第1章发动机的排放与噪声控制摘要.ppt

第10章 发动机的排放与噪声控制 10.1.1发动机排放污染的现状(世界问题） 10.1.2 发动机排放污染物的危害 1.一氧化碳-中毒 、死亡 2.氮氧化物 –危害植物 3.碳氢化合物——形成光化学烟雾 4.光化学烟雾 5.微粒 ——铅化物(Pb) 、炭烟 10.1.3 发动机排放污染物的生成机理 1.一氧化碳的生成 2.氮氧化物的生成 生成NO的影响因素： 1)氧的浓度 2)温度 3)反应滞留时间 3.碳氢化合物的生成 1)冷激效应 （缝隙） 2)油膜和沉积物吸附 3)火焰淬熄 4)未燃碳氢化合物的氧化 图10.3燃烧室内缝隙的组成 图10.4 活塞顶环岸缝隙中烃的排出过程 图10.5 压力室结构对HC排放的影响 4.微粒的生成 图10.6　燃烧系统中炭烟粒子的形成过程 燃油中烃分子在高温缺氧的条件下发生部分氧化和热裂解，生成各种不饱和烃类，如乙烯、乙炔及其较高的同系物和多环芳香烃。它们不断脱氢、聚合成以炭为主的直径2nm左右的炭烟核心 5. 光化学烟雾 HC与NOx一次污染物的存在，在强烈阳光照射下，生成O3和PAN光化学烟雾，对人体的呼吸有伤害。 10.2 影响汽油机有害排放物生成的主要因素及控制 1.混合气成分 2.点火正时 3.负荷 4.转速 5.过渡工况 6.废气再循环 1.混合气成分 图10.9 点火提前角对燃油消耗量和有害排放物的影响 图10.10 气缸内燃烧压力与点火时刻的关系 3.负荷 低负荷或怠速：供浓混合气，CO,HC含量高； 中等负荷：经济混合气，CO,HC含量低，但NOx含量高； 大负荷与满负荷：较浓混合气，燃烧压力与温度很高，NOx量增多；使CO量增加； 4.转速 转速增加，促进混合，CO,HC 含量降低； 浓混合气时，转速增加，散热时间减少，温度较高，NOx含量增加。 稀混合气时，转速增加，NOx含量减少。 5.过渡工况 怠速与减速，是HC 生成的主要工况； 怠速：燃烧温度比较低，缸内残余废气比较多，混合器比较浓，导致燃烧恶化，HC量较多。 减速，进气歧管真空度较大，使得进气管内沉积的燃料油膜大量蒸发，混合气较浓。 其他过渡工况见表10.7 6.废气再循环EGR 将一部分废气回送燃烧室，利用排气中的气体比热容大的特点，可以抑制燃烧的最高温度，将有利于抑制NOx产生。但EGR率过大，NOx产生下降，但过量空气系数减少，使得动力性差。 10.2.2 机内净化技术 1．废气再循环（降低NOx） 图10.12 EGR降低NOx的效果 图10.13 EGR于与其他措施合用的效果 A—仅采用EGR B—EGR+增强进气涡流 C—EGR+增强进气涡流+双火花塞点火 2.改进发动机设计 1)冷起动、暖机和怠速 2)压缩比 3)燃烧系统 4)进气系统 5)活塞组设计 6)分层稀薄燃烧 图10.15　四气门和二气门发动机对油耗和HC排放物的影响 1—二气门发动机2—四气门发动机 图10.16　稀燃发动机混合气浓度工作极限 1—采用三效催化转化器=14.7时发动机控制　　2—用稀燃传感器控制发动机 3—用燃烧压力传感器控制发动机　　4—发动机处于工作极限下运行 5—工作极限　　6—燃油消耗　　7—发动机运行不稳定 3.电子控制燃油喷射系统(EFI) 混合气形成的空燃比特性是决定点燃式内燃机性能和排放的关键因素。采用氧传感器闭环控制的EFI模式。 4.提高燃油品质 采用辛烷值高的燃油。 10.2.3机外净化技术 1.三效催化转化器（TWC） 图10.18 过量空气系数对TWC转化效率的影响 在过量空气系数 =1附近，三效催化剂对CO、HC和NOX能同时达到较好的净化效果 2.曲轴箱强制通风系统 曲轴箱强制通风系统(PCV） 3.燃油蒸发控制系统 图10.20　燃油蒸发控制系统 1—空气滤清器 2—控制器 3—储气罐　　 4—油箱 5—炭罐 6—进气管 10.3 影响柴油机有害排放物生成的主要因素及控制 10.3.1柴油机有害 排放物生成特点 (1) 未燃HC (2) CO (3) NOx (4)炭烟 (5)醛类 10.3.2影响因素 1.混合气成分 2. 喷油时刻 分隔式燃烧室生成的NOx、CO、HC和炭烟的排放浓度均低于直喷式，特别是NOx排放浓度一般比直喷式燃烧室的低50％左右 。 原因是，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