发动机原理B-第九章发动机排气污染及噪声控制

发动机原理武汉理工大学汽车工程学院2023/9/18发动机原理2

目录绪论第一章发动机的性能第二章发动机的换气过程第三章燃料与燃烧第四章汽油机混合气的形成和燃烧第五章柴油机混合气的形成和燃烧第六章发动机的特性第七章发动机电控燃油喷射（EFI）第八章发动机废气涡轮增压第九章排气污染及控制第九章排气污染及控制发动机在进行动力输出的同时，也产生了有害气体、微粒、噪声等污染。发动机的排气污染已经成为地球环境的主要污染源，因此世界各国和地区都制定了日益严格的排放法规，对发动机的排放进行控制。9.1发动机排气污染概述9.2汽油机有害排放物的生成机理和影响因素9.3汽油机有害排放物控制技术9.4柴油机有害排放物的生成机理和影响因素9.5柴油机有害排放物控制技术9.6排放法规与试验方法9.7发动机噪声及其控制第一节

发动机排气污染概述2023/9/18发动机原理59.1发动机排气污染概述以发动机为动力的汽车是城市大气污染的主要来源。发动机的主要有害排放污染物包括一氧化碳CO、碳氢化合物HC、氮氧化物NOx、微粒和硫化物等。据世界一些主要大城市的统计表明，在未治理前，汽车排放中的主要有害成分占城市大气该污染物总量中的比例很高：COHCNOX88-99%63-95%31-53%2023/9/18发动机原理6一氧化碳CO排放一氧化碳CO主要是在缺氧环境下的不完全燃烧产物，是一种无色无臭无味的气体。一氧化碳CO被人体大量吸入之后会使人发生恶心、头晕、疲劳症状，严重时会使人窒息死亡。CO和血液中输送氧的载体血红蛋白的亲和力是氧的240倍，人体吸入微量，将破坏造血功能，呈中毒症状；吸入含体积浓度0.3％的CO气体，则可在30min内使人致命。2023/9/18发动机原理7碳氢化合物HC排放HC包括未燃和未完全燃烧的燃油、润滑油及其裂解产物和部分氧化产物。HC中的大部分对人体健康不产生直接影响，但其中的某些醛类和多环芳香烃对人体有严重危害。HC可在阳光作用下与NOX进行光化学反应，形成一种毒性较大的光化学烟雾。其中最主要的生成物是臭氧O3，它具有很强的氧化力和特殊的臭味。光化学烟雾指HC和NOX在阳光作用下发生化学反应而生成的刺激性产物。2023/9/18发动机原理8氮氧化物NOX排放NOX主要是指NO和NO2，一般用NOX表示。发生在与燃料燃烧反应相伴的高温与富氧的环境中。NO是一种无色无味的气体，稍溶于水，一般空气中的NO对人体无害，但NO在大气中缓慢氧化形成NO2。NO2是褐色有刺激性的气体，具有腐蚀性和生理刺激作用，对肺和心肌有很强的毒害作用。还能降低远方物体的亮度和反差，是形成光化学烟雾的主要物质。NOX是在地面附近形成光化烟雾的主要因素之一。2023/9/18发动机原理9微粒（PM）排放一般概念中的微粒是指空气中分散的液态或固态物质，其粒度在分子级，即直径在0.0002-500微米之间，包括气溶胶、烟、尘、雾和炭烟等。发动机排气中的微粒是指经空气稀释后的排气，它是在低于52℃温度下，在涂有聚四氟乙烯的玻璃纤维滤纸上沉积的除水以外的物质，如柴油机的碳烟粒子，汽油机的铅及硫酸盐等。

微粒物对人的呼吸系统的有影响，并影响城市空气质量，如：PM2.5，使可见度降低，易引发交通事故。第二节汽油机有害排放物的生成机理和影响因素2023/9/18发动机原理11一、CO的生成机理一氧化碳（CO）是碳氢燃料在燃烧过程中生成的重要的中间产物。CO生成的机理比较复杂，但一般认为，燃料分子（RH）经高温氧化生成CO要经历如下步骤：RH→R→RO2→RCHO→RCO→CO这里R代表碳氢根。CO在火焰中及火焰后，以缓慢的速率氧化成CO2。CO的生成受混合气浓度的影响。2023/9/18发动机原理12二、HC的生成机理未燃碳氢化合物（HC）的生成与排出有三个渠道：发动机废气排出：占6O％以上曲轴箱窜气：占25％从油箱、化油器等处油的蒸汽泄漏：占15％～20％左右燃烧过程中HC生成的主要途径1）缝隙效应（主要来源）2）壁面激冷与淬熄3）润滑油膜吸附4）减速及怠速工况2023/9/18发动机原理13三、NOX的生成机理发动机排出的氮氧化物（NOX）主要是NO，NO2排出量较少。NO的产生：可以认为，氮的氧化反应发生在燃料燃烧反应所形成的环境中，其主导反应过程是：O＋N2NO＋NN＋O2NO＋O促使NOX生成的因素（1）高温（2）富氧（3）充足的反应时间2023/9/18发动机原理14四、影响因素1.混合气成分混合气成分是影响排放的最主要的因素。CO随着空燃比A/F增加，CO浓度逐渐下降；在大于理论A/F以后，CO浓度很低。NOx两头低，中间高；峰值出现在理论A/F靠稀的一侧。HC则是两头高，中间低。当浓混合气逐渐变稀，在缝隙容积与激冷层中混合气燃料比例减少，因此HC量减少。处于最佳燃烧的A/F范围内，HC及油耗均为最低。但当混合气过稀，燃烧因而失火，致使HC及油耗又重新回升。

2023/9/18发动机原理152.点火时刻（点火提前角）减少点火提前角对降低NO及HC均有利，但以牺牲动力性为代价

减小点火提前角，不仅降低燃烧最高温度、减少燃烧反应滞留时间，对降低NO十分有利；点火推迟，膨胀时的温度及排气温度均上升，这对降低HC也很有利。2023/9/18发动机原理163.吸入废气量(EGR)EGR可以抑制燃烧的最高温度，有利于抑制NO的生成。但燃烧的有效性降低，动力性变差。2023/9/18发动机原理17从汽油机排放特性图看出，对于不同的运行工况，各种有害排放物的差异很大。怠速与减速工况，是HC生成的主要工况。在怠速工况下，燃烧环境温度比较低，缸内残余废气量比较大，混合气比较浓，致使燃烧恶化，HC排放浓度增加；在减速工况下，很高的进气管真空度使进气管内沉积的燃料油膜大量蒸发，这是HC增加的重要原因。4.发动机工况第三节汽油机有害排放物控制技术2023/9/18发动机原理199.3汽油机有害排放物控制技术控制措施分类1）以降低排放为目标，通过改进发动机燃烧过程为主的机内处理方法。2）对燃烧排出的有害物，在排气系统等处进行后处理。3）对曲轴箱窜气或油蒸气部分进行处理。2）、3）又称为机外处理方法。2023/9/18发动机原理20汽油机净化系统基本构成2023/9/18发动机原理21

一、曲轴箱强制通风系统（PCV系统）从空气滤清器引出一股新鲜空气进入曲轴箱，再经流量调节阀（PCV阀）把窜入曲轴箱的气体和空气的混合气一起吸入气缸烧掉。（图a）当窜缸气体量大于阀门的流通能力时，曲轴箱中过量的窜气量将通过空气滤清器连接管2进入空气滤清器，进入气缸再次燃烧。（图b）2023/9/18发动机原理22

二、燃油蒸发净化装置常用的是活性炭罐式燃油蒸气吸附装置。该系统的主要由止回阀、净化控制阀、活性炭罐等组成。当燃料箱中燃油压力变高时，止回阀开启，蒸发燃料被活性炭吸附。当由吸气压力控制的净化控制阀打开时，被吸附在活性炭上的燃料蒸气和经过活性炭罐的空气滤清器的空气一起被吸入进气系统，再进入气缸燃烧。2023/9/18发动机原理23

三、废气再循环装置（EGR）使少量废气（5%～20%）再次循环进入气缸，降低燃烧温度，可抑制NOx生成。根据不同工况决定是否采用废气再循环，或确定废气再循环量的多少。在汽油机暖机过程中，在怠速及低负荷及高负荷、高转速或油门全开时，一般不进行废气再循环，并要求随着负荷增加，废气再循环量应增加到允许的限度。2023/9/18发动机原理24四、汽油机三元催化转化器1、工作原理2、催化器性能评价参数3、催化反应条件4、车用三元催化剂的要求5、催化转化器的结构6、催化器的寿命与失效7、汽油机排气后处理之未来图9-14催化系统构成示意图(a)氧化催化转化器(b)双床催化转化器(c)单床催化转化器1-混和气形成装置2-二次空气喷射3-HC、CO氧化催化器4-NOx还原催化器5-电控单元6-氧传感器7-三元催化转化器2023/9/18发动机原理25HCCONOxH2OCO2N21、工作原理三元催化转换器的作用是把排气中的CO和HC氧化成CO2，和H2O，把NOx的还原成N2。三元催化转换器又称三效催化转换器。2023/9/18发动机原理262、催化器性能评价参数（1）转换效率催化器出、入口浓度分别代表有害气体（HC、CO、NOx）的浓度。转换效率表示把HC、CO、NOx等有害气体转换成无害气体的百分率。转换效率的测定一般在发动机试验台或装车试验中进行。2023/9/18发动机原理27（2）空间速度空间速度SV简称空速，主要用于评价催化器的安装占用空间的程度。显然，在同样的排气流量下，排气催化转化器所允许的空速SV越大，催化器的体积就越小。或者说，SV越小，在同样的排气流量下，反应气体在催化器中的停留时间越长，转换效率越高。2、催化器性能评价参数2023/9/18发动机原理283、催化反应的条件（1）空燃比条件只有在接近理论空燃比的窄狭范围内，对这三种有害成分才有高的转换效率。2023/9/18发动机原理29（2）温度条件一般称转化效率为50％所对应的温度为催化剂的起燃（Light-off）温度。3、催化反应的条件一般三效催化剂对各种污染物的起燃温度在220一270℃之间。在发动机冷起动与暖机时，催化剂温度很低，净化效能很差。用美国FTP-75测试循环进行测试时，CO和HC的50％—80％是在冷起动后1min内排放的。为缓解这个问题，正在研究用电加热催化剂加速它在冷起动后的起燃或采用紧耦型催化器。2023/9/18发动机原理304、车用三效催化剂的要求起燃温度低；有较高的储氧能力，以补偿空燃比的波动；耐高温，不易热老化；对杂质不敏感，不易中毒；尽量不产生H2S、NH3等物质；成本合理。2023/9/18发动机原理31第一代：陶瓷颗粒式第二代：陶瓷蜂窝式（整体式，超薄壁多目化，1200目/in2）第三代：金属蜂窝式第四代：热管式（快速起燃）5、催化转化器的结构2023/9/18发动机原理32

催化转化器的结构（整体式与颗粒式）2023/9/18发动机原理33载体与催化剂贵金属Pt,Rh,Pd氧化铝助催化剂催化剂涂层载体2023/9/18发动机原理34

载体：由于汽车尾气净化用的催化剂价格比较昂贵，故催化剂一般都涂抹在称之为载体的物体上，使催化剂成为具有保持有催化作用的催化剂层。陶瓷载体：堇青石金属载体：一般用厚度不超过0.1mm的极薄不锈钢带，一层带波纹一层不带波纹地交替叠合，卷成螺线形或S形，焊装在金属圆筒内。载体技术2023/9/18发动机原理35载体技术——金属载体优点：结构紧凑，热容量小，有利于提高内燃机冷起动时的净化效果；机械强度和热强度高，工作可靠；和排出气体的接触几何表面积大，有利于催化反应；流通阻力小，对发动机性能的影响小；缺点：质量大，成本高，涂敷活性层困难。一般做成小的，安装在陶瓷主催化转化器前，用来改善冷起动净化性能，或用于振动较大的场合，如摩托车。2023/9/18发动机原理36催化剂三效催化剂的主要活性材料是贵金属铂Pt和铑Rh。Pt主要催化CO和HC的氧化反应，Rh催化NOx的还原反应。一般贵金属的用量为每升载体1g，Pt/Rh比为5:1左右。由于Pt很贵，也有研究用钯Pd部分或全部代替Pt。钯Pd的氧化活性不错，但其晶体结构容易容纳杂质，易受杂质中毒。为了改善三效催化剂的性能，除了氧化铝和贵金属外，三效催化剂中还可能含有各种各样的添加剂或助催化剂，如镍Ni、铈Ce、镧La、钡Ba、锆Zr、铁Fe和硅Si等。它们起多种多样的作用，如加强催化活性、稳定载体以及防止贵金属烧结等。2023/9/18发动机原理376、催化器的寿命与失效催化转换器一般要求寿命在10万km以上。贵金属催化剂报废后，贵金属可以回收再用。.催化转化器老化失效形式：化学老化热老化积垢老化机械老化中毒：不可逆吸附或发生表面反应抑制：毒物的竞争可逆吸附毒物导致催化剂表面重构发生载体孔结构的阻塞活性组分的烧结形成合金载体结构发生变化贵金属-贱金属的相互作用贵金属表面重组贵金属挥发碳沉积（结碳）热冲击磨损机械破坏2023/9/18发动机原理387、汽油机排气后处理之未来快速起燃技术—电加热催化转换器（EHC）—紧耦合型催化转换器（CCC）—歧管式催化转换器第四节柴油机有害排放物的生成机理和影响因素2023/9/18发动机原理40一、柴油机中的主要污染物1、主要成分：柴油机排气的有害成分主要有CO、HC、NOX

、硫化物以及颗粒物（或称微粒物）等。2、特性：由于柴油机使用的混合气的平均空燃比较理论空燃比大，所以：（1）CO及HC排放明显低于汽油机（2）柴油机NO的排放几乎与汽油机相当（3）颗粒物排量远高于汽油机（4）柴油机的排放特性与燃烧室的形式等有很大关系，特别是直喷式与间接喷射式柴油机的排放有较大的不同。涡流燃烧室柴油机的NO、CO、HC和烟度普遍低于直喷式柴油机，特别是NOX排放浓度一般比直喷式柴油机的低1／3～1／2。2023/9/18发动机原理41二、CO的生成机理柴油机总是在稀混合气下运转(指平均过量空气系数大于1)，CO排放量要比点燃机低得多，只有在负荷很大接近冒烟界限时才急剧增加。低负荷时，缸内温度低，部分燃油难以氧化形成CO2，主要在稀燃火焰熄灭区及稀燃火焰区的交界面上生成CO；高负荷时，在油束心部、油束尾部及后喷部，因局部缺氧而产生CO。图9-8油束各区的燃烧情况1-稀燃火焰熄灭区2-稀燃火焰区3-油束心部4-油束尾部和后喷区2023/9/18发动机原理42三、HC的生成机理柴油机与汽油机相比燃油中含有高沸点（高相对分子质量）的碳氢化合物成分。由于在燃烧过程油注中大量的燃油化合物发生高温分解，因此柴油机排出的碳氢化合物的成分要比汽油机中的复杂。在柴油机中，燃烧进行的同时，发生着燃油的蒸发，燃料与空气、燃烧产物与未燃气体的混合，这就使HC化合物的产生变得非常复杂。一般认为柴油机中HC排放物的产生主要有两种途径：在低负荷时，由于喷油量少，混合气稀，缸内温度低，HC主要产生在稀燃火焰熄灭区；在高负荷时，混合气浓，HC主要产生在油束心部、油束尾部和后喷部及壁面油膜处。

2023/9/18发动机原理43三、HC的生成机理2023/9/18发动机原理44四、NOx的生成机理NOx在燃烧完全、供氧充分及温度较高的稀燃火焰区及油束心部产生较多。图9-8油束各区的燃烧情况1-稀燃火焰熄灭区2-稀燃火焰区3-油束心部4-油束尾部和后喷区2023/9/18发动机原理452023/9/18发动机原理46图中的试验数据取自直喷式柴油机（缸径95mm、冲程110mm）活塞顶边缘附近测量结果。在燃烧开始以后，测量点的NO含量开始上升，当燃气当量比由富油转变为贫油（此时CO浓度达最大值），NO含量达到最高点。当活塞顶燃烧室里NO含量达最大值时（上止点后15oCA），火焰已传播到燃烧室内大部分空间，随后燃气因与过量空气混合而变稀，NO含量也随着稀释作用的发生，形成速度变缓而下降。2023/9/18发动机原理47五、微粒的生成机理柴油机排气中微粒的主要成分是碳烟粒子。首先燃料分子在高温中裂解或氧化裂解，生成乙炔，接着形成碳烟核心，以上为成核阶段，成核后同时经历表面增长和凝聚两个过程。当碳烟粒子长大到某一尺寸时，增长速度急剧下降。以后便以集聚方式形成链状结构物。从核的萌发到成长、集聚这一系列生成过程，都伴随着碳烟的氧化。因此，排气管排出的碳烟浓度是碳烟生成和氧化相竞争的结果。2023/9/18发动机原理48六、影响因素--混合气成分从宏观上讲，柴油机在运转中总有一定数量的过量空气，加上柴油蒸发性比汽油小，因此柴油机的HC及CO排放浓度一般比汽油机低得多。但在接近满负荷时（A／F减小），CO浓度骤增。NO生成率最高处仍出现在油量较大的高负荷工况。与汽油机不同的是，柴油机NO2的生成浓度较高。NO2浓度随A／F增加而减少。柴油机排气中有碳烟排出，随着混合气变浓，排烟浓度增多。2023/9/18发动机原理49影响因素--喷油时刻延迟喷油是降低NOx的主要措施之一。为了在延迟喷油以后燃烧不致恶化，加强缸内气流运动、促进混合气形成、提高喷油速率以及改善喷雾质量是很有必要的。延迟喷油的同时提高喷油速率，要比单纯延迟喷油定时的效果好。2023/9/18发动机原理50影响因素--燃烧室类型2023/9/18发动机原理512023/9/18发动机原理522023/9/18发动机原理53由排放特性可知：分隔式燃烧室生成的NOx、CO、HC和碳烟的排放浓度均低于直喷式的，特别是NOx排放浓度一般比直喷式燃烧室的低50％左右。原因：这种燃烧室的燃烧及排放物的生成分两个阶段进行。在喷油开始和燃烧初期，副燃烧室的空燃比较小，氧浓度较低，燃料不可能燃烧完全，从而形成较多的CO及未燃烃。副燃烧室在着火后温度较高，但氧浓度低，对生成NOx仍有不利的影响。主燃烧室内有充足的新鲜空气，使来自副燃烧室的CO及HC进一步氧化。高温燃气进入主燃烧室后，温度有所下降，抑制了NOx的生成。第五节柴油机有害排放物

控制技术2023/9/18发动机原理55一、柴油机机内净化措施

燃烧过程的优化措施优化增压和增压中冷降低机油消耗量优化发动机冷却低含硫燃油减少喷嘴压力室容积预喷射燃油

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1、燃烧过程的优化措施

采用可变定时的高效燃油喷射系统

低涡流燃烧过程可变涡流的4气门机构优化喷油规律排气再循环（EGR）喷水2023/9/18发动机原理57

2、优化增压和增压中冷

除了优化燃烧的措施外，为满足现代载重汽车的排放要求，采用增压系统也是很重要的。很早人们就得知采用提高充气效率的增压措施，结合有效的增压空气中冷，可达到节省燃油耗，同时降低有害物排放的目的。因而近年的柴油机几乎全部采用增压中冷，这就是一个明显的例证。

2023/9/18发动机原理583、降低机油消耗量

除了上述优化燃烧过程以降低颗粒排放和氮氧化物排放措施外，降低机油耗对满足低颗粒排放限值也是很重要的。若对满足美国1991年排放限值发动机总的颗粒排放进行分析，则可发现总的颗粒排放量中，约有25％来自机油，含硫部分占15％。自1994年起美国燃油含硫量降低到0.05％

，因此含硫量显著下降，显然颗粒排放控制的重点必须放在降低机油颗粒上。为满足美国94年法规限值，颗粒物排放中机油颗粒约为0.014g/（kW·h）。2023/9/18发动机原理59

4、优化发动机冷却

为满足低氮氧化物排放限值的另一个不可忽视的方面就是优化发动机机体和缸盖的冷却边界条件。这方面的试验表明：在不改变燃烧的边界条件下，优化冷却后，氮氧化物排放下降15％，其中绝大部分是由于加强缸套冷却所得到的（下降约占10％），而缸盖温度下降只能使氮氧化物下降

5％。

图4—33所示为喷油定时、增压空气温度和发动机零件温度变化对颗粒和氮氧化物排放的影响。可见颗粒和氮氧化物排放性能相互矛盾，零件温度变化和增压空气温度变化所产生的影响基本一致。总之，优化发动机的冷却对降低排放具有明显的意义。

2023/9/18发动机原理602023/9/18发动机原理61

5、低含硫燃油确保颗粒排放降低的基本前提是采用高十六烷值和低含硫量的燃油。特别是采用氧化催化器在高负荷工况进行试验时，低含硫量的燃油对降低排放更具有关键的意义。2023/9/18发动机原理62

6、减少喷嘴压力室容积喷嘴压力室容积中的燃油在燃烧后期，受热膨胀后，有可能滴漏入燃烧室中，此时油滴不能完全燃烧，HC排放量会增加，因此应尽可能减少这一容积。图4-35a所示为通常的压力室容积，图4-35b所示的是减小容积的喷嘴结构。底特律柴油机公司的试验表明，压力室容积愈小，HC排放浓度愈低。图4-36为HC的排放浓度随压力室室容积的变化，曲线1、2、3、4依次表示压力室容积3.5mm3、0.7mm3、0.5mm3和无压力室容积时的试验结果。图a的试验转速为2100r／min，图b的试验转速为1200r／min。可见，当压力室容积由3.5mm3减少到0.5mm3时，HC含量可降低75％以上。另外，对燃油经济性、排烟及NO也没有不良的影响。

2023/9/18发动机原理632023/9/18发动机原理64

7、预喷射燃油

里卡图公司在单缸ω形燃烧室柴油机上，采用双泵喷射系统的试验表明，在上止点前45°预喷10％～15％的循环供油量，能较好地降低

NO量。向进气管预喷部分轻质油或柴油，亦可降低排气烟度及NO排放量图4-37所示的为在直喷柴油机上向进气管预喷柴油的试验结果。试验表明，要严格控制喷量及预喷时间，方能取得降低排放的效果。可见，缸内预喷燃油的排放比进气管预喷燃油时的排放高，但发动机的平均有效压力较高

2023/9/18发动机原理65不同国家不同排放标准下对于柴油机的应对措施

柴油机排放综合控制技术（DPF+SCR）FUELTIMELINE2005:EUULSD50ppmS2005:JapanULSD50ppmS2006:EPA/CARBULSD15ppmS2007:USNon-roadLSD500ppmS2009:EUSULSD10ppmS2010:USNon-roadULSD15ppmS(2000)(2005)(2008)China2010China2007Nothing,orDOCtocontrolodorDOC+DPF+FBC,orDOC+CDPF,orDOC,SCRDOC+CDPFDOC+CDPF+SCR2023/9/18发动机原理66三、柴油机排气微粒捕集器（DPF）DPF主要用于净化柴油机排气中的微粒。目前正在开发的DPF有体积型和表面型两大类，前者被捕集的微粒沉积在过滤材料体内，后者则大部分沉积在表面上。体积型DPF的滤芯用泡沫陶瓷、钢丝棉或陶瓷纤维筒等较疏松的材料制成。它们受热均匀，在热再生过程中不易损坏，但捕集效率不高，一般在50％一70％之间，特别在气流速度较高时效率下降；另一个缺点是阻力大，因而紧凑性不好。表面型DPF主要用与汽油机三效催化剂整体蜂窝陶瓷载体类似的堇青石蜂窝陶瓷块作为滤芯。柴油机微粒再生技术是DPF应用的关键。2023/9/18发动机原理67主要内容1、微粒捕集器的结构原理2、微粒捕集器的再生方法3、柴油机排气后处理之未来2023/9/18发动机原理681、微粒捕集器的结构原理-体积型2023/9/18发动机原理69微粒捕集器的结构原理-表面型2023/9/18发动机原理702023/9/18发动机原理71典型的微粒捕集装置OutletSectionFilterSectionCatalystSectionInletSectionV-Clamps2023/9/18发动机原理72微粒捕集系统车载安装图CRTbehindheatshieldInlettoCRTTemperatureandBackpressureportfordatacollectionDDECTemperaturePortOutletofCRT2023/9/18发动机原理73试验后的微粒捕集器进口出口2023/9/18发动机原理74试验后微粒捕集器外壳进口部分出口部分2023/9/18发动机原理75l喷油助燃再生l电加热再生l微波加热再生l催化再生l连续再生l添加剂再生l进气节流再生l排气节流再生l后燃再生l逆向喷气再生l机械振动再生利用外部热源再生（主动再生）降低微粒活化能再生（被动再生）利用发动机热能再生（主动再生）非加热机械式再生（主动再生）再生方法2、微粒捕集器的再生方法2023/9/18发动机原理76陶瓷纤维缠绕微粒捕集及催化再生过程2023/9/18发动机原理77电加热再生2023/9/18发动机原理78喷油助燃再生2023/9/18发动机原理79微波加热再生2023/9/18发动机原理80柴油机排放控制的技术趋势是：先进柴油机技术（电控柴油喷射技术、高压共轨系统、增压中冷技术、带冷却的EGR等）先进排气后处理技术（FBC、DOC、DPF、CDPF、CSF、SCR、LNC、LNT等）柴油品质保证（低硫、超低硫柴油）2023/9/18发动机原理81壁流陶瓷捕集器的进一步研究增加捕集容量、延长再生周期3、柴油机排气后处理之未来2023/9/18发动机原理82过流式微粒捕集原理减小捕集量，延长使用时间2023/9/18发动机原理83Pt催化剂DPF发动机排气净化后排气

NO+O2→NO2C+NO2→CO2+N2C+O2→CO2InletSectionCatalystSectionFilterSectionOutletSectionHoneycombCatalystWall-flowFilter连续再生捕集器（CRT）2023/9/18发动机原理84柴油机排气四效净化技术2023/9/18发动机原理85HSOVurea(NH2)2COExhaustGasHydrolysisCatalyst(H)(NH2)2CO+H2O2NH3+CO2SCRCatalyst(S)4NH3+4NO+O24N2+6H2O2NH3+NO+NO22N2+3H2O8NH3+6NO27N2+12H2OOxidationCatalyst(O)4NH3+3O22N2+6H2OOxidationCatalyst(V)2NO+O22NO24HC+3O22CO2+2H2O2CO+O22CO2第六节

排放法规与试验方法

2023/9/18发动机原理876.排放法规与试验方法世界的汽车排放法规大致可以分为三大体系，即：欧洲体系、美国体系和日本体系，我国结合自己的国情，参照执行的是欧洲体系。我国的汽车排放标准

从无到有1981年开始制定标准从松到严怠速法到工况法，限值加严结合国情工业技术基础（油品、制造）争取同步8年—5年，北京奥运2023/9/18发动机原理88现行的国家排放标准《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国Ⅲ、Ⅳ阶段）》GB18352.3-2005《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法（中国Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段）》GB17691-2005现行的在用汽车排放标准

《车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车排气烟度排放限值及测量方法》GB3847-2005《点燃式发动机汽车排气污染物限值及测量方法（双怠速法及简易工况法）》GB18285—20052023/9/18发动机原理89我国的汽车排气污染物试验规范怠速法怠速测量法

双怠速排放测量法

工况法ECE+EUDC简易工况法烟度法柴油机全负荷烟度试验规范（稳态）

非稳态烟度测量（自由加速法和控制加速法）2023/9/18发动机原理90

第一部分（ECE），试验时需运行4个循环，总时间为13min。每循环持续时间为195s，总里程为4.052km，每循环里程为1.013km，平均车速为18.7km／h（不包括怠速时为27.01km／h）最高车速为

50km／h，怠速时间占31％。第二部分为附加的市区行驶工况（EUDC），总时间为1220s，试验里程为11.007km，平均速度为32.5km／h（不包括怠速时为42.6km／h），最高车速为120k／h，怠速时间占26.2％。取样开始时刻为试验开始40s后。欧3（2000年）改为启动后即取样。增加了-7℃下的低温排放试验2023/9/18发动机原理91欧盟的排放标准和试验规范欧盟的排放标准欧Ⅰ1992年国Ⅰ2000年欧Ⅱ1996年国Ⅱ2004年欧Ⅲ2000年国Ⅲ2007年欧Ⅳ2005年国Ⅳ2010年欧Ⅴ2009年国Ⅴ？欧Ⅵ2014年国Ⅵ？2023/9/18发动机原理92标准名称

生效时间

CO/g.km-1

HC/g.km-1

NOX/g.km-1

NOX+HC/g.km-1

测试规范

欧洲11992.072.72－

－

0.97ECE+EUDC欧洲21996.012.20－

－

0.50欧洲32000.01①

2.300.200.15－修改试验规范

2000.01②

2.300.120.15