汽油机的排放控制广西科技大学 车辆课件

1、汽油机的排放控制学校：广西科技大学学院：汽车与交通学院专业：车辆工程姓名： 学号：2012002050时间：2014、11、30摘要：本文对汽油机排放污染物的控制措施进行了阐述。分别从机前，机内，机外详细概述了具体措施关键词：废气成分，排放，汽油机汽车缩短了世界的距离，影响着人们的生活质量，以至于一系列的赛车运动随之诞生。然而随着汽车数量的增加，汽车与环境的交互作用已经日益成为人们思考的问题。汽车排放控制已成为评测一辆车的重要指标，当今环保的焦点也集中在了汽车的废气排放方面。1汽车污染物的认识内燃机常用的汽油、柴油、CNG等燃料在内燃机中燃烧时可能产生：碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)，氮

2、氧化物(N0x)，二氧化碳(C02)、二氧化硫(S02)、碳烟等有害排放物。汽车又是一个流动污染源，其排放的气体中有害物质严重污染环境，对人类健康和动植物生长构成严重威胁。随着我国经济的快速发展，汽车在我国的保有量和产量的增加，由汽车排放产生的环境污染越来越严重，直接危害着人们的生命健康，过量的汽车排放污染物还可以破坏自然界的生态平衡，汽车的排放污染物对大气的污染已成为公害。由于使用集中，数量大，单车污染排放量较大，导致市区的大气污染也以机动车为首要污染源。已有研究表明，即使是在汽车排气控制严格、技术水平先进的发达国家，汽车排气也仍然是大气污染物的一个重要来源，它的分担率较高。据研究，在大城市

3、中，空气中的CO、HC、NOx等有害气体分别有87、61、55来自汽车排气。在美国，大气中一氧化碳的84、氮氧化物的42、碳氢化合物的70来源于汽车的排气：在欧洲，一氧化碳的76、碳氢化合物的36和氮氧化物的51来源于汽车排气。对国内一些城市大气污染状况的调查研究结果也得到类似的研究结论。据国内环保部门的研究结果，城市空气污染中20的C02、6070的CO、40的NOx和70的HC来自于汽车尾气。例如北京汽车排气污染分担率：C0为634、HC为735、NOx为56。2现代汽油车的排放控制措施从20世纪50年代起，许多专家、学者对如何控制、降低汽油机的排气污染作了大量的研究工作，提出了很多有效的

4、措施。一般将这些措施主要划分为：机前净化措施(进气前措施)、机内净化措施、机外废气净化转化措施(排气后处理)。2.1 机前净化措施，是指在混合气进入汽缸前，为控制排放对燃料和空气所采取的措施，主要包括：2.11燃油发动机压缩比高则应使用辛烷值高的汽油，如使用辛烷值低的汽油就会发生爆燃；汽油的挥发性会影响蒸发排放；不完全燃烧的芳香烃对臭氧形成影响很大。因此，目前对汽油成分的限制越来越严。以无铅汽油为例，满足欧III、欧排放的汽油，硫含量要控制为O003，烯烃含量为10。此外，在燃油中使用添加剂能减少车辆进气系统和油路中因燃烧而产生的积碳现象，改善发动机的燃烧效率，使发动机动力性和燃油经济性提高，

5、HC和CO排放得到降低。在汽油中添加抗爆剂可以提高汽油辛烷值，其中甲基叔丁基醚(MTBE)已经在全世界范围内普遍使用，它不仅能有效提高汽油辛烷值，而且还能改善汽车性能，降低排气中CO含量，同时降低汽油生产成本。2.12进气系统通过进气运动形成尽可能均匀的混合气，其对冷起动的排放控制具有特别重要的意义。比如，采用可变进气管、螺旋进气道等措施，加强进气涡流和压缩涡流，可使燃料和空气充分混合，燃烧良好，降低有害排放。此外，增压可提高内燃机的功率、降低排放和油耗，将成为未来低排放车用汽油机重要技术手段。其主要包括：机械增压(发动机曲轴直接驱动压气机压缩空气，适用于小增压比汽油机)、涡轮增压(发动机废气

6、驱动涡轮增压器压缩新鲜空气)、气波增压(发动机废气直接压缩新鲜空气)。2.2机内净化措施机内净化措施主要是指通过改进内燃机本身的设计和不断优化燃烧的工作过程来降低排放的措施，主要有空燃比控制、燃烧控制、点火正时控制、可变配气相位等，这些措施大部分都是通过精确的发动机电子控制来实现的。除此以外，还有一些车用汽油机实现低排放的其它技术手段。2.201无节气门预混合稀燃发动机取消机械节气门，利用废气控制加热进气来达到调节发动机负荷的目的。采用无节气门进气预热的方式来调节发动机的负荷比用机械节气门来调节发动机的负荷可使发动机中、低负荷下的热效率至少提高10以上，混合气温度的提高使燃料稀燃限变宽，发动机

7、可在很稀的当量比下稳定工作并且不会发生爆震，但燃烧的最高温度却大大低于化学当量比燃烧的温度，导致NOx排放大大降低。2.202缸内直喷GDI(Gasoline Directhiection)汽油机(采用分层稀燃技术)优点：部分负荷燃油经济性好；输出功率高；空燃比控制精确；瞬态响应能力好；快速冷起动和减速快速断油能力好。2.203均质压燃HCCI(Homogeneous cha唱e compression Ignition)汽油机(采用均质预混合压燃稀燃技术)优点：动力性和燃油经济性好，压缩比高、多点同时着火接近等容燃烧；通过设计较稀的混合气或采用EGR控制可同时降低NOx和碳烟；燃烧系统结构简

8、单，只需将气道喷射汽油机的压缩比提高到柴油机的水平。2.204燃烧室和活塞表面涂催化剂优点：加快燃烧速度，发动机动力性和燃油经济性提高；HC和CO排放降低：冷起动性能提高、冷起动排放降低。2.205曲轴箱式控制法这是一种燃油蒸发污染物(主要成分是HC)控制与曲轴箱有害物排放控制相结合的方法。系统工作时，将曲轴箱作为汽油蒸汽的储存空间，燃油箱及化油器浮子室内产生的燃油蒸汽进入曲轴箱，利用曲轴箱通风系统，经压力调节阀PCVfPressure C0ntrolValve)，将燃油蒸汽吸入燃烧室烧掉。当发动机停止工作时，汽油蒸汽仍可从滤清器、曲轴箱加机油口处溢出，污染空气，因此这种方法只是在一定程度上对

9、燃油蒸汽排放起抑制作用。2.206EGR(Exhaust Gas Recycle)闭环控制技术基于发动机排温的EGR闭环控制，可在功率下降不大的条件下大幅度降低NOx。2.207电液或电磁气门实现配气相位和气门升程的最优控制。2.208电控可变进气系统实现在各个工况下发动机最佳的充气效率。2.209宽域空燃比控制采用线性氧传感器实现对稀薄燃烧的最优控制。2.210电子油门发动机ECU(Electronic C0ntrol Unit)根据接收到的电子油门信号，结合发动机转速、空气流量、冷却液温度等参数确定最优的喷油时刻和喷油量。2.211活性炭罐式控制方法活性炭罐式控制方法的原理是当发动机不工作

10、时，来自于燃油箱、化油器浮子室的燃油蒸汽通过管路进入活性炭罐，并被吸附在活性炭颗粒上。当发动机工作时，依靠进气管内的真空，油箱和浮子室内的蒸汽被吸入气缸，同时可把吸附在活性炭上的汽油蒸汽和从炭罐进入的新鲜空气一起吸入燃烧室，实现对活性炭罐的脱附。2.212电控和活性炭罐联合控制方法由电子控制组件控制脱附阀，可在发动机的不同工况，由计算机指令使脱附阀执行不同的动作，实现活性炭对燃油蒸汽吸附或对炭罐的脱附。2.3机外净化措施机外净化技术就是在汽车的排气系统中安装各种净化装置，采用物理的、化学的方法来减少排气中的污染物。世界各国都先后开发排气后处理技术，即在废气排入大气前时，在不影响或少影响其它性能

11、的同时，来降低有害废气的排放。2.31催化后处理措施现在最成功的排气后处理装置是汽油机用的三效催化器，它同时可以净化汽油机排气中的三种主要污染物C0，HC和NOx，是目前最有效和最现实的措施。但转换效率与发动机的空气燃油混合比有关。当空燃比接近理想值147时，转换效率最高。2.32热力学后处理措施热力学后措施主要有二次空气喷射及吸入系统、热反应器及二次燃烧。：二次空气喷射及吸入系统。新鲜空气被吸入或喷入发动机排气门后面，促使高温废气中的CO和HC与新鲜空气中的02进一步化合变成无害的H20和C02，以降低废气中的HC和CO。热反应器和二次燃烧。热反应器安装在排气道出口处，一般和二次空气喷射同时使用，使二次空气和未燃烧气体混合后，利用本身的余热延长废气在高温状态的滞留时间，使HC和CO更好的进行后反应，从而使其排出浓度降低。二次燃烧是在排气管中设置点火源，使排气中的CO，HC燃烧而净化，但由于二次燃烧法不仅结构复杂，且要增加燃料消耗，至今很少应用。3结论为了减少汽车尾气有害排放，应该采取机前，机内，机外净化措施，即通过改进发动机设计，采用电子控制，可变气门正时和升程，可变进气等先进技术，优化燃烧条件，减少未完全燃烧混合气的生成；对于发动机工作已产生的有害气体，通过加三元催化转化器和氧传感器、微粒扑捉器，氧化催化转化器使有害气体HC,CO,NOx,和PM