化物（NOx）控制NO的基本原则是：1）降低燃烧温度。2）降低混合气中氧的浓度。3）缩短高温燃烧反应滞留时间。,影响NO生成的因素,4.微粒,三、发动机排放污染物净化技术,汽油机排放物净化技术（1）机内净化技术1）改善可燃混合气的燃烧。排气再循环,1进气室；2排气再循环阀；3节气门；4节气门体；5电控单元；6排气真空调节阀；7电控真空开关阀；A废气,EGR率对发动机排放和油耗的影响,恒温进气装置,1进气导流管；2真空控制膜盒；3控制阀；4进气温度传感器；5空气滤清器；6热炉；7冷空气入口；8排气支管；9热空气出口；10热空气管,提高燃油品质,2）改善发动机的燃烧状况推迟点火时间,优化进气系统改善燃烧系统改善冷机状况优化活塞组设计提高压缩比精确控制空然比,（2）机外净化技术1）燃油蒸发（EVAP）排放控制系统,1油箱；2单向阀；3接缓冲器；4控制电磁阀；5节气门；6进气歧管；7真空控制阀；8定量排放孔；9活性炭罐；10油箱盖附真空泄放阀,2）曲轴箱强制通风系统,PCV阀a）PCV阀开度小；b）PCV阀开度大,3）三元催化转换器,1支承环；2波纹网眼环；3支承环；4密封垫,三元催化转换器在使用过程中应注意以下要求：装用催化转换器的发动机只能使用无铅汽油。如果使用加铅汽油，铅覆盖在催化剂表面将使催化剂失效。仅当温度超过250350时，催化转换器才起催化反应。温度较低时，转换器的转化效率急剧下降。因此，催化转换器都安装在温度较高的排气管后面。催化剂与载体的容积必须与发动机排量相匹配，具有足够的强度和抗热冲击性，才能保证对CO、HC和NOx的净化率较高。催化转换器必须配有温度控制装置或旁通管道，避免载体过热烧毁堵塞排气管道。,4）二次空气供给系统,二次空气供给系统控制回路,在下列情况下ECU不给二次空气电磁阀通电：电控燃油喷射系统进入闭环控制。冷却液温度超过规定范围。发动机转速和负荷超过规定值。ECU发现有故障。,2.柴油机排放物净化技术,（1）机内净化技术1）优化进气系统进气组织,a）切向气道及旋流b）螺旋气道及旋流c）纵向滚流d）压缩挤流e）膨胀逆挤流,多气门,四气门与二气门柴油机性能对比四气门二气门,2）优化喷油系统高压喷射。增加喷孔数目，减小喷孔直径。减小压力室容积。推迟喷油。电控高压共轨喷射技术。3）改进燃烧系统燃烧室口径比。燃烧室容积比。燃烧室形状。,不缩口与缩口形燃烧室排放特性对比不缩口形缩口形,4）采用新的燃烧方式低温燃烧技术。,MK燃烧方式对排放的影响,HCCI技术。,PCCI对放热规律的影响,（2）机外净化技术1）氧化催化转换器2）NOx还原催化转换器,SCR系统,3）微粒捕集器（DPF）,a）陶瓷蜂窝载体；b）陶瓷纤维编织物；c）金属纤维编织物,DPF的再生方法有以下几种：电加热再生系统。连续再生系统。,b）连续再生系统,a）电加热再生系统,强制氧化催化再生系统。,1高压共轨喷射系统；2EGR阀；3EGR中冷器；4中冷器；5进气流量计；6VGT；7排气制动；8温度传感器；9一压力传感器；10DPR清洗器；11滤清器；12氧化催化器,4）DPNR装置,a）DPNR系统组成；b）DPNR催化剂截面,5）四元催化转换器,6）低温等离子体技术物理作用。化学作用。,第二节发动机噪声污染及防治,一、燃烧噪声,1.燃烧噪声产生机理2.燃烧噪声的控制策略1）采用隔热活塞以提高燃烧室壁温度，缩短滞燃期，降低空间雾化燃烧系统的直喷式柴油机的燃烧噪声。2）提高压缩比和应用废气再循环技术也可降低柴油机的燃烧噪声。3）采用双弹簧喷油阀实现预喷。4）采用增压。5）燃烧室的选择和设计。6）减小供油提前角。7）共轨喷油系统。8）选用十六烷值高的燃料。,二、机械噪声,1.活塞敲击噪声降低活塞敲击噪声的措施主要有：1）采取活塞销孔偏置。2）采用在活塞裙部开横向隔热槽，活塞销座镶调节钢件，裙部镶钢筒，采用椭圆锥体裙等方式来减小活塞与气缸壁的间隙。3）增加缸套的刚度，不仅可以降低活塞的敲击声，也可以降低因活塞与缸壁摩擦而产生的噪声。为了增加缸套的刚度，可采用增加缸套厚度或带加强筋的方法。4）改进活塞和气缸壁之间的润滑状况，增加活塞敲击缸壁时的阻尼。5）加长活塞裙部和减少活塞环数量。,2.配气机构噪声降低配气机构噪声的措施：1）采用新型函数凸轮轮廓线及对缓冲过渡曲线合理设计，使气门升起和落座时的速度控制在较低值，可有效抑制气门的跳动。2）减少气门间隙可减少摇臂与气门之间的撞击，但不能使气门间隙太小。采用液力挺柱可以从根本上消除气门间隙，降低噪声。近年来还出现了气门液压驱动系统，其噪声更低。3）缩短推杆长度是减轻系统重量、提高刚度的有效措施，顶置式凸轮轴取消了推杆，对减少噪声特别有利。4）良好的润滑能减少摩擦，降低摩擦噪声。,3.传动齿轮噪声降低传动齿轮噪声的措施：1）控制齿轮齿形（如斜齿），提高齿轮加工精度，减小齿轮啮合间隙，即降低齿轮啮合时相互撞击的能量，从而降低齿轮啮合传动噪声。2）采用新材料，如用高阻尼的工程塑料齿轮或夹布胶木齿轮代替原钢制齿轮后，整机噪声降低约0.5dB（A）左右，效果明显。3）合理布置齿轮传动系位置，如将正时齿轮布置在飞轮端，可有效减少曲轴系扭振对齿轮振动的影响。4）采用正时齿形同步带传动代替正时齿轮转动，可明显降低噪声。,三、空气动力噪声,1.风扇噪声风扇噪声的控制策略主要有：1）适当控制风扇转速。2）采用叶片不均匀分布的风扇。3）用塑料风扇代替钢板风扇。4）在车用发动机上采用风扇自动离合器。5）风扇和散热器系统的合理设计。2.进气噪声进气噪声的控制策略主要有：1）合理的设计和选用空气滤清器。2）引进消声措施。,3.排气噪声排气噪声的控制策略：1）从排气系统的设计方面入手，如合理设计排气管的长度与形状，以避免气流产生共振和减少涡流。2）废气涡轮增压器的应用可降低排气噪声，但最有效的方法还是采用高消声技术，使用低功率损耗和宽消声频率范围的排气消声器。,思考与练习：,1.发动机排放污染物有哪些？对人体健康有何影响?2.简述发动机排放污染物中碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化物及微粒的生成机理。3.汽油机排放污染物