第10章发动机的排放与噪声控制.pptx

第10章 发动机的排放与噪声控制 10.1 发动机有害排放物的生成及危害 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 图10.1 不同空然比下废气中的各成分变化 图10.2混合气浓度对有害气体排放量影响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 生成HC的渠道：1.在燃烧室中产生2.由曲轴箱窜出3.燃油箱系统蒸发出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 10.2.1 影响因素 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10.8 有害排放物浓度与 的关系 2.点火正时 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10.76.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） 原理和作用：一部分排气经EGR阀还流回进气系统，稀释了新鲜混合气中的氧浓度，导致燃烧速度降低，同时还使新鲜混合气的比热容提高。两者都造成燃烧温度的降低，因而可以抑制NOx的生成。 图10.11废气再循环系统工作原理 图10.12 EGR降低NOx的效果 EGR与其他措施合用的效果图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10.14　火花塞位置对油耗和HC排放物的影响1—火花塞在燃烧室侧面 2—火花塞在燃烧室中心 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） 随汽油机电子控制燃油喷射系统的不断完善和无铅化低硫汽油的燃用，TWC是控制汽车排放最理想和最重要的措施。 图10.17　催化转化器结构1—外壳 2—载体与催化剂 3—减振密封衬垫图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