汽车构造（上册 第4版）课件：发动机有害排放物控制系统

发动机有害排放物控制系统发动机有害排放物控制系统

第一节汽车发动机的有害排放物

第二节汽油机排放控制系统

第三节柴油机排放控制系统2314567第一节汽车发动机的有害排放物

第一节汽车发动机的有害排放物

汽车有害排放物主要包括一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物三种气体有害排放物和微粒排放。汽车有害排放物除了来自于排气过程以外,还有燃油系统向外界的蒸发、曲轴箱通风系统的排放等。2134567第二节发动机的排气系统第二节发动机的排气系统汽油机的排放控制包括尾气排放控制、蒸发排放控制和曲轴箱排放控制。目前的尾气排放控制主要采用三元催化转化装置,对主要的三种有害气体排放物进行净化处理。此外,也有车辆装有排气再循环装置来降低NOx排放,采用氧化催化装置或在排气中进行二次空气喷射来减少排气中的CO和HC。一、三元催化转化装置三元催化转化装置是一种能同时净化汽车尾气排放中的CO、HC和NOx三种气体有害排放物的后处理装置。这种催化转化装置的净化效率受空燃比的影响较大,只有在理论空燃比附近很窄的混合气浓度范围内才会对三种有害气体排放物具有非常高的净化效率,因此使用中要求精确控制空燃比。图7-1所示为空燃比对三元催化转化装置净化效率的影响。图7-1空燃比对三元催化转化装置净化效率的影响二、二次空气喷射系统二次空气喷射系统很早就用在汽车上来降低尾气中的HC和CO排放。其主要工作原理是在一定工况下,利用空气泵或其他装置将一定量的新鲜空气引入发动机排气管或三元催化转化器中,使排气中的HC和CO进一步燃烧、氧化,从而降低排气中的HC和CO的排放。二次空气喷射系统新鲜空气的喷射位置可以布置在排气歧管的根部,即排气歧管与气缸体连接部位附近,这种布置方式使排气中的HC和CO只能在排气歧管处进行氧化反应;喷射位置也可以布置在气缸盖上排气门后的排气通道内,可以使排气中HC和CO的氧化反应更早地进行。二次空气喷射系统分为空气泵喷射方式和排气管内压力脉动进气方式两种。三、稀薄NOx催化转化装置随着节标准与法规对汽车(以汽油和柴油为动力)能与排放要求的不断提高,稀薄燃烧技术得到了应用。由于这种燃烧方式的空燃比大于理论空燃比,所以三元催化转化装置不再适用。因此,专门开发出了稀薄混合气燃烧时的NOx催化转化装置。这种催化转化装置主要有NOx直接分解型和NOx吸附还原型两种。四、汽油蒸发控制系统汽油箱等燃料供给系统中的燃料随时都在蒸发汽化,若不加以回收或控制,则当发动机停机时,汽油蒸发物(HC)将逸入大气,对环境造成污染。汽油蒸发控制系统的作用就是将这些汽油蒸发物收集和储存在炭罐内,当发动机工作时再将其送入气缸烧掉。典型的汽油蒸发控制系统如图7-6所示。图7-6典型的汽油蒸发控制系统1—汽油箱2—滤网3—滤清器4—活性炭5—炭罐6—蒸气软管7—进气管8—节气门9—真空软管10—清洗控制阀11—单向阀五、强制式曲轴箱通风系统在汽油机工作时,由于活塞环开口间隙的存在,总会有一部分可燃混合气与燃烧过的废气由活塞经过活塞环窜到曲轴箱内。这部分气体含有燃油蒸气、水蒸气以及酸性物质等,凝结后将使机油变稀、乳化、性能变差,也会使发动机零件受到腐蚀。如果曲轴箱密闭,则可燃混合气及废气会窜到曲轴箱使其内部的压力持续升高,导致机油会从曲轴油封、曲轴箱衬垫等处渗出。因此发动机上设置了曲轴箱通风装置以防止上述现象的出现。曲轴箱通风有两种形式:一是自然通风法,二是强制通风法。在PCV系统中,最重要的控制元件是PCV阀,其功用是根据发动机工况的变化自动调节进入气缸的曲轴箱气体的量。2134567第三节柴油机排放控制系统一、排气再循环系统

排气再循环(ExhaustGasRecirculation,EGR)是指把发动机排出的部分排气回送到进气管,并与新鲜混合气一起再次进入气缸参与燃烧过程。根据EGR的回流方式,EGR系统分为外部EGR方式和内部EGR方式两种。外部EGR方式又根据进、排气管连接方式的不同分为低压回路方式和高压回路方式。二、尿素喷射系统

选择性催化还原技术(SelectiveCatalyticReduction,SCR)是对柴油机尾气中NOx排放进行净化的一项措施,即在排气系统中利用催化剂的作用,喷入还原剂氨或者尿素,通过还原剂NH3与NOx进行反应,把尾气中的NOx还原成N2和H2O。三、微粒过滤器车用柴油机的微粒主要采用过滤法进行处理。如图7-12所示,微粒过滤器(DieselParticulateFilter,DPF)的滤芯4由多孔陶瓷制造,它有较高的过滤效率。图7-12柴油机微粒过滤器1—排气歧管2—燃油3—电热塞4—滤芯5—燃烧器6—喷油器四、柴油机氧化催化器柴油机氧化催化器(DieselOxidationCatalyst,DOC)可以将柴油机尾气中的有害排放物包括有机可溶性成分(SOF)、碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)和颗粒物(PM)等催化转化成无害的排放物。DOC在处理CO和HC方面具有较高的活性,对尾气中CO、HC、SOF转化的效率达到90%以上;可使NO转变为NO2,但是对NOx总量的减少没有明显效果。DOC一般以蜂窝状的陶瓷或金属作为催化剂的载体。陶瓷载体多数采用堇青石材料,而金属载体种类较多,如铁、铜、黄铜等。DOC的性能包括起燃特性指标和转化效率指标。五、微粒催化氧化器微粒催化氧化器(ParticleOxidationCatalyst,POC)是半通式