發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染與防治

關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染與防治第1頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三教學(xué)目標(biāo)與要求掌握發(fā)動(dòng)機(jī)有害排放CO、HC、NOx形成的基本原因掌握發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染機(jī)內(nèi)凈化和機(jī)外凈化的基本途徑了解廢氣再循環(huán)裝置的基本結(jié)構(gòu)與工作原理了解催化轉(zhuǎn)換器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理了解汽油蒸發(fā)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理知道發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染控制的新技術(shù)和新方法第2頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三自學(xué)思考題1、Co、HC、NO2生成機(jī)理分別是什么？2、機(jī)內(nèi)凈化主要通過哪幾方面來實(shí)現(xiàn)？原理分別是什么？3、什么是廢氣再循環(huán)？簡(jiǎn)述結(jié)構(gòu)及工作原理.4、機(jī)外凈化主要通過哪幾方面來實(shí)現(xiàn)？原理分別是什么？5、三元催化轉(zhuǎn)化器使用注意事項(xiàng)是什么？第3頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三7.1發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣污染7.1.1發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣污染及危害排氣（尾氣）燃油蒸發(fā)NOxHC（約占55%）SO2微粒（鉛化物、碳煙等）臭氣HC（約占25%）HC（約占20%）發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物曲軸箱竄氣第4頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三7.1.2有害氣體產(chǎn)生原因汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物的來源有三個(gè)：排氣、汽油蒸發(fā)及曲軸箱竄氣。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)排放源的有害氣體相對(duì)排放量

第5頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三1.CO的生成機(jī)理CO是烴燃料燃燒的中間產(chǎn)物。排氣中CO主要是在局部缺氧或低溫下由于烴的不完全燃燒產(chǎn)生的。在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中，CO的濃度，基本上取決于空燃比。第6頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三2.HC的生成機(jī)理HC產(chǎn)生的原因除燃料的不完全燃燒外，缸壁淬冷也是排氣中HC的主要來源。HC的排放原理

激冷層的形成

排氣初期

排氣后期

第7頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三3.NOx的生成機(jī)理NOx是空氣在燃燒室的高溫條件下，由氧和氮的反應(yīng)所形成的，它和其它廢氣成分不同，不是來自燃料。發(fā)動(dòng)機(jī)所排出的NOx，雖含有少量的NO2，但大部分是NO。排氣中的NO在大氣中氧化成NO2，通常把NO2和NO統(tǒng)稱為NOx（氮氧化合物）。返回第8頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三7.2發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染的防治發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染的控制方法可分為機(jī)內(nèi)凈化和機(jī)外凈化。7．2.1發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)內(nèi)凈化

通過改善可燃混合氣的品質(zhì)和燃燒狀況，抑制有害氣體的產(chǎn)生，使排氣中的有害氣體成分減至最少，這種方式稱為機(jī)內(nèi)凈化，是治理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染的根本方法。第9頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三1.改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒狀況1）從有害氣體的生成機(jī)理出發(fā)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒狀況本身進(jìn)行改進(jìn)，抑制有害氣體的產(chǎn)生，使排出的廢氣盡可能變得無害，采取這種措施，被認(rèn)為是治理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染的根本方法。

2）它是通過配氣相位、點(diǎn)火時(shí)刻等的優(yōu)化調(diào)整和燃燒室、火花塞等的優(yōu)化設(shè)計(jì)配置來達(dá)到。第10頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三2.改善可燃混合氣的品質(zhì)1）恒溫進(jìn)氣空氣濾清器恒溫進(jìn)氣空氣濾清器可以在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)之后，向發(fā)動(dòng)機(jī)供給熱空氣。從而既減少了CO和HC的排放，又改善了發(fā)動(dòng)機(jī)低溫運(yùn)轉(zhuǎn)性能。

2.廢氣再循環(huán)第11頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三（2）廢氣再循環(huán)廢氣再循環(huán)排氣再循環(huán)（ExhaustGasRecirculation）是改善可燃性混合氣的一種方式。其基本原理是：將5%～20%的廢氣再引入進(jìn)氣管，與新鮮混合氣一道進(jìn)入燃燒室，使最高燃燒溫度降低，從而減少NOx的生成量。第12頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三廢氣再循環(huán)系統(tǒng)用于降低廢氣中的氧化氮(NOX)的排出量。氮和氧只有在高溫高壓條件下才會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)的溫度和壓力滿足了上述條件，在強(qiáng)制加速期間更是如此。汽車廢氣是一種不可燃?xì)怏w(不含燃料和氧化劑)，在燃燒室內(nèi)不參與燃燒。廢氣中的主要成分CO2比熱容比較大，所以引入的廢氣可將燃燒產(chǎn)生的部分熱量吸收并帶出氣缸，并對(duì)混合氣有一定的稀釋作用，因此降低了發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒的最高溫度和氧含量，從而減少了NOx化合物的生成量進(jìn)入燃燒室的廢氣量隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的增加而增加。第13頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三廢氣再循環(huán)的工作原理1-EGR閥2-EGR電磁閥3-節(jié)氣門4-水溫傳感器5-曲軸位置傳感器第14頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三第15頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三EGR閥EGR閥1膜片下部通大氣，裝有彈簧的另一邊為真空室，其真空度由EGR電磁閥2控制。增大真空室的真空度，使膜片克服彈簧力上拱，閥的開度增大，廢氣再循環(huán)量增大。當(dāng)上部失去真空度時(shí)，膜片在彈簧力的作用下向下拱而使閥關(guān)閉，阻斷廢氣再循環(huán)第16頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三第17頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三第18頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三EGR電磁閥返回第19頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三7.2.1發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)外凈化1.二次空氣噴射2.催化轉(zhuǎn)換器3.曲軸箱通風(fēng)裝置4.汽油蒸發(fā)控制系統(tǒng)5.柴油機(jī)微粒過濾器第20頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三1.二次空氣噴射新鮮空氣噴射到排氣門附近，使高溫廢氣和空氣接觸混合，以使未燃HC、CO進(jìn)一步燃燒?？諝鉃V清器空氣泵防止回火管單向閥空氣分配管化油器空氣噴管排氣門進(jìn)氣管回火防止閥第21頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三2.催化轉(zhuǎn)換器催化轉(zhuǎn)換器是利用催化劑的作用，使排氣中的有害成分CO、HC和NOx盡量進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為對(duì)人體無害的CO2、H2O和N2的一種排氣凈化裝置，也稱作催化轉(zhuǎn)化凈化器。支承環(huán)

波紋網(wǎng)眼環(huán)

支承環(huán)

密封墊

整體式催化反應(yīng)器載體

溫度傳感器

催化轉(zhuǎn)換器1）氧化還原型轉(zhuǎn)換器2）三效催化轉(zhuǎn)換器（14.7）安裝在消聲器之前，催化劑時(shí)直徑2-4mm的氧化鋁顆粒，在多孔性表面涂有鉑，表面積很大，每克150-300平米。返回第22頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三3.曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)裝置它由PCV閥及進(jìn)排氣管路組成。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，新鮮空氣自空氣濾清器1經(jīng)管C和閉式通風(fēng)口6進(jìn)入曲軸箱和曲軸箱內(nèi)竄氣混合，從氣缸蓋罩通入管A，經(jīng)PCV閥3，被吸入進(jìn)氣管。因此有適量的竄氣在氣缸內(nèi)再次燃燒。節(jié)氣門

PCV閥

進(jìn)氣管

通風(fēng)管

閉式通風(fēng)口

曲軸箱

機(jī)體通氣道

缸蓋通氣道

空氣濾清器

第23頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三

4.汽油蒸發(fā)控制系統(tǒng)汽油蒸發(fā)控制系統(tǒng)的功能是將燃油箱和浮子室內(nèi)蒸發(fā)的汽油蒸氣收集和儲(chǔ)存在炭罐內(nèi)，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)再將其送入氣缸燃燒。第24頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三燃油箱

回油管

油氣分離器

汽油蒸氣管

炭罐

活性炭

濾網(wǎng)

限流閥

汽油蒸氣管

真空軟管

空氣濾清器

浮子室

化油器

進(jìn)氣支管

汽油蒸氣管

節(jié)流閥第25頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三5.柴油機(jī)微粒過濾器1-排氣支管2-燃油3-電熱塞4-過濾器濾芯5-燃燒室6-噴油器返回第26頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三本章小結(jié)1.發(fā)動(dòng)機(jī)排放CO主要是因?yàn)槿剂喜煌耆紵纬傻?，HC產(chǎn)生的原因除燃料不完全燃燒外，缸壁淬冷是排氣中HC的主要來源，NOx是發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒溫度過高時(shí)，殘留的氧氣與氮?dú)獍l(fā)生反應(yīng)的產(chǎn)物，燃燒溫度越高，生成的NOx就越多。第27頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三2.發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染的控制方式分機(jī)內(nèi)凈化和機(jī)外凈化。機(jī)內(nèi)凈化通過優(yōu)化配氣相位、點(diǎn)火提前角、燃燒室設(shè)計(jì)、進(jìn)氣管預(yù)熱、廢氣再循環(huán)等方法達(dá)到。機(jī)外凈化常采用二次空氣噴射、催化轉(zhuǎn)換器、曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)裝置、汽油蒸發(fā)控制系統(tǒng)等附加裝置。第28頁，講稿共30頁，2023年5月2日，