第三章汽车发动机排放控制技术.pptx

汽车排放与控制第三章 汽车发动机排放控制技术北京建筑工程学院学习目标　通过学习汽车排放的特性，找出汽车排放特性的影响因素，了解汽车排放的污染来源，理解提高汽车排放特性的措施，分析控制汽车排放污染的策略，了解国内外汽车排放控制技术的发展。知识要点 汽车排放特性及其影响因素 提高汽车排放特性的方法和控制汽车排放的策略 国内外汽车排放控制技术的演变3.1.1 汽油机的排放特性 1 稳态排放特性 图3-1是一台2L排量4气门车用汽油机的CO、HC和NOx排放特性图。横坐标是转速n，纵坐标是平均压力Pme。 图3-1 汽油机的排放特性3.1 汽车发动机的排放特性　发动机排放污染物的浓度是随发动机的工况(负荷与转速)变化的，各种排气污染物（CO、HC等）的排放量随发动机运转工况参数如转速n、平均有效压力pme等的变化规律，称为发动机的排放特性。　根据工况的不同，排放特性可以分为稳态排放特性和瞬态工况排放。稳态排放特性是指转速和负荷保持不变时发动机的排放特性。2 瞬态排放特性　 1）冷起动工况 2）暖机工况 3）加减速工况 3.1.2柴油机的稳态排放特性1 稳态排放特性　　从图中可以看出，转速一定时，随负荷的增大，CO排放量减少。在中速、中负荷工况下，柴油机的CO排放量最少。在小负荷工况，CO排放量也略有增加。但在整个工况范围CO的排放量都很少。这是由于涡轮增压直喷柴油机的空燃比非常大，不易生成CO。 co排放特性　在小负荷时，由于柴油机循环供油量较少，燃烧室内存在较多过稀混合气区，使火焰传播困难，燃烧室内气流运动弱，混合气形成不均匀，CO难以完全燃烧形成CO2。另外，在大负荷工况下，柴油机每循环供油量较多，燃烧室内存在过多的过浓混合气区，氧气的缺乏使CO不能得到及时氧化，排放量有所增加。 柴油机未燃HC排放要比汽油机少得多，柴油机是在气缸内直接喷油，然后压燃点火。这样使燃油停留在燃烧室中的时间比汽油机要短，遇到璧面淬冷或狭细效应等情况而不能燃烧的机会少。 HC排放特性 柴油机NOX的排放需要引起注意。在小负荷和高转速的工况下，排放量较高。这是因为当柴油机负荷较小时，燃烧始点时的燃烧室内温度较低，滞燃期增长，混合时间加长，增大了氧气与高温燃气接触的机会，使NOX排放较高。 NOx排放特性 在转速很高时，气缸内存在较强的涡流水平，使高温燃气与氧分子接触的机会加大，燃烧速度加快，缸内温度比较高，使NOX大量生成，在高速小负荷工况时尤为突出。 柴油机PM的排放变化规律如图d所示。当转速不变时，随负荷的增加，PM的排放量增加，这主要和过量空气系数的下降有关，当负荷增加时，喷油量增加，混合气变浓，PM排放增加。当负荷不变时，PM排放量先降低然后升高，在中间某一转速时达到最小值。 PM排放特性　呈现由低速小负荷向高速大负荷增加的趋势，在接近全负荷时迅速增加；这是因为负荷一定时，随转速的升高，缸内气流涡流增大，混合气混合均匀，燃烧质量变好，PM排放减少，在高转速大负荷时，混合气变浓，PM增加。2 瞬态排放特性　 柴油机加速冒黑烟现象比较普遍，这说明柴油机加速工况排放特性变差。试验表明，柴油机在瞬态工况下一些排放物浓度比稳定工况高很多，有的竟高5倍以上。但在柴油机工作过程中，瞬态工况是难以避免的，如地下工程机械用柴油机，常处于瞬态工况下工作，而对这些柴油机的排放要求又较高。柴油机又较难起动，长时间的起动会造成污染物排放量有所增加。　1） 起动工况 　2）加减速等瞬态工况 在加速开始阶段由于供油拉杆由小负荷位置迅速移动到大负荷位置，喷油泵循环供油量增加，喷入缸内的燃油增加，而缸内气体温度升高缓慢，因此燃油汽化不能迅速得到足够的热量，滞燃期变长。加速工况循环供油量与转速随循环变化的曲线如图所示。　图3-3 加速工况下转速，循环供油量随时间的变化曲线3.2 发动机各系统与排放污染物的关系3.2.1 发动机各系统对排放污染物的影响　汽车有害气体主要通过汽车尾气排放、曲轴箱窜气和燃油蒸发三个途径进入大气中，造成对大气的污染。 图3-4 汽油机排放的主要来源 1曲轴箱窜气。在发动机工作的压缩行程和做功行程，燃烧室的气体由活塞与气缸之间的间隙窜入曲轴箱，所窜气体会从机油管口处逸出，造成污染。其中约1%的CO、1%的NOx、20%的HC是通过曲轴箱窜气排入大气中。 2燃油蒸发。油箱、化油器浮子室等盛油容器，由于温度升降产生呼吸作用，使油蒸气HC向大气排放；油管接口的渗漏蒸发也向大气中排放HC。其中约20%的HC是通过这种形式被释放。 3汽车尾气排放。尾气排放是汽车最主要的大气污染源。其中约99%的CO、99%的NOx、60%的HC是通过排气管排放的； 图3-5 发动机各系统对排放的影响　发动机的进气系统会影响进入气缸气体的空燃比和空气的混合气质量，从而影响燃料