发动机有害排放物控制
汽油机有害排放物的危害与控制措施
汽油机有害排放物的危害与控制措施汽油机是现代社会中最为常见的一种交通工具发动机，它的使用给我们提供了便利，但与此同时也带来了不少的环境问题。
汽油机排放的有害物质对人类健康和环境造成了严重的威胁。
本文将介绍汽油机有害排放物的危害以及控制措施。
汽油机有害排放物的危害1.空气污染汽油机排放的有害气体中，最主要的是氮氧化物 (NOx) 和挥发性有机化合物 (VOCs)。
它们会与大气中其他有害物质发生反应，形成光化学烟雾和臭氧。
这些化合物在高温天气和高海拔地区更容易形成，对人类健康和环境造成更大的威胁。
2.健康问题汽油机排放的有害气体会直接影响人类健康，尤其是那些长期处在道路边和密集的城市地区的人们，容易受到这些有害气体的危害。
这些有害气体进入人体后，会对呼吸系统、中枢神经和免疫系统造成一定的损伤。
长期暴露在这些有害气体下，还可能增加患心血管疾病和癌症的风险。
3.生态环境破坏汽油机的排放对生态环境造成了极大的破坏，它们会对地球温室效应带来更大的影响，导致严重的全球气候变化。
此外，汽油机排放的有害气体还会污染水源、生态系统和自然环境。
控制措施1.严格的有害物质排放标准通过政府的干预和管理，制定有害物质排放标准和污染物质处理方法的规定和条例，可以达到减少汽车有害气体排放的重要目的。
各国政府对汽车的排放要求也越来越严格，例如欧洲的碳排放标准和美国的CAFE标准，已经能够有效地控制汽车的排放水平。
2.推广绿色交通工具推广绿色交通工具，如电动车辆和混合动力车辆等，将会为社会环境保护做出更大的贡献。
特别是电动汽车等新能源汽车的使用，推进了汽车能源的转型，成为汽车产业的重要发展方向。
3.提高汽油机燃烧效率汽油机的燃烧效率高低直接影响排放的有害气体量，提高汽油机燃烧效率能够减少有害气体的排放。
例如开发新型燃油，提升燃油的燃烧效率和能量密度，可以减少不必要的燃烧，进而减少有害气体的排放。
4.打造新型交通系统新型的交通系统能够减少汽车的使用，进而降低有害气体。
汽车构造 上册 第七章 发动机有害排放物控制系统
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、微粒催化氧化器
微粒催化氧化器(Particle Oxidation Catalyst,POC)是半通式的过滤器, 用来捕集尾气中的颗粒物。被捕集的颗粒物在废气的高温中燃烧,去除的效果 在50%左右,由于POC要求的工作温度较高,因此一般需要与DOC配合使用。POC 相当于一个过滤器,能有效控制颗粒物的排放,但也产生了易堵塞的问题。
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。
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
汽油机的有害排放物及其控制
四、点火系统
传统点火系统具有结构简单、工作可靠、 成本低等优点，基本能满足汽油机对点火系统 的要求，随着汽车工业的高速发展，要求汽车 发动机向高转速、高压缩比、大功率、低比油 耗和低排放污染发展，传统点火系统越来越不 适应新的要求，人们开始研制电子点火装置， 提高发动机的点火性能。近二十年来，各类电 子点火装置相继问世，而且种类繁多。
暖机期间要使可燃混合气、冷却液和 机油尽快热起来，例如，采用进气自动 加热系统，有助于改善暖机和寒冷天气 运转时的混合气形成条件。
二、怠速
车用汽油机在实际使用中怠速工况占 很大的比例，汽油机在怠速工况下由于 残余废气系数大，混合气不得不加浓， 结果导致CO和HC的排放很高，所以世界 各国的排放法规都是首先限制怠速排 放。
燃油蒸发控制
活性碳罐
§6 汽油机机内净化技术
汽车排气中的有害排放物的净化途径， 一般分为两大类：
机内净化：它是通过对发动机燃烧过程 的改善，防止或减少有害物在发动机燃 烧过程中的生成量，减少排气中的有害 物质；
机外净化：是用设置在发动机外部的装 置将发动机排出的废气进行净化处理， 在净化装置中减少在发动机中已经产生 的污染物.
燃烧室形状 压缩比 火花塞位置 活塞组设计 稀薄燃烧
§7 废气再循环（EGR）
废气再循环简称EGR，是目前用于降 低NOx排放的一种有效措施。它将发动机 排气的废气引入进气管与新鲜混合气混 合后送入汽缸燃烧，实现再循环。EGR系 统的作用是将部分废气引出排气系统， 将引出的废气再送入进气系统，并对送 入进气系统的废气进行最佳的控制与调 节等。
提高怠速转速，改善燃烧状态是改善 怠速排放的重要手段。
三、混合气形成和空燃比
空燃比控制精度决定了混合气形成质量 的好坏。
发动机原理之有害排放物的生成与控制
9.1有害排放物的生成机理
9.1.1有害排放物的种类及危害
6.硫氧化物（SO x） ●成分：内燃机排放的硫氧化物主要是SO 2,也有少量的SO3，总称 SOx。 ●危害：Sox直接对人体有毒害作用，排放到大气中的Sox出了是形 成酸雨的主要成分外，还会有50%变成硫酸盐，形成二次微粒。
9.1有害排放物的生成机理
发动机原理之有害排放物的 生成与控制
9.7非排放污 染物控制技术
9.6柴油机排 放后处理技术
9.1有害排放物的 生成机理
有害排放 物的生成 与平控制
9.2排放法规及 测试法
9.3汽油机的 机内净化技术
9.5汽油机排 放后处理技术
9.4柴油机的 机内净化技术
9.1有害排放物的生成机理
9.1.1有害排放物的种类及危害
9.1有害排放物的生成机理
9.1.1有害排放物的种类及危害
1.一氧化碳（CO） ●成分：CO是一种无色、无臭、窒息性很强的气体。 ●危害：CO与血液中作为输氧载体的血红素蛋白（Hb）的亲和力比 O2 高200~300倍很容易结合成碳氧血红丝蛋白（CO-Hb），使血液的输 氧能力大大降低，导致心脏、大脑等重要器官严重缺氧。轻度CO中毒 时，会出现头晕、头痛、呼吸障碍等症状，中枢神经系统将受到损害 ；严重CO中毒时，会出现恶心、心痛、昏迷等症状、甚至死亡。大气 中的CO浓度超过0.3%时，30min之内可致人死亡。
9.1有害排放物的生成机理
9.1.3有害排放物的生成机理
1）柴油机微粒的基本特征
①微粒的构成及主要成分 柴油机微粒主要由三部分构成，即 （干）碳烟、可溶性有机物和硫酸 盐。
②PM的粒径和排放数量 20世纪80年代前的车用柴油机微 粒粒径在1~10μm范围内，后来随 高压喷射技术的采用和汽油混合过 程的改善，粒径已基本在1μm以 下。
发动机有害排放物的控制(PPT 37张)
哈尔滨工业大学（威海）
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2019/2/28
二、恒温进气空气滤清器
恒温进气空气滤清器也称进气温度自动调节式空气滤清器。它 是在普通空气滤清器上增设一套空气加热与控制系统构成的(图61)。气道燃油喷射式发动机不采用恒温进气空气滤清器。恒温进气 空气滤清器多用于化油器式或节气门汽油喷射式发动机上。恒温 进气空气滤清器的功用就是当发动机冷起动之后，向发动机供给 热空气。在这种情况下，即使化油器供给稀混合气，热空气也能 促使燃油充分汽化和燃烧，从而既减少了CO和HC的排放，又改 善了发动机低温运转性能。当发动机温度升高后，恒温进气空气 滤清器向发动机供给环境温度的空气。因此，这种空气滤清器是 一种排气的净化装置。
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一种由电脑控制的排气再循环系统如图6-7 所示。排气再循环阀(EGR 阀)8用来控制再循环的废气量。进气管真空度经电磁阀6和真空调节 阀7作用到EGR阀 8的真空膜片室12，吸引膜片13向上并带动锥形阀14 升起，这时发动机排出的废气由排气支管经锥形阀进入进气支管。作 用在膜片上的真空度越大，锥形阀的开度就越大，再循环的废气量也 越多。如果没有真空度传送到真空膜片室，弹簧11推压膜片向下，使 锥形阀关闭，这时废气不能进行再循环。真空调节阀的作用是根据进 气管真空度的变化或节气门开度的大小调节通往EGR阀的真空度，使 再循环的废气量随节气门开度或发动机负荷的增大而增加。电磁阀由 电脑3控制。电脑根据空气流量计2，节气门位置传感器1，冷却越温 度传感器4和发动机转速传感器5等输入的信号，使电磁阀通电或断电。 当发动机冷却温度低于50℃时，或发动机在怠速工作时，或发动机转 速超过预定值时，电脑使电磁阀断电，电磁阀中的可动铁心隔断真空 传送通道，同时空气经电磁阀进入真空调节阀，使锥形阀14关闭，不 进行排气再循环。
柴油机排放物的危害及控制技术
内燃机与配件0引言柴油机的最大特点在于拥有高热效率和大功率等，并且还具有一定的经济性和可靠性，正是因为具备这些优势使其在够工程机械领域中具有极其广泛的应用，如常见的挖掘机、大型卡车等都是以柴油机为动力。
从柴油机在工程机械领域中的应用情况来看，虽然柴油机具有一定的优势，但是根据相关调查研究表明柴油机排放的尾气中含有较多的有害物质，不仅会对空气环境造成污染，还能影响到人类正常的生活，以及对人们的身心健康发展容易造成不利影响。
近年来随着环保事业的不断发展，人们清楚意识到柴油机排放物的危害性并积极采取相应的控制措施降低其排放物造成的影响。
1柴油机的有害排放物与危害根据柴油机排放的有害物质进行检测和分析可知，其中包括了CO 、NO X 、HC 、SO X 和PM ，其中PM 是一种碳烟颗粒，这些有害物质主要是以气、液和固相等形式存在于空气中。
气相排放物包括了CO 、NO X 和气态碳氢；而液相排放物主要含有SO X 和液态碳氢；最后的固相排放物主要是一种较为微小的球状碳粒，其表面会吸附着HC 和SO X ，这些有害排放物对空气环境造成了极大的恶劣影响，甚至还会对周边居民的身体健康埋下严重的隐患。
①CO 属于是一种无色无臭的物质，其最大特征是不完全燃烧，且带有一定的危害性，当这种有害气体被人们在无意中吸入体内，会在人体内与血红蛋白相结合，以此形成碳氧血红蛋白，如此便会影响到人体的正常氧气运送，则会导致人出现恶心和疲惫等现象，尤其严重的话会导致人出现窒息死亡的问题。
此外一氧化碳也会导致人出现慢性中毒的症状，一般出现一氧化碳中毒症状的人会出记忆力减退等问题，这对人体的伤害是非常严重的。
②NO X 是一种能够在空气中与高温高压环境下产生反应而出生成的一种有害物质，主要是以氧化氮和二氧化氮为主。
依据相关调查数据可知这种有害物质具有较强的毒性，不仅会对周边区域生物的发育成长造成不利影响，还会对人体的健康造成极大的破坏，其中氮氧化物则是形成酸雨等的有害物质之一，由此可见该排放物具有较重的危害性。
如何控制汽油机排放污染危害
汽油机排放污染物会有哪些危害?一、汽油机排放污染物的成因及危害汽油机尾气排放污染物成分非常多，主要是：一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化碳、烟尘微粒（某些重金属化合物、铅化合物、黑烟及油雾）、臭气（甲醛等）。
据统计，每千辆汽车每天排出一氧化碳约3000kg，碳氢化合物约 200~400kg，氮氧化合物约50~150kg，汽车尾气可谓大气污染的“元凶”。
这些有害气体的主要释放途径有三种：一是排气管，约 99%的一氧化碳、99%的氮氧化合物和 60%的碳氢化合物；二是曲轴箱，约有 1%的一氧化碳、1%的氮氧化合物和 20%的碳氢化合物；三是燃料蒸发，约有20%的碳氢化合物。
1．一氧化碳的成因及危害一氧化碳是燃料不完全燃烧后产生的一种无色、无味、无刺激性的有害气体。
一氧化碳是汽油机排放浓度最高的有害气体，人吸入一氧化碳后，非常容易和血液中的血红蛋白结合，他的结和力是氧的300倍，因此肺里的血红蛋白不与氧结合而与一氧化碳结合，人就会出现中毒现象，如反应能力、视敏度下降等，一氧化碳中毒的中期症状是咳嗽、头晕、恶心、呕吐、胸痛、呼吸困难，严重时会发生虚脱昏迷甚至死亡。
2. 碳氢化合物的成因及危害碳氢化合物排放物的生成除了曲轴箱通风口漏出和油箱蒸发外，主要是不完全燃烧、壁面淬熄等原因。
实践证明，汽油机在过量空气系数小于1 时，氧气不足，燃料燃烧不完全，未燃烧的碳氢化合物便随废气排出，使排气中的碳氢化合物含量增加；当过量空气系数大于1 时，混合气在气缸内处于低温区域时，附在燃烧室表面的激冷层也会燃烧不完全，使排气中的碳氢化合物增加。
碳氢化合物是具有刺激性的气体，其浓度量小于一氧化碳，碳氢化合物中大部分对人体健康的直接影响并不明显。
汽车尾气中的碳氢化合物有 200 多种，其中 C2H4在大气中的浓度达 0.5ppm（十万分之一）时，能使一些植物发育异常。
碳氢化合物具有一定的毒性和易燃易爆的特性，其中的苯类物质又具有致癌作用，对人的呼吸系统、神经系统、造血系统都有严重的损坏作用。
航空发动机废气排放物污染控制技术研究
航空发动机废气排放物污染控制技术研究航空发动机废气排放物污染控制技术是航空工业领域中的一个重要研究方向。
航空发动机的燃烧过程会产生大量废气排放物，包括氮氧化物（NOx）、颗粒物（PM）、二氧化碳（CO2）和硫化物等，这些废气排放物对大气环境和人类健康都带来了潜在的危害。
因此，对航空发动机废气排放物进行控制和减少已成为全球范围内的一个研究热点。
目前，航空发动机废气排放物污染控制技术主要包括两个方面的内容，一是控制废气排放物的生成，二是采用尾气处理装置进行废气排放物的处理。
在控制废气排放物的生成方面，主要有以下几个途径：1.燃烧技术优化：通过优化燃烧室的设计和燃烧过程的控制，减少废气排放物的生成。
其中包括燃烧室的气动设计、燃烧室的燃烧市场和燃烧室的燃烧控制等方面的研究。
2.燃料改性：通过改进燃料的配方和燃料的性质，减少废气排放物的生成。
其中包括燃料添加剂的研究和新型燃料的开发等方面的研究。
3.辅助燃烧：通过在废气排放路径上增加辅助燃烧装置或增加燃烧室的数量，对废气进行二次燃烧，将废气中的有害物质转化为无害物质。
其中包括稀释燃烧、再燃烧和催化燃烧等方面的研究。
在废气排放物的处理方面，主要有以下几种技术：1.氮氧化物的处理：氮氧化物是航空发动机废气中的主要有害物质之一，对大气环境具有很大的危害。
目前常用的处理方法包括选择性催化还原（SCR）和选择性非催化还原（SNCR）等。
2.颗粒物的处理：颗粒物是航空发动机废气中的另一个主要有害物质，直径小于10微米的颗粒物被认为是对人体健康具有最大潜在危害的颗粒物。
目前常用的处理方法包括颗粒物捕集器（DPF）和静电沉积器（ESP）等。
3.二氧化碳的处理：二氧化碳是航空发动机废气排放的主要成分之一，对全球气候变化具有显著影响。
目前常用的处理方法包括碳捕集和碳封存等。
4.硫化物的处理：硫化物是航空发动机废气中的另一个有害物质，对环境和人体健康具有一定的危害。
目前常用的处理方法包括催化还原和氧化脱硫等。
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内燃机的排放污染源有排气污染、窜缸混合气 和汽油蒸发三种
汽油机有害排放物主要有：一氧化碳(CO)、 碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)、硫氧 化合物(SOx)和铅化合物。 柴油机有害排放物主要有：氮氧化合物 (NOx)、碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)、 硫氧化合物(SOx)和微粒。
柴油机排放净化方法: 1) 机内净化包括改进燃烧室设计、改进进 排气系统、推迟喷油提前角、采用废气ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 循环和增压中冷。
2) 机外净化包括微粒捕集器和催化器。 3) 改进燃料. 这里只介绍二次空气喷射和废气再循环两 种装置
1、二次空气喷射
二次空气喷射就是将新鲜空气引入排气道, 将灼热废气中HC和CO进一步氧化,形成无 害的水和二氧化碳。具体方法是空气泵将 经空气滤清器过滤的新鲜空气加压,通过电 磁阀控制二次空气阀开启,将加压后的新鲜 空气喷入排气道。通常认为发动机要达到 欧III以上的排放法规要求，则必须采用二次 空气喷射。
对废气再循环总的控制要求是：NOX排放 量随负荷增加而增加,EGR率也应随之增加; 发动机水温低于一定值时,不应进行废气再 循环;怠速和小负荷时,NOx排放量不高,不进 行废气再循环;全负荷和急加速时,不应进行 废气再循环。
EGR控制阀 节气门开关
EGR电磁阀
水温传感器 启动信号
ECU
转速传感器
二次空气喷射阀
2、废气再循环（Exhaust Gas Recirculation， EGR） 废气再循环是针对有害气体NOx而设置的排气净 化装置,一般情况下,氮和氧不能生成化合物,只能 在富氧、高温情况下才能发生化合反应。发动机 废气主要含有H2O、N2、CO2，其热容较高。利 用EGR系统把适量废气混入新鲜混合气使之参与 燃烧,便可以降低混合气氧浓度、吸收燃烧放出的 热量,使燃烧速度减慢、燃烧温度降低,从而减少 NOx生成数量.
汽油机排放净化方法: 1) 机内净化包括改进燃烧室(采用面容比S/V较小 的燃烧室以减少HC和CO排放量)、改进进气系统、 采用稀薄分层燃烧技术、改用电控汽油喷射系统、 改进点火系统、采用废气再循环和使用无铅汽油。 2) 机外净化包括强制曲轴箱通风装置、燃料蒸发 控制、二次空气喷射和催化转换器。 3) 寻求新能源和代用燃料原料（清洁燃料