内燃机原理内燃机的排放与控制..
内燃机原理内燃机的排放与控制
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国际排放标准
如欧洲、美国和日本的排放标准 ，规定了内燃机废气和颗粒物的 排放限制。
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03
国内排放标准
法规监管
各国根据自身情况制定的内燃机 排放标准，如中国的国IV、国V 标准。
各国政府制定相关法规，对内燃 机的生产和销售进行监管，以确 保其符合排放标准。
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内燃机排放控制技术
燃油喷射控制技术
内燃机是一种将燃料与空气混合并点 燃，利用产生的热能推动机械运转的 装置。其工作原理是通过燃烧产生的 高温高压气体推动活塞或转子等机构 运动，从而对外输出机械功。在长期 的发展过程中，内燃机的技术不断得 到改进和完善，但其排放问题一直备 受关注。
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内燃机排放控制实践案 例
某品牌汽车内燃机排放控制实践
燃烧冲程
燃料与空气混合后 燃烧，产生高温高 压气体。
排气冲程
排除燃烧后的废气 ，为下一次循环做 准备。
内燃机种类与特点
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汽油机
使用汽油作为燃料，转速 高，适合于汽车、摩托车 等高速运转的场合。
柴油机
使用柴油作为燃料，压缩 比高，转速低，适合于重 型机械、船舶等低速运转 的场合。
燃气轮机
使用燃气作为动力，具有 较高的热效率和较轻的重 量，常用于飞机、船舶等 高速运转的场合。
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未来内燃机排放控制技 术展望
未来内燃机排放控制技术展望
内燃机是一种将燃料燃烧产生的热# 内燃机原理、内燃机的排放与控制
内燃机是一种将将临近燃料词典的燃 烧产物作为工质，利用其产生的燃气 来推动活塞或转子等机构运转，对外 输出机械功的装置。内燃机按照工作 循环可分为四行程和二行程两种类型 ，其中四行程内燃机包括吸气、压缩 、做功和排气四个行程，而二行程内 燃# 内燃机原理与内燃机的排放与控 制
内燃机的构造及工作原理
内燃机的构造及工作原理内燃机，也称为发动机，是现代交通工具和许多家用电器的核心部件。
不同于蒸汽机等外燃机，内燃机是一种热力机械，即从燃烧燃料产生热能，通过能量转换产生动力，输出机械能和热能的发动机。
在本文中，我们将深入探讨内燃机的构造及工作原理。
一、内燃机的构造内燃机由多个部件组成，每个部件的构造和功能不同，协同工作，在发动机运转过程中，才能将燃油能转化为动力输出。
以下是内燃机的主要构造：1. 缸体及缸盖内燃机的主体部分是缸体和缸盖，彼此连接成为整体。
缸体是一个长圆柱形的筒体，里面有一个圆柱形的容积，即为缸内。
缸内的形状和大小根据不同的燃烧室形状和大小而定。
缸盖则作为缸体的顶部，封闭了缸内。
2. 活塞及活塞环活塞是内燃机中主要的运动部件，是一个圆柱体，材质通常是铝或铸铁。
活塞上开有一个小孔，称为活塞销穴，可用来固定活塞销。
活塞上还有一个凸起，称为活塞头。
活塞环被固定在活塞上沿着活塞径向走向。
活塞环的作用是密封气缸，确保活塞在缸内运动时气体不会泄漏。
3. 活塞销活塞销是将活塞与活塞连杆连接在一起的部件。
它是一根圆形的轴，材质通常是钢或铬合金钢。
活塞销的工作原理是将活塞上的动力传递到连杆上，然后通过曲轴将动力传递到发动机的其他部件。
4. 连杆连杆是将活塞与曲轴连接在一起的零件，它的长度和形状取决于缸距和曲轴。
通过连接活塞上的活塞销和曲轴上的曲轴销，连杆转化活塞上的往复运动成为曲轴上的旋转运动。
5. 曲轴曲轴是内燃机的关键部件之一，是一个大型的旋转轴。
它类似于一个长方形的轴，上面有几个凸起，具有不同长度的曲柄臂。
它的作用是将来自连杆的线性力转变为旋转力，使发动机产生动力输出。
6. 气门与点火系统气门系统由进气门和排气门组成，控制着油气混合物的进出。
点火系统包括点火线圈和火花塞，控制着燃料的燃烧。
二、内燃机的工作原理内燃机的工作原理是当燃料和空气混合物在发动机的燃烧室中被点燃时，发生爆炸，使空气和燃料混合物的压力快速增加。
内燃机设计第6版
内燃机设计第6版内燃机设计第6版第1章引言内燃机是一种将化学能直接转化为机械能的装置，广泛应用于交通运输、工业生产和家庭生活等领域。
随着技术的进步和环境意识的增强，内燃机设计正面临着新的挑战和机遇。
本版《内燃机设计》旨在介绍最新的设计理念、技术和方法，以满足用户需求和环境要求。
第2章内燃机基本原理2.1 内燃机分类内燃机可分为点火式和压燃式两大类。
点火式内燃机在燃料与空气混合后，先通过点火方式引燃，然后使燃烧产生高温高压气体推动活塞运动。
常见的点火式内燃机有汽油机和柴油机。
压燃式内燃机则是在燃料与空气混合后，通过压力升高使燃料自燃，然后推动活塞产生工作。
典型的压燃式内燃机有喷气发动机和火箭发动机。
2.2 内燃机工作循环内燃机的工作循环一般分为四个阶段：进气、压缩、燃烧和排气。
进气阶段是通过气门将空气和燃料引入燃烧室；压缩阶段是活塞向上行程时，将混合气体压缩成高压气体；燃烧阶段是点火引燃混合气体，产生高温高压气体推动活塞运动；排气阶段是活塞向下行程时，将燃烧产生的废气排出燃烧室。
第3章内燃机设计参数3.1 性能参数内燃机的基本性能参数包括功率、扭矩和燃料消耗率。
功率是内燃机在一定时间内所能输出的机械功率，通常用千瓦（kW）表示。
扭矩是内燃机输出的转矩，用牛顿米（Nm）表示。
燃料消耗率是指单位功率所需的燃料消耗量，用克/千瓦小时（g/kWh）表示。
3.2 几何参数内燃机的几何参数主要包括缸径、行程和缸数。
缸径是活塞直径，通常用毫米（mm）表示。
行程是活塞上下运动的距离，用毫米（mm）表示。
缸数是内燃机的气缸个数，常见的有单缸、双缸、四缸等。
3.3 材料参数内燃机所使用的材料对性能和寿命有直接影响。
活塞、气缸套等运动部件通常采用铝合金或钢材料制造，以保证强度和耐磨性。
气门、气门座等部件则采用耐高温和耐腐蚀的合金材料。
第4章内燃机燃烧过程4.1 燃烧理论内燃机的燃烧过程是燃料与空气混合后发生的化学反应。
内燃机的工作原理
内燃机的工作原理内燃机是一种将燃料燃烧产生的能量转化为机械能的设备，广泛应用于汽车、船舶、飞机等交通工具和发电机组等领域。
它通过内燃过程来驱动活塞，从而将热能转化为机械能。
本文将详细介绍内燃机的工作原理。
一、内燃机的组成部分内燃机主要由缸体、活塞、曲轴、气门机构和点火系统等组成。
缸体是内燃机的重要组成部分，它承载着燃料燃烧时产生的高压气体。
活塞是在缸内来回运动的部件，通过活塞的上下运动来完成吸气、压缩、燃烧和排气四个工作过程。
曲轴与活塞相连，将活塞的往复运动转化为旋转运动。
气门机构用于控制气门的开闭，从而调节燃气进出缸体的时间。
点火系统则负责提供高能火花以点燃混合气体。
二、内燃机的工作过程内燃机的工作过程主要包括吸气、压缩、燃烧和排气四个阶段。
1. 吸气阶段：活塞下行时，气门开启，气缸内的工作介质（燃气和空气的混合物）被大气压力推入气缸内。
2. 压缩阶段：活塞上升时，气门关闭，气缸内的工作介质被活塞推向缸顶，压缩成高压高温的混合气体。
3. 燃烧阶段：在高压高温条件下，点火系统释放高能火花，引燃混合气体，燃烧产生的热能使气缸内的压力快速增大，推动活塞下行。
4. 排气阶段：活塞再次上升时，气门再次开启，废气通过排气门排出气缸，为下一个循环做准备。
三、内燃机的燃油供给方式内燃机的燃料供给主要有喷射式和化油器两种方式。
1. 喷射式供油系统：喷射式供油系统是现代内燃机常用的供油方式。
它采用高压泵将燃油送至喷油嘴，通过精确的喷油控制，将燃油喷入气缸内，实现燃烧。
2. 化油器供油系统：化油器供油系统则是早期内燃机常用的供油方式。
它通过化油器将液体燃料雾化成可燃气体，混合后再进入气缸燃烧。
四、内燃机的工作原理内燃机的工作原理基于双冲程循环理论。
它具有以下几个特点：1. 自启动能力：内燃机可由点火系统提供的高能火花启动，无需外力辅助。
2. 高效率：内燃机可以通过调整气门的开闭时间和点火提前角来实现不同工况下的高效率工作。
内燃机工作原理
内燃机工作原理内燃机是一种通过燃烧燃料来产生动力的发动机，它在现代社会中扮演着至关重要的角色。
了解内燃机的工作原理对于我们理解现代科技发展和机械运行原理具有重要意义。
内燃机的工作原理可以简单概括为四个基本过程，吸气、压缩、爆燃和排气。
首先，在吸气阶段，活塞向下运动，使气缸内的压力降低，进气门打开，使空气和燃料混合物进入气缸内。
然后，在压缩阶段，活塞向上运动，将混合气压缩，使其温度和压力升高。
接着是爆燃阶段，当活塞达到顶点时，火花塞产生火花，点燃混合气，燃烧产生高温高压气体推动活塞向下运动。
最后，在排气阶段，活塞再次向上运动，将燃烧后的废气排出气缸，完成一个工作循环。
内燃机的工作原理涉及到多个重要的部件，包括活塞、曲轴、火花塞、气门、燃油喷射系统等。
活塞在气缸内作往复运动，通过连杆与曲轴相连，将往复运动转换为旋转运动。
火花塞负责在适当的时机产生火花，点燃混合气。
气门则控制气缸内混合气的进出，燃油喷射系统则负责喷射燃料到气缸内，与空气混合。
内燃机的工作原理可以分为两种类型，汽油机和柴油机。
汽油机使用汽油作为燃料，通过火花塞点火，燃烧产生动力；而柴油机则使用柴油作为燃料，通过高压喷射系统将燃料喷入气缸，在高压下自燃产生动力。
两种类型的内燃机在工作原理上有所不同，但基本的工作过程是相似的。
内燃机的工作原理直接影响着其性能和效率。
通过不断的技术创新和改进，内燃机在燃烧效率、动力输出、排放控制等方面取得了显著的进步。
同时，对于内燃机的工作原理进行深入研究，可以为未来新能源发展提供重要的参考和借鉴。
总的来说，内燃机作为一种常见的动力装置，其工作原理对于我们理解现代科技和机械原理具有重要的意义。
通过对内燃机工作原理的深入了解，我们可以更好地把握其在工程应用中的作用和发展趋势，为未来的科技创新和发展做出贡献。
内燃机工作原理
内燃机工作原理
内燃机是一种利用燃料在活塞内燃烧产生高温高压气体推动活塞做功的热机。
它是现代工业中最为常见的动力装置之一，被广泛应用于汽车、飞机、船舶等各种交通工具以及工业生产中。
内燃机的工作原理主要包括吸气、压缩、爆燃和排气四个基本过程。
首先，在内燃机的工作过程中，活塞在上行运动时，气门打开，气缸内的空气
和燃料混合物被吸入气缸内。
这个过程称为吸气，它使得气缸内的混合气体浓度增加，为后续的爆燃提供条件。
接着，活塞在下行运动时，气门关闭，气缸内的混合气体被压缩。
这个过程称
为压缩，通过压缩使得混合气体的温度和压力升高，增加了爆燃的能量释放。
然后，当活塞接近顶点时，点火系统发出火花，点燃混合气体，使其爆炸燃烧。
这个过程称为爆燃，燃烧产生的高温高压气体推动活塞做功，驱动曲轴转动，从而输出动力。
最后，随着活塞的下行运动，废气通过排气门排出气缸外。
这个过程称为排气，将燃烧后的废气排出，为下一个工作循环做准备。
内燃机的工作原理简单而又精密，它通过上述四个基本过程不断循环，将燃料
的化学能转化为机械能，为各种交通工具和机械设备提供动力。
同时，内燃机在工作过程中也会产生噪音、振动和废气等环境污染问题，因此在实际应用中需要加强对其排放和噪声的控制。
总的来说，内燃机作为一种重要的动力装置，其工作原理的理解对于工程技术
人员和相关领域的专业人士来说至关重要。
只有深入理解内燃机的工作原理，才能更好地进行设计、维护和改进，使其在实际应用中发挥更大的作用。
同时，对内燃机的工作原理有着清晰的认识，也有助于我们更好地理解和利用能源，推动工业技术的发展。
内燃机工作原理及应用
内燃机工作原理及应用内燃机是一种将化学能直接转化为机械能的装置，它是现代交通运输工具中主要的动力装置，广泛应用于汽车、火车、船舶等各个领域。
下面将详细介绍内燃机的工作原理和应用。
内燃机工作原理：内燃机的工作原理基于燃烧反应。
它利用可燃物质与氧气之间的化学反应来释放热能，然后将这种热能转化为机械能。
内燃机的工作过程可以分为吸入、压缩、燃烧和排出四个阶段。
在吸入阶段，内燃机通过活塞的下行运动，打开进气门，使气缸内的气体被压缩。
在压缩阶段，活塞向上运动，同时关闭进气门，使气缸内的气体被压缩，温度和压力都得到升高。
在燃烧阶段，当活塞接近顶点时，点火器点火，引发燃料汽油与氧气的反应。
燃烧会发生在气缸的顶部，释放的热能会迅速增加气体的压力，驱使活塞向下运动。
在排出阶段，活塞再次向上运动，排出燃烧产生的废气。
这样，内燃机就完成了一个工作循环，之后会不断地重复这个过程，将化学能转化为机械能。
内燃机的应用：内燃机具有体积小、重量轻、功率密度高、启动迅速、运行平稳等优点，因此被广泛应用于各个领域。
1. 汽车汽车是内燃机最主要的应用领域。
汽车内燃机通常采用汽油或柴油作为燃料。
根据燃烧方式的不同，内燃机又分为四冲程和两冲程。
汽车内燃机通过燃烧产生的动力，驱动汽车的轮胎旋转，实现车辆的运动。
2. 火车火车通常使用柴油内燃机作为动力装置。
柴油内燃机具有功率大、经济性好等优点，适合长时间的持续运行。
柴油内燃机通过燃烧产生的动力，驱动火车的轮轴旋转，带动火车行驶。
3. 船舶船舶动力系统中主要采用柴油或重油内燃机。
由于内燃机具有功率密度高、启动迅速等优点，适合用于船舶，尤其是小型船舶。
内燃机通过燃烧产生的动力，驱动船舶的螺旋桨旋转，推动船舶前进。
4. 飞机飞机通常采用喷气式发动机或涡轮螺旋桨发动机作为动力装置。
喷气式发动机利用内燃机产生的高温高压气体喷出，产生向后的反作用力，推动飞机向前飞行。
涡轮螺旋桨发动机则通过内燃机产生的动力，驱动螺旋桨旋转，带动飞机前进。
内燃机的工作原理
内燃机的工作原理内燃机的工作原理一、内燃机元件：1. 活塞：活塞通过活塞环的滑动将气缸内的气体压缩和排出，完成往复运动并带动连杆的运动；2. 连杆：连杆由曲轴、转子等组成，将活塞的往复运动转化为旋转运动或放大一定比率，从而带动千斤顶或涡轮；3. 热管：热管由加热管、排气管等构成，将燃烧室内燃烧出的热能输出有效地利用，从而带动活塞的多次循环的运动；4. 冷却系统：冷却系统将热管内的有害气体排出，降低热管内温度，保证活塞在往复运动中可靠稳定地工作；5. 油泵：油泵将内部发动机部位的废气抽出，保证气缸中燃料混合气体获得高压，从而保证燃烧室内燃料充分燃烧；6. 风扇：风扇通过风扇驱动杆将外部空气抽进机箱，冷却机体和机内部件温度，保证机器稳定可靠地运行；二、内燃机工作原理：1. 进气：机壳内的活塞正在进行排气时，气缸后部的开口迎风，有助于抽取机箱内的空气；2. 燃烧：气缸内的燃油和氧气混合形成的混合气，受点火线圈的点火作用，在火花塞的火花作用下燃烧，能量转化为高温高压气体；3. 排气：高压气体进入热管内，通过活塞上方的衔接杆将活塞向上推动，将气缸内的混合气排出，释放出热量；4. 冷却：冷却系统将排出的热量一部分转移至外界，同时另一部分热量经过热管输送至热能发动机，重复热循环，从而耗散机体内的热能；5. 油泵：油泵将内部发动机部位的废气抽出，以达到清洁空气及降低污染的目的，并使燃烧室内燃料混合气体获得高压，从而保证燃烧室内燃料充分燃烧；6. 风扇：风扇驱动杆将外部空气抽进机箱，冷却机体和机内部件温度，保证机器稳定可靠地运行，达到温控机保护的作用；7. 输出动力：通过千斤顶、带动轮等输出动力，把热管传送的热量转换为机械能，驱动其他机械器件和液压设备的运转。
以上就是内燃机的工作原理。
内燃机的工作原理其实也可以简单归结为“空气进入--燃烧--排气--冷却--释放能量”的四大流程。
在每一次圈减（勃维尔循环）中，气体经由点火，发生燃烧，在活塞上部移动，把燃烧后的气体排出，然后冷却剩下的热能转换成机械能，输出力矩驱动汽车代步、机械设备等。
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炭烟是指极细的可集成一串的微粒，粒径0.1～10 μm（2.5） 。
一般肉眼可分辨的微粒直径在100μm以上。
炭烟是在高温和缺氧的条件下生成的。
5、臭气
构成排气中臭气的成分： 一是，O3、NO2； 二是，燃料的不完全燃烧产物，如甲醛、丙烯醛 等。 刺激人的眼粘膜，产生不舒服感。
6、硫的氧化物
主要是SO2，其数量由燃料的含硫量决定。 一般来说，柴油机比汽油机排气中的SO2多。
二、机内净化的主要途径
内燃机自身性能的改善对排放的控制十分重要。
机内净化涉及内容较多，这里，只能介绍一些机 内净化的要点，更全面的内容可参阅有关文献和书籍。
1、汽油机
汽油机的排气净化主要针对CO、HC和NOx， 其主要净化途径有：
（1）改进燃烧系统
（2）减小点火提前角 （3）废气再循环 （4）电控燃油喷射系统
Hale Waihona Puke 二、光化学烟雾上述排气中所含的有毒物质都是内燃机直接排出 的污染物，称为一次污染物。 当其中的HC和NOx排入大气后，在太阳光作用 下经光化学反应而生成的刺激性产物，成为二次污染 物，即光化学烟雾。 光化学烟雾一般发生在逆温层和低风速、空气接 近停滞状态、阳光充足的气象条件下。
三、各种污染物危害比较
（2）减小点火提前角
点火推迟，HC、CO和NOx的排放量均可减少。
注意： 在怠速工况时，可有效减少排污，也有利于怠速的 稳定。 正常工作时，不能有过多的推迟。
（3）排气再循环
排气再循环（Exhaust Gas Recirculation，EGR）就是将 发动机排出的部分废气引入进气管，与新鲜混合气混合后进入 气缸，利用废气中所含有大量的化学惰性气体（CO2、N2、 H2O等）不参与燃烧却能吸收热量的特点，稀释混合气的氧浓 度并降低燃烧温度，从而减少NOx的排放量。
最新的研究结果证实，对人体健康的影响以空气 中细小颗粒物PM2.5污染最为严重，其次是SO2污染， NOx污染的影响相对较弱。
四、大气质量和内燃机排放标准
世界卫生组织将大气质量划分为四个等级，各国 均以此为依据，按照本国的实际情况制定大气质量标 准。 我国于1996年颁布了大气环境质量标准GB3095 －96，规定环境空气中主要污染物为：SO2、总悬浮 微粒TSP、可吸入颗粒物IP、 NOx、 CO2、CO、O3、 铅、苯并[α]芘和氟化物。
大气环境质量 标准GB3095－96把大气环境质量 标准分为三级： 一级标准指为保护自然生态和人群健康，在长期 接触情况下，不发生任何危害及影响的空气质量要求； 二级标准指为保护人群健康和城市、乡村动植物 在长期和短期接触情况下，不发生伤害的空气质量要 求； 三级标准指为保护人群不发生急、慢性中毒和城 市一般动植物（敏感者除外）能正常生长的空气质量 要求。
2、HC
城市中HC对人体健康无害，但能导致生成有害 的光化学烟雾。 （1）在燃烧过程中生成并随排气排出； （2）曲轴箱窜气； （3）燃油蒸发。
3、NOx
NOx种类繁多，内燃机排气中最重要的是NO和 NO2，两者都具有毒性，对环境会造成危害，是值得 重视的有害排放物。 NO和血红素的结合比CO还要强烈，高浓度的 NO能引起中枢神经痉挛及瘫痪。 NO2是一种褐色气体，有特殊刺激性臭味，是构 成内燃机排气臭味的物质成分之一。
（1）改进燃烧系统
1）燃烧室形状 紧凑形燃烧室、快速燃烧加上优化的EGR率和点 火定时，使发动机的动力性、经济性、 排放性能之间 获得最佳折中。 采用多气门技术和涡轮增压技术，可以改善动力 性和经济性，也可以降低CO2和污染物的比排放量。
2）压缩比 较高的压缩比带来与紧凑形燃烧室类似的优点。 3）火花塞位置 把火花塞布置在气缸中央，缩短火焰传播路径， 加速燃烧过程，带来与紧凑形燃烧室同样的优点。 4）采用稀薄燃烧系统 必须采用分层燃烧技术和提高点火能量。 燃烧温度降低，抑制了NOx的生成；燃烧较完全， 减少了HC和CO的产生。
内燃机的排放与控制
1内燃机排放与环境污染
2内燃机的排气净化技术
1内燃机排放与环境污染
内燃机排放－主要是指内燃机燃料燃烧后的产物 向大气环境的扩散。
完全燃烧产物的基本成分是： （1）二氧化碳 （2）水蒸汽 （3）剩余的氧气 （4）残留的氮气
对人类无直接危害，是无害排放物。
不完全燃烧产物和燃烧中间产物的基本成分是：
目前，国际上主要有三种内燃机排放标准： 1、美国联邦标准 2、日本标准 3、欧洲经济委员会标准
8.2内燃机的排气净化技术
一、排气净化净化的基本思路 二、机内净化的主要途径 三、机后净化的技术措施
一、排气净化的基本思路
（1）燃料燃烧状况是影响内燃机排气成分的决定性 因素 难点一：改善燃烧过程
CO、HC和颗粒物排放量减少；
在燃烧高温期，燃烧室空气中的氧和氮化合形成。
4、微粒
微粒是指空气中分散的液态或固态物质，其粒度在分子级， 包括气溶胶、烟、尘、雾和炭烟等。 气溶胶是悬浮于空气中的固态微粒，其直径一般小于1μm； 烟是指小于1 μm的固体微粒； 尘是指大于10 μm的固体微粒迅速沉降而形成； 雾是液体微粒，其直径可达100 μm；
1、CO 2、HC 3、NOx 4、SO2 5、颗粒物 6、醛类
对人类有直接或间接危害，是有害排放物。
一、内燃机排气中有毒成分的危害
1、CO 2、HC 3、NOx 4、微粒 5、臭气 6、硫的氧化物
1、CO
CO是无色、无味的易燃有毒气体，也是空气中 最主要的污染物。 CO在氧气不足的情况下产生，其浓度主要受到 过量空气系数的影响。
NOx排放量增加。
（2）燃料燃烧状况也是影响内燃机性能的决定性因 素 难点二：降低燃烧温度 NOx排放量降低 热效率下降，燃油消耗率增加
（3）柴油机和汽油机在排气净化的侧重点上不同 柴油机的排气净化主要针对NOx和颗粒物； 汽油机的排气净化主要针对CO、HC和NOx。
（4）净化方式
机前处理－对进入内燃机缸内的燃料或空气作有 利于减少有害排放物生成的预处理。 机后处理－对内燃机有害排放物在进入大气前所 作的处理，以进一步降低排气中有害成分的含量。 机内净化－从有害排放物的源头着手，采取降低 排气有害成分的有效措施。