第六章 发动机有害排放物的控制系统
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。
哈尔滨工业大学（威海）
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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。
汽车环保学 第六章内燃机机外净化技术
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空燃比特性
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撞击
拦截
扩散
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三效催化净化技术(TWC)
主要使用贵金属+陶瓷载体, Pt, Rd, Pd 寿命要求80000-160000km, 防中毒很关键!
曲轴箱(crankcase)排放控制
Evaporative emission control
汽油机排气后处理技术 柴油机排气后处理技术 非排气污染物控制技术 车用燃料和排放
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思考题
目前内燃机的代用燃料如CNG、LPG、甲醇、 乙醇、二甲醚等对内燃机的排放有何影响？
稀燃汽油机如何使用催化转换器进行对有害 排放的转化？
非排气污染物的净化是如何进行的？
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催化反响过程
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第二节 柴油机排气后处理技术
1、氧化催化转化器——用于降低SOF〔可溶性 有机物〕、HC和CO。 2、微粒捕集器——用于降低PM排放。 3、NOx复原催化转化器——用于降低NOx排放。
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第二节 柴油机排气后处理技术
一、氧化催化转化器
欧洲和德国的一些柴油轿车上得到应用，但美、日等应用 不普遍。
二、微粒捕集器〔又叫微粒过滤器〕
过滤材料：陶瓷蜂窝载体、陶瓷纤维编织物、金属蜂窝载体、 金属纤维编织物、纸滤芯〔排温小于100～130℃〕等。
捕集机理：撞击、拦截、扩散。
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第二节 柴油机排气后处理技术
三、柴油机NOx复原催化转换器
吉林大学汽车构造第6章 发动机有害排放物的控制系统讲义
a
的关系
☆三元催化转换器使用原则
Hale Waihona Puke （1）油品：催化转换器不能使用加铅汽油，会使催化剂失效；
（2）排温：催化转 换器仅在温度超过 350C才起作用，因 此，催化转换器都 安装在温度较高的 排气歧管后面附近； （3）混合气成分： 混合气空燃比必须 在14.7附近。混合 气过浓或气缸缺火， 都会使转换器过热。
内部EGR方式
柴油机排气后处理装置颗粒捕捉器
目的： （1）氧化剂可以转化可溶性有机组分（SOF）中的大部分碳氢化合物， 从而达到降低微粒排放的效果；
（2）进一步降低HC和CO的排放，包括乙醛等。
要求：
过滤材料：
DPF再生方法：
（1）高过滤效率； （2）低排气阻力； （3）耐高温。 （1）陶瓷蜂窝载体； （2）陶瓷纤维编织物； （3）金属纤维编制物。 （1）电加热再生； （2）燃烧器加热再生； （3）反吹式再生； （4）连续催化再生。
排气再循环（EGR）结构组成及工作原理
（1）低温、低速时不投入 工作 （2）高速、中等负荷时投 入工作 （3）大负荷时不投入工作
1-电控单元 2-EGR阀 3-真空电磁阀(VSV) 4-三元催化器 5-氧传感器 6-水温传感器
五、其他排放物的控制装置 1、汽油蒸发控制系统
作用:防止燃油箱和化油器浮子室内的燃油蒸发（HC化合物）排入大气 造成污染方法:将这些汽油蒸气收集和储存在活性炭罐内，在发动机工 作时再将其送入气缸烧掉。
颗粒捕捉器的过滤材料
壁流式柴油机颗粒过滤器
颗粒捕捉器再生系统
颗粒捕捉器再生系统
典型的柴油机排气后处理方案
四、排气再循环（EGR）系统 废气再循环：把发动机排出的部分废气回送到进气管， 并与新鲜混合气一起进入气缸。由于废气中含有大量的CO2， 在不参与燃烧，却吸收了大量的热，因此，降低了最高燃烧 温度，又使混合气中氧的成份降低，因此减少了NOx排放。
汽车构造上下册内容整理---陈家瑞第三版
第一章：发动机的工作原理和基本构造1上止点：活塞顶面离曲轴中心线最远时的止点。
下止点：活塞顶面离曲轴中心线最近时的止点。
2活塞行程：活塞上下两个止点之间的距离。
3气缸工作容积：一个气缸中活塞运动一个行程所扫过的容积。
4发动机排量：一台发动机全部气缸的工作容积。
5压缩比：压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后最小容积之比。
6爆燃：气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较远处的末端混合气自燃而造成的不正常燃烧。
7四冲程汽油机经过进气、压缩、燃烧作功、排气四个行程，完成一个工作循环。
期间活塞在上下止点间往复移动了四个行程，曲轴旋转了两圈。
8四冲程发动机在一个工作循环的四个活塞行程中，只有一个行程是作功，另外三个为作功的辅助行程。
（工作原理）9汽油机的一般构造A机体组作用：作为发动机各机构、各系统的装配机体，而其本身的许多部分是其他机构的组成部分。
B曲柄连杆机构：将活塞的直线往复运动变为曲轴的旋转运动并输出动力的机构。
C配气机构作用：使可燃混合气及时冲入气缸并及时从气缸中排除废气。
D供给系统作用：把汽油和空气混合成为成分合适的可燃混合气供入气缸，以供燃烧，并将燃烧生成的废气排出发动机。
E 点火系统作用：保证按规定时刻点入气缸中被压缩的混合气。
F冷却系统作用：把受热部件的热量散到大气中去，以保证发动机正常工作。
G润滑系统作用：将润滑油供给作相对运动的零件，以减小他们之间的摩擦阻力，减轻部件的磨损并部分的冷却摩擦部件，清洗摩擦表面。
H启动系统使静止的发动机启动并转入自行运转。
10有效转矩：发动机通过飞轮对外输出的平均转矩。
11有效功率：发动机通过飞轮对外输出的功率。
12发动机负荷：发动机驱动从动机械所耗费的功率或有效转矩的大小。
第二章：曲柄连杆机构14曲柄连杆机构的功用：把燃气作用在活塞顶上的力矩转变为曲轴的转矩，以向工作机械输出机械能。
15曲柄连杆机构工作条件的特点：高温、高压、高速和化学腐蚀。
16气缸体种类：一般是气缸体、龙门式气缸体、隧道式气缸体。
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汇报人：日期:•汽油机有害排放物概述•一氧化碳的危害与控制措施•氮氧化物的危害与控制措施•硫化物的危害与控制措施•颗粒物的危害与控制措施目•汽油机有害排放物控制技术的发展趋势录汽油机有害排放物概述01CATALOGUE汽油机在燃烧过程中产生的有害物质，如一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物等。
有害排放物定义有害排放物的定义汽油机燃烧过程中，空气和汽油混合后进入燃烧室，在点火后进行燃烧。
由于燃烧不充分或燃烧不完全等原因，会产生有害排放物。
有害排放物产生机理一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOx）、颗粒物（PM）等。
有害排放物种类有害排放物的种类•一氧化碳（CO）：一氧化碳是汽油机燃烧过程中产生的主要有害物质之一，它是一种无色、无味的有毒气体，能够引起人体中毒，对环境造成污染。
•碳氢化合物（HC）：碳氢化合物是汽油中未完全燃烧的有机化合物，包括苯、甲苯等芳香烃和烯烃等，它们是汽油机排放中的重要有害物质，能够引起人体中毒和环境污染。
•氮氧化物（NOx）：氮氧化物是在高温、高压条件下，由氮气和氧气反应生成的化合物，主要包括一氧化二氮（NO）、二氧化氮（NO2）等，它们是严重的空气污染物之一，能够引起人体呼吸系统疾病和生态环境问题。
•颗粒物（PM）：颗粒物是指空气中悬浮的固体或液体颗粒状物质，包括可吸入颗粒物（PM10）和细颗粒物（PM2.5），它们能够进入人体肺部并沉积，对人体健康和生态环境造成严重影响。
汽油机排放的有害物质会污染空气、水体和土壤，对生态环境造成长期损害，如导致酸雨、光化学烟雾、全球气候变暖等问题。
对环境的影响汽油机排放的有害物质会危害人体健康，如引起呼吸系统疾病、心血管疾病等，长期接触还能够增加癌症的风险。
对人体的影响有害排放物对环境和人体的影响一氧化碳的危害与控制措施02CATALOGUE产生汽油机在工作过程中，空气中的氧气与部分燃料反应会产生一氧化碳。
第6章排放控制
NOx是在燃烧室高温高压条件下，由氮和氧化合而成，排放到大气后变 成NO2（二氧化碳），其毒性很强，可以引起中枢神经和呼吸系统的障碍, 对人及植物生长均有不良影响，是形成酸雨及光化学烟雾的主要物质之 一。
汽车发动机
发动机有害排放物的控制
3.碳氢化合物（HC）
汽车排放的HC，成分极为复杂，据资料报道有100～200种，包括芳香 烃、烯烃、瓦烷烃和醛类，它们来自未燃的燃油和润滑油,是不完全燃 烧的排放物 , 含有致癌物质,是光化学烟物形成的前体物。对人体健 康也是有害的。气态时为挥发性有机物,固态为颗粒物。
4. PM（ PM10 、 PM2.5 ）微粒(碳烟)
碳烟上面附有大量化学物质，包含致癌物质，吸入人体后会在肺部长 期停留。碳烟颗粒主要来自柴油车和重型车的排放。
5. 二氧化碳（CO2）的温室化效应
排放物中的CO2虽然对人体无直接危害和影响，CO2的隔热作用，形成 全球变暖的温室化效应，造成人类以及动植物生生存条件的改变。
汽车发动机
发动机有害排放物的控制
氮氧化物 NOx 汽油车
柴油车
颗粒物 PM
汽车发动机
发动机有害排放物的控制
地球温暖地化球温暖地化球温暖化
其它气体
二氧化碳 CO2 93.7%
二氧化碳的增加被认为是 地球温暖化的主要原因
汽车发动机
发动机有害排放物的控制
汽车发动机
1918年
2002年 绿色和平组织发表的 在挪威一座岛上的冰 川照片----2002年9月9 日参考消息
轻型汽车污染物排放限值及测量方法 （中国Ⅲ、Ⅳ阶段）
（３）二氧化硫对人体的危害。据有关资料介绍，如果二氧 化硫浓度增高，可以使哮喘病和心脏病加重
发动机有害排放物的控制系统
发动机有害排放物的控制系统1. 背景介绍在汽车等交通工具的使用过程中，内燃机产生的有害排放物是对环境和人体健康造成危害的主要因素之一。
针对这一问题，发动机有害排放物的控制系统应运而生，旨在降低排放物对环境的影响，保护人类健康，同时符合环保要求。
2. 发动机有害排放物的种类主要的有害排放物包括一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOx）和颗粒物（PM）等。
这些排放物对环境和人体的危害程度各不相同，因此需要采取不同的控制措施。
2.1 一氧化碳（CO）一氧化碳是一种无色、无味的气体，对人体的健康造成严重危害。
它通过干扰血液中氧与血红蛋白结合来阻止氧气输送，可能引起中毒甚至死亡。
2.2 碳氢化合物（HC）碳氢化合物是导致雾霾的主要元凶之一，直接影响大气质量。
它们也会造成眼睛刺激和呼吸困难等健康问题。
2.3 氮氧化物（NOx）氮氧化物是导致酸雨和光化学烟雾的主要组成部分。
对人体健康造成危害，也会破坏大气中的臭氧层。
2.4 颗粒物（PM）颗粒物可能导致呼吸系统疾病和心血管疾病，对人体健康造成直接危害。
3. 发动机有害排放物控制系统为了减少有害排放物的排放，发动机控制系统通常会采取以下一些技术手段：3.1 三元催化转化器（TWC）三元催化转化器是一种通过催化作用将一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物转化为无害物质的装置。
它广泛应用于汽车尾气净化中，有效降低有害排放物排放量。
3.2 高效排气循环系统（EGR）排气循环系统通过将部分废气重新引入燃烧室，控制燃烧过程中的温度和氧气浓度，降低NOx的生成量。
3.3 高压直喷和缸内直喷技术高压直喷和缸内直喷技术可以有效提高燃油的燃烧效率，减少未燃尽的碳氢化合物和颗粒物的排放。
3.4 放电火花塞和点火控制系统通过改良点火系统和火花塞设计，提高点火效率，减少未燃尽的碳氢化合物和颗粒物的排放。
4. 发动机控制系统的未来展望随着环保意识的提高和技术的不断发展，发动机有害排放物控制系统将不断完善和创新。
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第一节 第二节 第三节 第四节 汽车发动机的有害排放物 汽油机的排放控制装置 其他排放物的控制系统 柴油机的排放控制系统
第一节 汽车发动机的有害排放物
汽车有害排放物主要有尾气排放物、燃油系统蒸发物和噪声. 汽车有害排放物主要有尾气排放物、燃油系统蒸发物和噪声.汽油机主 要尾气排放物有CO、HC和NOx;而柴油机除此之外还有微粒和烟度 而柴油机除此之外还有微粒和烟度. 要尾气排放物有CO、HC和NOx;而柴油机除此之外还有微粒和烟度.
第三节 其他排放物的控制系统
一、汽油蒸发控制系统 作用:降低HC从汽油箱和燃料供给系统向大气的排放. 作用:降低HC从汽油箱和燃料供给系统向大气的排放. HC从汽油箱和燃料供给系统向大气的排放 强制式曲轴箱通风系统(PCV系统) (PCV系统 二、强制式曲轴箱通风系统(PCV系统) PCV阀的功用: PCV阀的功用:根据发动机工况的变化自动调节进入气缸的曲轴箱气体的数 量.
第四节 柴油机的排放控制系统
一、EGR系统 系统 1.EGR率 EGR率=QW/OEGR－QEGR×100% QW/OEGR为无 为无EGR时进入气缸的空气量 率 率 时进入气缸的空气量 QW/OEGR QEGR为有EGR时进入气缸的空气量 为有 时进入气缸的空气量 2.EGR对发动机性能及排放特性的影响 对发动机性能及排放特性的影响 3.柴油机 柴油机EGR的类型 柴油机 的类型 根据EGR的回流方式分为 的回流方式分为: 根据 的回流方式分为 内部EGR方式 利用进、排气管中的气体脉动进行 方式(利用进 的方式) ①内部 方式 利用进、排气管中的气体脉动进行EGR的方式 的方式 外部EGR方式 低压回路方式 ②外部 方式 高压回路方式 二、后处理装置 1.NOx还原装置 还原装置 2.CO及HC氧化装置 及 氧化装置 3.微粒捕捉装置 微粒捕捉装置
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补充图补充图补充图源自图6-12图6-13
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第二节 汽油机的排放控制装置
汽油机尾气排放控制方式主要有燃烧控制和三元催化转化装置两种方法. 汽油机尾气排放控制方式主要有燃烧控制和三元催化转化装置两种方法 一、催化转化装置 定义:利用催化剂的作用 将排气中的CO、 和 利用催化剂的作用,将排气中的 ◆定义 利用催化剂的作用 将排气中的 、HC和NOx转换为对人体无 转换为对人体无 害的气体的一种排气净化装置,也称作催化净化转化装置 空气滤清) 也称作催化净化转化装置.(空气滤清 害的气体的一种排气净化装置 也称作催化净化转化装置 空气滤清 分类(按催化转化装置的净化形式 按催化转化装置的净化形式): ◆分类 按催化转化装置的净化形式 1.氧化催化转化装置 氧化催化转化装置 2.还原催化转化装置 还原催化转化装置 3.三元催化转化装置 三元催化转化装置 降低低温HC排放装置 二、降低低温 排放装置 1.直接催化 直接催化 2.利用电加热催化转化装置 利用电加热催化转化装置 3.二次燃烧装置 二次燃烧装置 4.采用 捕捉器 采用HC捕捉器 采用 稀薄NOx催化转化装置 三、稀薄 催化转化装置 废气再循环(EGR)系统 四、废气再循环 系统 由真空操纵的EGR阀有传统式及排气背压传送式两种 两种.EGR阀安装 由真空操纵的 阀 传统式及排气背压传送式两种 阀安装 在废气再循环通道上. 在废气再循环通道上