第7章发动机排气污染与防治1201

1、l7.1 7.1 发动机的排气污染发动机的排气污染 l7.2 7.2 防治防治 2 教学目标与要求教学目标与要求 l 掌握发动机有害排放掌握发动机有害排放COCO、HCHC、NOxNOx形成的基本原形成的基本原 因因 l 掌握发动机排气污染机内净化和机外净化的基本掌握发动机排气污染机内净化和机外净化的基本 途径途径 l 了解废气再循环装置的基本结构与工作原理了解废气再循环装置的基本结构与工作原理 l 了解催化转换器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 l 了解汽油蒸发控制系统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 l 知道发动机排气污染控制的新技术和新方

2、法知道发动机排气污染控制的新技术和新方法 l1 1、CoCo、HCHC、NO2NO2生成机理分别是什么？生成机理分别是什么？ l2 2、机内净化主要通过哪几方面来实现？、机内净化主要通过哪几方面来实现？ 原理分别是什么？原理分别是什么？ l3 3、什么是废气再循环？简述结构及工作、什么是废气再循环？简述结构及工作 原理原理. . l4 4、机外净化主要通过哪几方面来实现？、机外净化主要通过哪几方面来实现？ 原理分别是什么？原理分别是什么？ l5 5、三元催化转化器使用注意事项是什么、三元催化转化器使用注意事项是什么 ？ 4 7.1.1 7.1.1 发动机的排气污染及危害发动机的排气污染及危害

3、排气（尾气排气（尾气） 燃油蒸发燃油蒸发 NOx HC（约占（约占55%） SO2 微粒（铅化物、碳烟等）微粒（铅化物、碳烟等） 臭气臭气 HC（约占（约占25%） HC（约占（约占20%） 发动机排气污染物发动机排气污染物 曲轴箱窜曲轴箱窜气气 5 l 汽车发动机排放污染物的来源有三个：排气、汽油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。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汽油发动机排放源的有害气体相对排放量 6 lCOCO是烃燃料燃烧的中间产物。排气是烃燃料燃烧的中间产物。排气 中中COCO主要是在局部缺氧或低温下由主要是在局部缺氧或低温下由 于烃

4、的不完全燃烧产生的。于烃的不完全燃烧产生的。 l在发动机排气中，在发动机排气中，COCO的浓度，基本的浓度，基本 上取决于空燃比。上取决于空燃比。 7 lHCHC产生的原因除燃料的不完全燃烧外，产生的原因除燃料的不完全燃烧外， 缸壁淬冷也是排气中缸壁淬冷也是排气中HCHC的主要来源。的主要来源。 HC的排放原理的排放原理 激冷层的形成激冷层的形成 排气初期排气初期 排气后期排气后期 8 lNONOx x是空气在燃烧室的高温条件下，由氧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。发动机所排出分不同，不是来自燃料。发

5、动机所排出 的的NONOx x，虽含有少量的，虽含有少量的NONO2 2，但大部分是，但大部分是NONO。 排气中的排气中的NONO在大气中氧化成在大气中氧化成NONO2 2，通常把，通常把 NONO2 2和和NONO统称为统称为NONOx x（氮氧化合物）。（氮氧化合物）。 返回返回 9 l发动机排气污染的控制方法可分为机内净发动机排气污染的控制方法可分为机内净 化和机外净化。化和机外净化。 7 72.1 2.1 发动机的机内净化发动机的机内净化 l通过改善可燃混合气的品质和燃烧状况，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，使排气中的有害气抑制有害气体的产生，使排气中的有害

6、气 体成分减至最少，这种方式称为机内净化，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。是治理汽车发动机排气污染的根本方法。 10 1 1）从有害气体的生成机理出发，对发动）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。车发动机排气污染的根本方法。 2 2）它是通过配气相位、点火时刻等的优）它是通过配气相位、点火时刻等的优 化调整和燃烧室、火

7、花塞等的优化设计化调整和燃烧室、火花塞等的优化设计 配置来达到。配置来达到。 11 1 1）恒温进气空气滤清器）恒温进气空气滤清器 l恒温进气空气滤清器可以在发动机冷起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。从而既动之后，向发动机供给热空气。从而既 减少了减少了COCO和和HCHC的排放，又改善了发动机的排放，又改善了发动机 低温运转性能。低温运转性能。 2.2.废气再循环废气再循环 12 l废气再循环排气再循环（废气再循环排气再循环（Exhaust Exhaust Gas RecirculationGas Recirculation）是改善可燃）是改善可燃 性混合气的

8、一种方式。其基本原理性混合气的一种方式。其基本原理 是：将是：将5%5%20%20%的废气再引入进气的废气再引入进气 管，与新鲜混合气一道进入燃烧室，管，与新鲜混合气一道进入燃烧室， 使最高燃烧温度降低，从而减少使最高燃烧温度降低，从而减少NONOx x 的生成量。的生成量。 l 废气再循环系统用于降低废气中的氧化氮废气再循环系统用于降低废气中的氧化氮(NOX)(NOX) 的排出量。的排出量。 l 氮和氧只有在高温高压条件下才会发生化学反应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，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。

9、，在强制加速期间更是如此。 l 汽车废气是一种不可燃气体汽车废气是一种不可燃气体( (不含燃料和氧化剂不含燃料和氧化剂) ) ，在燃烧室内不参与燃烧。废气中的主要成分，在燃烧室内不参与燃烧。废气中的主要成分 CO2CO2比热容比较大，所以引入的废气可将燃烧产比热容比较大，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，从而减少了度和氧含量，从而减少了NOxNOx化合物的生成量化合物的生成量 l 进入燃烧室的废气量随着发动机转速和负荷的

10、增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。加而增加。 14 1- EGR1- EGR阀阀 2-EGR2-EGR电磁阀电磁阀 3-3-节气门节气门 4-4-水温传水温传 感器感器 5-5-曲轴位置传感器曲轴位置传感器 l EGREGR阀阀1 1膜片下部通大气膜片下部通大气 ，装有弹簧的另一边为，装有弹簧的另一边为 真空室，其真空度由真空室，其真空度由EGREGR 电磁阀电磁阀2 2控制。增大真空控制。增大真空 室的真空度，使膜片克室的真空度，使膜片克 服弹簧力上拱，阀的开服弹簧力上拱，阀的开 度增大，废气再循环量度增大，废气再循环量 增大。当上部失去真空增大。当上部失去真空 度时，

11、膜片在弹簧力的度时，膜片在弹簧力的 作用下向下拱而使阀关作用下向下拱而使阀关 闭，阻断废气再循环闭，阻断废气再循环 返回返回 20 1.1.二次空气喷射二次空气喷射 2.2.催化转换器催化转换器 3.3.曲轴箱通风装置曲轴箱通风装置 4.4.汽油蒸发控制系统汽油蒸发控制系统 5.5.柴油机微粒过滤器柴油机微粒过滤器 21 l新鲜空气喷射新鲜空气喷射 到排气门附近，到排气门附近， 使高温废气和使高温废气和 空气接触混合，空气接触混合， 以使未燃以使未燃HCHC、 COCO进一步燃烧。进一步燃烧。 空气滤清器空气滤清器 空气泵空气泵 防止回火管防止回火管 单向阀单向阀 空气分配管空气分配管 化油器

12、化油器 空气喷管空气喷管 排气门排气门 进气管进气管 回火防止阀回火防止阀 22 l 催化转换器是利用催化剂的作用，使排气中的有害催化转换器是利用催化剂的作用，使排气中的有害 成分成分COCO、HCHC和和NONOx x尽量进行化学反应转化为对人体无尽量进行化学反应转化为对人体无 害的害的COCO2 2、H H2 2O O和和N N2 2的一种排气净化装置，也称作催化的一种排气净化装置，也称作催化 转化净化器。转化净化器。 支承环支承环 波纹网眼环波纹网眼环 支承环支承环 密封垫密封垫 整体式催化反整体式催化反 应器载体应器载体 温度传感器温度传感器 催化转换器催化转换器 1 1）氧化还原型转

13、换器）氧化还原型转换器 2 2）三效催化转换器（）三效催化转换器（14.714.7） 安装在消声器之前，催安装在消声器之前，催 化剂时直径化剂时直径2-4mm2-4mm的氧化的氧化 铝颗粒，在多孔性表面铝颗粒，在多孔性表面 涂有铂，表面积很大，涂有铂，表面积很大， 每克每克150-300150-300平米。平米。 返回返回 23 l 它由它由PCVPCV阀及进排气阀及进排气 管路组成。发动机工管路组成。发动机工 作时，新鲜空气自空作时，新鲜空气自空 气滤清器气滤清器1 1经管经管C C和闭和闭 式通风口式通风口6 6进入曲轴进入曲轴 箱和曲轴箱内窜气混箱和曲轴箱内窜气混 合，从气缸盖罩通入合，

14、从气缸盖罩通入 管管A A，经，经PCVPCV阀阀3 3，被，被 吸入进气管。因此有吸入进气管。因此有 适量的窜气在气缸内适量的窜气在气缸内 再次燃烧。再次燃烧。 节气门节气门 PCVPCV阀阀 进气管进气管 通风管通风管 闭式通风口闭式通风口 曲轴箱曲轴箱 机体通机体通 气道气道 缸盖通缸盖通 气道气道 空气滤清器空气滤清器 24 l汽油蒸发控制系统的功能是将燃油箱和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炭罐内，在发动机工作时再将其送入气 缸燃烧。缸燃烧。 25 燃油箱燃油箱 回油管回油管

15、油气分离器油气分离器 汽油蒸气管汽油蒸气管 炭罐炭罐 活性炭活性炭 滤网滤网 限流阀限流阀 汽油蒸气管汽油蒸气管 真空软管真空软管 空气滤清器空气滤清器 浮子室浮子室 化油器化油器 进气支管进气支管 汽油蒸气管汽油蒸气管 节流阀节流阀 26 1-1-排气支管排气支管 2-2-燃油燃油 3-3-电热塞电热塞 4-4-过滤器滤芯过滤器滤芯 5-5-燃烧室燃烧室 6-6-喷油器喷油器 返回返回 27 1.1.发动机排放发动机排放COCO主要是因为燃料不完全燃主要是因为燃料不完全燃 烧形成的，烧形成的，HCHC产生的原因除燃料不完全产生的原因除燃料不完全 燃烧外，缸壁淬冷是排气中燃烧外，缸壁淬冷是排气

16、中HCHC的主要来的主要来 源，源，NOxNOx是发动机燃烧温度过高时，残留是发动机燃烧温度过高时，残留 的氧气与氮气发生反应的产物，燃烧温的氧气与氮气发生反应的产物，燃烧温 度越高，生成的度越高，生成的NOxNOx就越多。就越多。 28 2.2.发动机排气污染的控制方式分机内净化发动机排气污染的控制方式分机内净化 和机外净化。机内净化通过优化配气相和机外净化。机内净化通过优化配气相 位、点火提前角、燃烧室设计、进气管位、点火提前角、燃烧室设计、进气管 预热、废气再循环等方法达到。机外净预热、废气再循环等方法达到。机外净 化常采用二次空气喷射、催化转换器、化常采用二次空气喷射、催化转换器、 曲

17、轴箱强制通风装置、汽油蒸发控制系曲轴箱强制通风装置、汽油蒸发控制系 统等附加装置。统等附加装置。 29 3.3.废气再循环是将废气再循环是将5%5%20%20%的废气再引入进的废气再引入进 气管，与新鲜混合气一道进入燃烧室，气管，与新鲜混合气一道进入燃烧室， 使最高燃烧温度降低，从而减少使最高燃烧温度降低，从而减少NOxNOx的生的生 成量。成量。 4.4.二次空气喷射方法是将新鲜空气喷射到二次空气喷射方法是将新鲜空气喷射到 排气门附近，使高温废气和空气接触混排气门附近，使高温废气和空气接触混 合，以使未燃合，以使未燃HCHC、COCO进一步燃烧。进一步燃烧。 30 5.5.催化转换器是利用催化剂的作用，使排气催化转换器是利用催化剂的作用，使排气