第4章 汽油机机内净化技术
汽车排放及控制技术知识点汇总
第一章绪论一名词解释和填空题1)大气污染：随着人类社会发展，人类活动或自然过程使得某些物质进入大气，当他们呈现足够的浓度，达到足够的时间，就可能危害到人体的舒适和健康，危害到生态环境的平衡2)大气污染的一般分类：局部污染、区域性污染、全球污染3)大气污染源分为天然污染源和人为污染源。
4)汽车排放的主要污染物有CO、NO X、HC、光化学烟雾、微粒二、论述汽车排放污染物的种类、特点和危害1)一氧化碳：无色无臭，有毒气体；使血液输氧能力降低2)碳氢化合物：包括未燃和未完全燃烧的燃油、润滑油及其裂解产物和部分氧化物；饱和烃危害不大，不饱和烃危害很大3)氮氧化物：是NO和NO2的总称，百分之九十五为NO；NO无色无味，毒性不大，NO2是红棕色气体，对呼吸道强烈刺激，产生酸雨、烟雾。
4)光化学烟雾：是排入大气氮氧化物和碳氢化合物受太阳紫外线作用产生的一种具有刺激性的浅蓝的烟雾，包含：臭氧、醛类、硝酸酯类；刺激眼睛和上呼吸到粘膜5)微粒：微粒越小，越不容易沉积，越容易深入肺部；其次物化活性越高，加剧了生理效应的发生和发展。
第二章汽车排放污染物的生成机理和影响因素一名词解释和填空题1)可燃混合气均匀，CO排量几乎取决于可燃混合气的空燃比或过量空气系数2)柴油机φa大，CO排放比汽油机低，由于柴油与空气混合不均匀，燃烧空间总存在局部缺氧和低温的地方，低负荷尽管φa很大，CO排放量反而上升。
3)影响CO生成的因素中：进气温度、进气管真空度升高，CO排放量升高；大气压力、怠速转速升高，CO排放量降低。
4)淬熄层：火焰接近气缸壁，缸壁附近混合气温度低，使气缸壁薄薄的边界层内的温度降低到混合气自燃温度以下，导致火焰熄灭，边界层的混合气未燃烧或未完全燃烧直接进入排气形成未燃HC，此边界层成为淬熄层5)体积淬熄：发动机在在某些工况下，火焰前峰面到达燃烧室壁面之前，由于燃烧室压力和温度下降太快，可能使火焰熄灭6)排气管HC氧化的条件：管内有足够的氧气、排气温度高于600度、停留时间大于50ms7)汽油机HC生成区主要在缸壁四周，排放峰值主要是排气门刚打开和排气过程结束8)绝热温度：混合气燃烧释放的全部热量减去因自身加热和组成变化所消耗的热量而达到的最高燃烧温度9)柴油机微粒包括白烟、蓝烟、黑烟。
汽油机后处理净化技术
第二节 三效催化转化技术
2 我国汽车排放标准
１. 我国汽车排放标准的建立和完善 我国从1981年开始制定标准，于1983年首次发布了国 家汽车排放标准GB3842 ~3847—1983，并于1984年4月1日 起执行。标准的排放物限值见表2-18~ 表2-20，GB3845 ~3847为一、三效催化转化器的基本结构
三效催化转化器的基本结构见图６-１，它由壳体、垫层和催化剂组成。
壳体是整个三效催化转化器的支承体。 壳 体的材料和形状是影响催化转化器转化效率 和使用寿命的重要因素。
为了使载体在壳体内位置牢固，防止它因振 动而损坏，为了补偿陶瓷与金属之间热膨胀 性的差别，保证载体周围的气密性，在载体 与壳体之间加有一块由软质耐热材料构成的 垫层。
2020/3/4
第二节 三效催化转化技术
2020/3/4
第二节 三效催化转化技术
２. 与国际接轨的现行国家排放标准 国家技术监督局曾于1999年3月10日颁布了4项国家汽车排 放标准。分别是«汽车排放污染物限值及测试方法»(GB14761— 1999)、«压燃式发动机和装用压燃式发动机的车辆排放污染物 排放限值及测试方法»(GB1769１—1999)、«压燃式发动机和装 用燃式发动机的车辆排气可见污染物排放限值及测试方法 »(GB3847—1999)、«汽车用发动机净功率测试验方法»(ＧＢ/ Ｔ 17692—1999)。
第第节一二节汽车三污效染催源化及转主化要技污术染物
1 汽车大气污染源 汽车的有害气体主要通过汽车尾气排放,曲轴箱
窜气和汽油蒸汽3个途径进入大气中,造成对大气的 污染。
2 第汽车二主节要污三染效物催化转化技术
直接由汽车排放的污染物以及与交通源相关的主 要污染物有:一氧化碳、碳氢化合物(包括苯、苯并芘 等)、氮氧化物(ＮＯ、NO2等)、炭烟(主要是2.5μｍ 以下的细微颗粒物及其上附着的高分子碳氢化合物和 二氧化硫等)、二氧化硫、二氧化碳、醛类等。
毕业设计----汽油机HC排放的生成机理及净化措施
毕业设计----汽油机H C排放的生成机理及净化措施-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN汽油机HC排放的生成机理及净化措施摘要汽车作为现代化交通工具，给人们的生产与生活带来了极大方便。
可是它的尾气排放物却给大气环境造成了严重污染。
通过对汽车尾气中的固体悬浮微粒、一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、铅和黑烟等有害成份及其危害机理进行分析。
探讨了治理汽车尾气污染的主要原因，提出了汽车尾气污染防治的若干对策。
本文主要论述了车用汽油机HC排放物控制的必要性，探讨了HC的生成机理及其影响因素，介绍了各种车用汽油机HC排放的控制技术，分析了各种净化技术的特点和存在的问题。
关键词：汽油机；碳氢化合物；生成机理；净化措施Generation Mechanism of HC from Vehicle Gasoline Engine and ItsEmission Control TechniqueAbstractAs the modern means of transportation, automobiles bring great convenience to peoplep's life and production. However, the exhaust emissions cause terrible pollution to atmospheric environment. Analyzing harmful components: solid suspended particles, Carbonmonoxide, Nitrogen oxides, Hydrocarbons, Lead and smoke and it’s hazards analyses of the mechanism, the author discusses the main reasons of managing vehicle exhaust pollution and puts forward a number of countermeasures of controlling and prevention of automobile exhaust pollution.The article discusses the necessity of HC emissions control from vehicle gasoline engine, as well as the generation mechanism of HC and it’s influence factors. HC emission control techniques of all kinds of vehicle gasoline engines are introduced along with the features and problems of respective purification technique.Key word: gasoline engine; HC; generation mechanism; purification measures目录1 绪论 ....................................................................................................... 错误!未定义书签。
5内燃机机内净化
排气管上加装氧传感器，根据排气管中氧的含量，测定进入发动机燃烧室混合气的空燃比值，并输入给ECU。ECU将此信号与设定的目标空燃比值进行比较，不断修正喷油量，形成闭循环，使空燃比保持在设定目标值附近。
分层燃烧就是要合理地组织气缸内混合气分布，使在火花塞周围有较浓的混合气，而在燃烧室内的大部分区域具有很稀的混合气，以确保正常点火和燃烧，同时也扩展了稀燃失火极限，并可提高经济性，减少排放。
柴油机结构一定时，放热规律取决于喷油规律。理想的柴油机喷油规律如下：喷油持续角为16～35°CA，喷油速率的变化要先缓后急，最后高速断油。滞燃期内的初期喷油量控制了初期热放率，从而影响最高燃烧压力和最大压力升高率，需要低速喷油。到了中期，为了提高热效率，应尽量减小喷油持续角并使放热中心接近上止点，需加大喷油量和最高喷油速率。在喷油后期，喷油率应快速下降以避免燃烧拖延，造成烟度及耗油量的加大。
喷油提前角过小——燃料不能在上止点附近迅速燃烧，导致后燃增加，虽然最高燃烧温度和压力降低，但燃油消耗率和排气温度增高，发动机容易过热。
喷油压力：高压喷射燃油能够提高油束速度，使燃油喷雾颗粒进一步细化，改善油气混合质量，使得燃烧更加迅速、彻底，控制燃烧温度，降低排放。
喷油规律：柴油机理想燃烧方案应该是：由于预混合燃烧速度快，放热率大，直接决定了缸内最高温度，形成高温富氧环境促进NOx生成，所以需要抑制预混燃烧以降低NOx排放；而在扩散燃烧的前期应该保持快速燃烧速度和温度，从而降低碳烟排放；扩散燃烧后期缸内温度压力不足以对新生成的颗粒物进行氧化，需要缩短后期扩散过程，提高燃油经济性，降低烟度排放。
废气再循环：
汽油机：适用于中等负荷
柴油机：高速大负荷、高速小负荷－限制ERG率；部分负荷－较小的EGR率；低速小负荷－大EGR率。
汽油机后处理净化技术之
课程小结课程名称：汽车排放及控制技术学生姓名：陈圆磊学号：1221402014 专业：车辆工程_______________ 所在学院：龙蟠学院_______________2013 年 12 月 15 日汽油机后处理净化技术之———三效催化转化技术本课程小结内容：本人主要根据现有教材并通过校内网络资源查得的文献，介绍了现代汽车排放及控制技术众多技术之一的汽油机后处理净化技术，用于汽油机后处理净化装置众多之一的三效催化转化器技术。
着重介绍：1、改善汽油机后处理净化技术的意义；2、三效催化转化（器）技术的应用及其实际价值，3、三效催化转化器基本结构和工作原理。
1、改善机内净化技术的意义近些年来，随着世界经济的发展中心正呈现出多极化的趋势————中国已逐渐成为对于世界经济发展不可小觑的力量。
比如在汽车制造业，连续数年中国的汽车销量在世界位居群首，然而随之带来的环境污染问题也成为我国政府要重视和加强管理的问题，比如今年全国各地区都出现了不同程度的雾霾天气，也是迄今50多年来出现的最严重和持续时间最长的污染，给人们的正常工作、生活、出行带来了极大不便。
导致这种现象的主要原因是空气中含有大量颗粒物和其他排放物质。
其中汽车排放的污染物比重最大。
因此改善汽车排放对于国家生产发展、安定，国民健康与安全有重大意义。
众所周知，机内净化技术是以改善发动机燃烧过程为主要内容，对降低排气污染起到了较大作用，但其效果有限，且给汽车的动力性和经济性带来不同程度的不利影响。
随着对发动机排放要求的日趋严格，改善发动机工作过程的难度越来越大，能统筹兼顾动力性、经济性和排放性能的发动机将越来越复杂，成本也急剧上升。
因此，世界各国都先后开发废气后处理净化技术，在不影响或少影响发动机其它性能的同时，在排气系统中安装各种净化装置，采用物理的和化学的方法降低排气中的污染物最终向大气环境的排放。
2、三效催化转化技术的应用和实际价值三效催化转化器是目前应用最多的废气后处理净化技术。
汽车排放及控制技术第四章 汽油机机内净化技术
一、典型汽油喷射电控系统
电控汽油喷射系统 ，简称为ＥＦＩ。
(１) 废气排放指标比化油器汽油机好得多。
特点 (２) 每缸采用单独喷油器供油，可提高各缸空燃比的均匀性和喷油 量的精确性。 (３) 起动时仍能保持良好的雾化特性，起动性能良好，且起动时Ｈ
Ｃ 排放量少。
(４) 进气系统的阻力损失减少，充气效率高。 (１)按喷油器数目分:单点喷射(ＳＰＩ)、多点喷射(ＭＰＩ)。 类型
(２)按喷射区域分:进气(管)道喷射、缸内喷射。
(３)按喷射方式分:连续喷射、间歇喷射。 (４)按进气量检测方法来分:空气流量型和进气压力型。
一、典型汽油喷射电控系统
典型汽油喷射电控系统
特点： 电控单元以由节气门开度决定 的吸入空气量为控制喷油量的 基础，以空气流量计和转速传 感器检测到的空气流量和发动 机转速为确定基本喷油量的依 据，采用分组喷射方式，曲轴 每转一周各组喷射一次。
(４)选用结构紧凑和面容比较小的燃烧室，缩短燃烧室狭缝长度，
适当提高燃烧室壁温，以削弱缝隙和壁面对火焰传播的阻挡与淬熄 作用，可以降低ＨＣ和ＣＯ 的排放量。
(５)采用废气再循环技术。
(６)采用增压技术，如废气涡轮增压，对提高汽油机功率和改善其 燃油经济性及排放都有 积极意义。 (７)采用可变气门正时技术。
它是在L-jetronic系统的基础上，用一个控制单元将最重要的喷油量控制 和点火控制集中在一起，加上其他控制内容，形成一个集中电控系统，即电
控发动机管理系统(ＥＭＳ)。
特点： 整个系统除喷油和点火两个基本子系统外，可根据控制项目扩展的 需要而设置其他控制装置，在一个电控单元上实现多参数、多目标的程 序控制，具有很好的灵活性和适应性。 电控单元根据不同的控制内容，按所存储的由发动机台架试验得到 的有关三维脉谱图确定基本控制量，简化了控制程序，提高了控制精度。 系统具有故障自诊断、安全保护功能及应急状态控制功能。 在使用三效催化转化器时，系统具有用氧传感器进行空燃比反馈控
汽油机后处理净化技术
第4章 汽油机后处理净化技术
4.1 概述 4.2 三效催化转化器 4.3 热反应器与空气喷射 4.4 稀薄燃烧汽油机尾气净化技术
太原理工大学车辆工程系
太原理工大学机械工程学院车辆工程系
1
4.1
概述
汽车排放与控制技术
太原理工大学车辆工程系
太原理工大学机械工程学院车辆工程系
2
汽车排放与控制技术
机内净化技术
以改善发动机燃烧过程为主，对降低排气 污染起到很大作用，但不同程度地给汽车的 动力性和经济性带来负面影响。
随着对发动机排放要求的日趋严格，改 善发动机工作过程的难度越来越大，能统筹 兼顾动力性、经济性和排放性能的发动机将 越来越复杂，成本也急剧上升。因此，世界 各国都先后开发太原废理气工大后学车处辆工理程净系 化技术。
7
汽车排放与控制技术
三元催化器将汽车排气系统中的 有害物质碳氢化合物、一氧化碳 太原理工大学车和辆工氮程氧系 化物转化为水蒸气、二氧 化碳和氮气。
太原理工大学机械工程学院车辆工程系
8
三元催化器的位置
汽车排放与控制技术
催化转换器安装在排气歧管之后、排气消声器之前的排气 管中。其作用是利用催化剂（通常是金属铂、钯和铑；稀土材 料。）的作用将排气中的CO、HC和NOx转换为对人体无害的 气体。催化转换器有氧化催化转换器和三元催化转换器。氧化 转换器只将排气中的CO、HC氧化成CO2和H2O，又称为二元 催化转换器，必须提供二次空气作为氧化剂。三元催化转换器 可以同时降低CO、HC和NOx的排放。它可以以排气中的CO和 HC作为还原剂，将NOx还原成氮气（N2）和氧气（O2），而 CO和HC则被氧化为CO2和H2O。当空燃比在理论空燃比 （14.7）附近时，氧化太-还原理原工反大学应车达辆工到程平系 衡， CO、HC和NOx 的排放同时达到最低。
汽车排放及控制技术试题答案
一、填空题1、汽车排放的污染物主要有_ 一氧化碳_、氮氧化合物_、_ 碳氢化合物__和__微粒____。
2、柴油机氮氧化物的生成主要受三个要素的影响,分别是_ 喷油定时_、 放热规律___和 负荷与转速的影响_。
3、三元催化转化器的起燃特性有两种评价方法,对于催化剂常用__ 起燃温度 __来评价,而对于整个催化转化系统则用__ 起燃时间 _来评价。
4、微粒捕集器的过滤机理存在四种,即_ 扩散机理、 拦截机理_、 惯性碰撞机理_、 重力沉积机理_。
5、电控柴油喷射系统已发展了三代，第一代是 位置控制_ 系统，第二代是_ 时间控制__系统，第三代是 电控高压共轨 系统。
6、目前控制汽油机氮氧化物排放最主要的措施是_ 废气再循环技术_。
7、常用排放污染物取样系统有 直接取样系统___、_稀释取样系统_和_定容取样系统_。
8、汽油发动机中未燃HC 的生成主要来源于_ 燃烧室未燃燃料、 窜入曲轴箱的未燃燃料和 燃油系统蒸发的燃油蒸汽_ 三种途径。
9、缸内直接喷射汽油机与其它汽油机相比，最大区别是_ 汽油喷射的位置_。
10、EGR 率是指 ×100%+返回废气量进气量返回废气量11、为使三元催化转化器的净化效率达到80%以上，其过量空气系数(Φa) “窗口”应达到的要求是“窗口”很窄，宽度只有_ 0.01~0.02__。
12、生成氮氧化物的三个要素是_ 混合气浓度_、 温度_和 氧浓度_。
13、目前微粒捕集器被动再生的方法主要有 化学催化的方法_。
14、排气成分分析中，CO 和CO2用_ 不分光红外线气体分析仪_测量，NO 用_ 化学发光分析仪_测量，HC 用 _ 氢火焰离子型分析仪_测量，氧多用 顺磁分析仪_测量。
15、烟度的测量方法主要有两类： 滤纸法__和 消光度法__。
16、目前,各国正纷纷开发各种代用燃料以解决未来石油能源枯竭的问题,其中最主要的代用燃料是 天然气__、液化石油气_、醇类燃料__和 植物油__。
汽机油系统洁净化措施
汽机油系统洁净化措施国电霍州发电厂2×600MW机组“上大压小”工程汽轮发电机油系统洁净化安装措施汽轮发电机油系统洁净化安装措施1.目的汽机油系统主要包括主机润滑油管道(套装油管道及顶轴油管道)、抗燃油系统管道、给水泵组油系统管道以及润滑油净化储存系统管道等，而设备制造装配工艺、设备及管道安装工艺对以后的油系统冲洗和设备安全运行有着多方面的直接影响，为保证系统正常运行，同时提高汽轮发电机组油系统内部清洁度，缩短油循环冲洗时间，特制定本安装措施。
2.适用范围本措施适用于汽轮发电机组润滑油、顶轴油、EH油及发电机密封油系统设备及管道、给水泵汽轮机油系统及油净化设备系统等其它润滑油系统的洁净化安装。
3.编制依据《工程建设标准强制性条文》电力工程部分建标(2006)102号《火力发电厂金属技术监督规程》 DL438-2000 《电力建设安全工作规程》火力发电厂部分DL5009.1-2002 《电力基本建设火电设备维护保管规程》 DL/T855-2004 《电力建设施工及验收技术规范》(汽轮机机组篇) DL5011-92 《电力建设施工及验收技术规范》(管道篇) DL5031-94 《电力建设施工及验收技术规范第4部分电厂化学》DL/T5190.4-2004 《火电施工质量检验及评价规程》汽机篇《火电施工质量检验及评价规程》管道篇《火电施工质量检验及评价规程》焊接篇《火力发电厂焊接技术规程》 DL/T869-2004 《中国国电集团公司重大事故预防措施》电集生[2003]260号《电力基本建设热力设备化学监督导则》DL/T889-2004 《中国国电集团公司火电工程调整试运质量检验及评价规程》电集工[2006]41号《中国国电集团公司火电机组达标投产考核办法》电集工[2006]41号 4.洁净化安装要求4.1设备、材料接收和存放,国电霍州发电厂2×600MW机组“上大压小”工程汽轮发电机油系统洁净化安装措施4.1.1 油箱、套装油管、冷油器、密封油集装装置等到场后，代保管单位应检查其不得散包、开封。
5第五章内燃机机内净化技术
2-1 低排放燃油喷射系统
理想的喷油规律
最高喷油速率控制
喷 油 速 率
初期喷射期
斜率控制 高断油速率
低喷油 速率 喷油时间 喷油持续期 曲轴转角
初期缓慢，中期急速，后期快断
38
2-1 低排放燃油喷射系统
二、合理喷油规律：
凹弧凸轮供油规律
39
双弹簧喷油器供油规律
2-1 低排放燃油喷射系统
三、预喷射和多段喷射
17
1-4 可变进气系统
二、可变气门正时及升程：
低速时，采用较小的气门叠开角以及较小的气门升程，
防止出现缸内新鲜充量向进气系统的倒流，以便增加转 矩，提高燃油经济性。
高速时应具有最大的气门升程和进气门迟闭角，以最大
限度地减小流动阻力，充分利用过后充气，提高充量系 数，以满足动力性要求。
配合以上变化，对进气门从开启到关闭的进气持续角也
目的
控制NOx 原 因
提高混合气 的热容量
9
降低混合气 中O2的浓度
降低燃 烧温度
1-2 废气再循环
二、EGR控制策略
EGR率= 返回废气量 100% 进气量+返回废气量
1 2 3 4
10
• EGR量应随负荷的增加而增加。 • 怠速和低负荷时，不进行EGR。
• 冷机状态不进行EGR。
• 大负荷、高速时也不进行EGR或减少EGR率。 • EGR率受空燃比、点火提前角影响。
2. 加强进气涡流
涡流比 HC 3. 多气门
4. 增压技术
14
NOx
1-3 燃烧系统优化
三、合理提高压缩比
一般在辛烷值允许情况下，采用尽可能高的压缩比， 以获得较好的动力性和经济性。
汽车环境保护学-第5讲 汽油机机内净化技术(二)
废气再循环的工作原理
废气再循环技术是控制氮氧化合物排放的主要措施， 它是将汽车排出的一部分废气重新引入发动机进气 系统，与混合气一起再进入气缸燃烧。
废气比热容大，能降低燃烧温度，降低NOx
2
废气再循环
废气混入的多少用EGR率表示，其定义如下：
EGR率=
返回废气量 进气量+返回废气量
100%
过大的重叠角会使发动机燃烧不稳定、失火并 使HC排放量增加等，因此在确定配气相位重叠 角时必须对动力性、经济性和排放性能进行综 合考虑。
EGR率对汽油机净化与性能的影响
废气再循环能有效地降低汽油发动机的NOx排放, 但进行EGR时必须要考虑其对发动机动力性、经 济性的影响。通常将EGR率控制在10%～20%范围 内较合适。
第八节 多气门技术
一、气流组织 二、多气门对汽油机净化与性能的影响
多气门汽油机
每缸多于两个气门 滚流是多气门汽油机缸内气体流动的主要形式 进气道结构是影响滚流强度的主要因素 四气门、五气门 DOHC
多气门对排放和性能的影响
扩大总流通截面积，增大进气流量，降低泵气损失 可实现关闭部分通道，拓宽高效工作范围。 气门变小变轻，开启和关闭速度更快 改善进气能力，提升小负荷工况下的排放
一、均匀混合气的形成 二、燃烧特性 三、均质压燃汽油机的排放特性
均质混合气的形成
进气管汽油喷射，比空燃比控制更精确 缸内直喷
燃烧特性
压缩终了，自行着火 多点同时燃烧，无明显火焰前锋 燃烧温度低，分布均匀 只生成少量NOx和微粒 压缩比高于普通汽油机 采用相当稀薄的混合气 直接调节喷油量，无节气门，无节流损失 接近于理想的等容燃烧，热效率高
第6章车用汽油机后处理净化
SDJT UNIVERSITY
第6章
脱附过程
脱附：表面反应过程完成后，生成的反应分子就 会从催化剂表面的活性中心脱离出来，为表面反 应的继续进行空出活性位，这个过程称为脱附。
脱 附 方 程 式
SDJT UNIVERSITY
B(s) → B + s H(s) + H(s) → H2 + s + s O(s) + O(s) → O2 + s + s
催化剂只有达到一定温度才能开始工作，称为起燃。
SDJT UNIVERSITY
第6章
图6-7 三效催化剂的起然温度特性
车用汽油机后处理净化
空速特性
空速(SV)：
SDJT UNIVERSITY
SV=qv / Vcat Vcat=(0.5~1)Vst
空速的大小表示了反应气体在催化剂中的停留 时间(tr)：
SDJT UNIVERSITY
性能指标
转化效率
排气流动 阻力
空燃比特 性
起燃特性
空速特性
流动特性
第6章
车用汽油机后处理净化
空燃比特性 转化效率随α或 Фa 的变化称为 催化器的空燃比特性
SDJT UNIVERSITY
图6-6 过量空气系数对三效催化转化器 转化效率的影响
第6章
车用汽油机后处理净化
起燃特性
第6章 车用汽油机后处理净化
SDJT UNIVERSITY
概述
三效催化转化器是目前应用最多的废气后处理净化技术。
三效催化转化器的载体一般采 用蜂窝结构，蜂窝表面有涂层 和活性组分，与废气的接触表 面积非常大，净化效率高，当 发动机的空燃比在理论空燃比 附近时，三效催化剂可将90%的 碳氢化合物和一氧化碳及70%的 氮氧化物同时净化。 目前，电子控制汽油喷射加三效催化转化器已成为国内外汽 油车排放控制技术的主流。
第四章车用柴油机的机内净化(共10张PPT)
磁机构控制油量调节杆位移的位置控制系统；第二代是基于高速强
力电磁溢流阀的喷射系统，通过控制电磁溢流阀闭合到打开的时间来 调节喷油量；第三代是基于高压共轨的电控柴油喷射系统，高压油泵 将高压燃油压入高压共轨管，与高压共轨管相连的各缸喷油器在电脑 的控制下直接向缸内喷油。第一代和第二代都是过渡性系统，现在谈 到的柴油机电控燃油喷射系统，主要是指第三代的电控高压共轨系统。
涡流室式燃烧室 预燃式燃烧室
一、涡流室式燃烧室
涡流室式燃烧室如右图所示，作
为涡流室的副燃烧室设置在气缸盖上，
第促四使章 碳其车烟用及容柴燃积油烧机中与的间机产整内物净个化 燃烧室容积的比约为
第三代是基于高压共轨的电控柴油喷射系统，高压油泵将高压燃油压入高压共轨管，与高压共轨管相连的各缸喷油器在电脑的控制下直接向缸
电控高压共轨燃油喷射系统的组成
电控高压共轨燃油喷射系统主要由电控单元（ECU）、高
压油泵、共轨管、高压油管、电控喷油器及各种传感器等组成，如 下图所示。低压油泵将燃油送入高压油泵，高压油泵将燃油加压 后送入共轨管，与高压共轨管相连的各缸喷油器按电控单元从预
值的供油量脉谱图中确定的喷油量向缸内喷油。
50%～70%。主燃烧室由活塞顶与气缸 内喷油。
第三代是基于高压共轨的电控柴油喷射系统，高压油泵将高压燃油压入高压共轨管，与高压共轨管相连的各缸喷油器在电脑的控制下直接向缸
内狭喷窄油 的盖。通间道相的连，空通道间方向构与成涡流，室 主副燃烧室间由一
狭窄的通道相连，通道方向与涡流室 其容积与整个燃烧室容积的比约为
第四章车用柴油机的机内净 化
内燃机工作原理及机内净化措施
柴油机和汽油机区别
汽油机
汽油与空气缸外混合，进 入可燃混合气
电火花点燃混合气
有点火系
无喷油器
柴油机
进入气缸的是纯空气 高温气体加热柴油燃烧
无点火系 有喷油器
燃料的理化性能决定了汽油机是点燃，柴油机是压燃。
柴油机燃烧特点
• 燃料喷雾扩散燃烧，依靠发动机活塞压缩到接近终 点时的高温使混合气自燃着火。
配气相位
理论上讲进、压、功、排各占180°，也就是说进、排气门 都是在上、下止点开闭，延续时间都是曲轴转角180°。但实际 表明，简单配气相位对实际工作是很不适应的。 原因： 1、气门的开、闭有个过程。气门流通面积：由小到大。 2、气体惯性的影响 ：导致进排气流量由小到大。 3、曲轴转速很高，活塞每一行程历时都很短。 理论上的配气相位不能满足发动机进饱排净的要求。因此实际 的配气相位都是进排气门提前打开，延迟关闭。 •进气提前角 •进气迟后角 •排气提前角 •排气迟后角
配气相位演示图
进气持续角为：α+180°+β 排气持续角为γ+180°+δ
•由于进气门早开和排 气门晚关，就出现了 一段进排气门同时开 启的现象，称为气门 叠开。同时开启的角 度，即进气门早开角 与排气门晚关角的和 (α+δ)，称为气门叠开 角。
进、排气系统
• 进排气系统 是柴油机第 一重要度的 系统，因为 充足、清洁 的空气对柴 油机的性能 影响很大。
内燃机工作原理及机内净化措施
基本知识（简述）
1. 汽车公告管理 2. 汽车分类
按用途，按标准，按定义，按使用环境
3. 排放法规
柴油车、汽油车、摩托车、非道路车（机）
4. 能源种类
柴油、汽油、NG、LPG、乙醇汽油、甲醇、二甲醚 新能源EV：BEV、HEV、PHEV、增程式、FCEV
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
小尺寸的涡流和湍流，可大大改善混合气
燃烧过程。
第4章 汽油机机内净化技术
高压缩比燃烧系统 燃料辛烷值允许的前提下尽可能用较高的压 缩比，以获得较好的功率和油耗指标。 一味提高压缩比对排气净化不利。 电控点火系统的采用使精确控制点火定时成 为可能，为高压缩比点燃机在性能与排放方 面得到更好的折中可提供很大的潜力。
第4章 汽油机机内净化技术
EGR率对汽油机净化与性能的影响 废气再循环能有效地降低汽油发动机的 NOx 排放,但进行EGR时必须要考虑其对发动机动 力性、经济性的影响。通常将EGR率控制在 10%～20%范围内较合适。 冷却 EGR 技术 再循环废气经冷却器冷却后 再送入进气端，进一步降低 进气温度，更有利于降低NOx 排放，同时改善燃油经济性。
第4章 汽油机机内净化技术
汽油喷射电控系统分类
分类方式
按喷油器数目分
主要类别
单点喷射（SPI） 多点喷射（MPI） 按喷射区域分 进气（管)道喷射 缸内喷射 连续喷射 按喷射方式分 间歇喷射 按进气量检测方法分 空气流量型 进气压力型
第4章 汽油机机内净化技术
典型汽油喷射电控系统
1） L－Jetronic系统
该发动机拥有两个化油器或两套进气 管喷射装置，所以可以分别提供不同 过量空气系数的混合气给主、副室的 进气系统。
第4章 汽油机机内净化技术
轴向分层燃烧系统
1-火花塞；2-气缸；3-活塞；4-导气屏进气门；5-喷油器
燃料在涡流作用下，沿气缸轴向产生上浓下 稀的分层。
第4章 汽油机机内净化技术
滚流（纵涡）分层稀燃系统 在进气过程中形成的绕垂直于气缸轴线方 向旋转的有组织的空气旋流，称为滚流， 也称为纵涡或横向涡流。滚流在压缩过程 中逐渐被压扁，在上止点附近破碎成许多
第4章 汽油机机内净化技术
•喷油的控制
喷油控制 喷油控制是发动机ECU的主要控制功能，它包括 喷油时刻控制和喷油量控制。
1. 喷油时刻的控制
ECU以曲轴转角传感器的信号为依据进行喷油时刻的控制。 喷油时刻控制方式：同时喷射、分组喷射和顺序喷射。
2. 喷油量的控制
使发动机燃烧混合气的空燃比符合各工况的需要。
第4章 汽油机机内净化技术
汽油机的燃烧过程 按燃烧过程的物理—化学状态，分为三个阶段： 着火延迟期、明显燃烧期、补燃期
第4章 汽油机机内净化技术
汽油车主要排放污染物
汽油车主要污染物
一氧化碳 （CO）
氮氧化物
（NOx）
碳氢化合物 （HC）
第4章 汽油机机内净化技术
汽油机机内净化的主要措施
大力推广汽油喷射电控系统。 改善点火系统。
高精度空燃比控制系统
分层燃烧技术
废气再循环
第4章 汽油机机内净化技术
分层燃烧系统 分层燃烧的目的
合理地组织气缸内混合气分布，使在火花塞周
围有较浓的混合气，而在燃烧室内的大部分区域
具有很稀的混合气，以确保正常点火和燃烧，同
时也扩展了稀燃失火极限，并可提高经济性，减
少排放。
第4章 汽油机机内净化技术
复合涡流受控燃烧系统
第4章 汽油机机内净化技术
稀薄燃烧系统
1 稀薄燃烧对排放的影响 NOX：理论空燃比某处 右侧，排放量最多， 燃料浓，氧含量少；燃 料稀，最高燃烧温度下 降
实现稀燃的具体措施
可变涡流控制系统：部分负荷，较强涡 流；全负荷，减小涡流甚至不用涡流
紧凑的燃烧室，尽可能高的压缩比 电控顺序喷射系统，扩展燃烧失火极限
根本措施：在于改善其燃烧过程。
第4章 汽油机机内净化技术
怠速转速控制
汽油机在怠速工况下降低HC和CO排放的方法：
提高怠速转速
提高怠速转速可使混合气形成和燃烧均获得
改善，可燃混合气在进气管中的移动速度增加、
充气效率提高、残余废气的稀释度减少。
第4章 汽油机机内净化技术
高能点火对HC排放的作用 ① 提高了燃烧速率、减小
第4章 汽油机机内净化技术
缸内直接喷射汽油机存在的问题
1
• 缸内温度偏低，不利于未燃碳氢后燃
2 3 4
• 分层燃烧时在火花塞附近混合气局部过浓 • 较高的压缩比和放热率使NOx增加
• 微粒排放比传统的进气道喷射汽油机有较多增 加
第4章 汽油机机内净化技术
缸内直接喷射式汽油机的排放对策 二阶段混合进气 冲程开始时第一次 喷油，在缸内生成 很稀的均质混合气， 第二次喷射在压缩 上止点前，在气缸 滚流和活塞顶形状 的帮助下产生分层 混合气，然后点火 燃烧。
气门间隙对HC和CO 排放的影响
第4章 汽油机机内净化技术
缸内直接喷射
与一般汽油发动机的主要区别：
汽油喷射的位置不同，喷油嘴 安装在燃烧室内，将汽油直接 喷射在燃烧室内。
第4章 汽油机机内净化技术
直喷式发动机
缸内空气流动－纵向涡流 即滚流。弯曲顶面活塞利 用活塞顶凸起形状，增强 了滚流强度。 虽然混合比达到40:1，但 聚集在火花塞周围的混 合气却很浓，很容易点 火燃烧。
微处理机 （ECU）
传感 器 点火 器
微机控 制点火 系
点火 线圈
第4章 汽油机机内净化技术
点火系统的控制
控 制 策 略
（1）起动时点火提前角的控制
（2）怠速时点火提前角的控制 （3）正常行驶时点火提前角的控制
第4章 汽油机机内净化技术
点火系统的控制
火花质量和点火正时对排放产生影响：
1）火花质量决定点燃混合气的能力。
开发分层充气及均质稀燃的新型燃烧系统。
改进进气机构和燃烧室结构。 采用废气再循环控制。
第4章 汽油机机内净化技术
汽油喷射电控系统
汽油喷射电控系统概述
利用各种传感器检测发动机各 种状态，经微机的判断、计算，
使发动机在不同工况下均能获
得合适空燃比的混合气。
第4章 汽油机机内净化技术
汽油喷射电控系统概述
第4章 汽油机机内净化技术
喷油控制对排放的影响 2） 冷起动及暖机阶段排放控制 冷起动阶段：对开环控制的空燃比进行精 确标定，保障不过量供油。混合气浓度一 般要低于化油器式发动机。
暖机阶段：不要提供太浓的混合气。
第4章 汽油机机内净化技术
点火系统的控制
目的：使发动机在各种工况下都能调整至最佳点 火时刻，令发动机在动力性、经济性、加速性和 排放均达到最优。
了循环变动； ② 降低了混合气较稀
时的失火概率，使发动 机可燃用稍稀的混合气， 从而减小了HC的排放。
高能点火和普通点火 对HC排放的影响
第4章 汽油机机内净化技术
气门重叠角对HC排放的作用 增大气门间隙，减小气门重 叠角，HC下降。 气门重叠角越大，进入气缸 的废气量就越多，HC排放就 越多。 气门间隙越大， HC 、 CO 排 放浓度越低。
大。在发动机不使其失火的前提下，应尽可
能进行稀薄燃烧。
第4章 汽油机机内净化技术
稀薄燃烧系统
1 稀薄燃烧对排放的影响 CO：在过量空气系数>1 的某一范围内，CO的含 量可以得到有效控制。 HC：在实际空燃比稍大 于理论空燃比的情况下， 尾气中未燃HC的含量较 少，但是当空燃比小于或 大大超过理论空燃比的时 候，未燃HC的排放量就 会提高。
第4章 汽油机机内净化技术
废气再循环的工作原理
废气再循环技术是控制 氮氧化合物排放的主要 措施，它是将汽车排出 的一部分废气重新引入 发动机进气系统，与混 合气一起再进入气缸燃 烧。
第4章 汽油机机内净化技术
废气再循环
废气混入的多少用EGR率表示，其定义如下：
返回废气量 EGR率= 100% 进气量+返回废气量
第4章 汽油机机内净化技术
EGR系统的控制要求
1
• EGR量应随负荷的增加而增加。 • 怠速和小负荷时，不进行EGR。 • 冷机时不进行EGR。
• 大负荷、高速时通常也不进行EGR或减少EGR率。
2 3 4 5
• 保证各缸的EGR率一致。
第4章 汽油机机内净化技术
内部废气再循环
发动机排气经过 EGR 阀进入进气歧管，与新 鲜混合气混合在一起的方式称为外部 EGR 。 EGR 的这种效果也可以通过不充分排气以增 大滞留于缸内的废气量来实现，称为内部 EGR。
1-电动燃油泵 2-燃油滤清器 3-压力调节器 4-喷油器5-空气流量 计 6-水温传感器 7-怠速旁通空气阀 8-节气门位置传感器 9-氧传 感器 10-电子控制单元
第4章 汽油机机内净化技术
典型汽油喷射电控系统 2） Motronic系统
1-电动燃油泵 2-燃油滤清器 3a-节气门位置传感器 3b-压力调节器 3c-喷油器 3d-进气温度传感器连 接柱塞 3e-节气门怠速控制器 4-发动机温度传感器 5-氧传感器 6-电子控制单元
第4章 汽油机机内净化技术
喷油控制 反馈控制
排气管上氧传感器
氧含量
空燃比
ECU
喷油量保持 设定值附近
修正喷油量
与设定空燃比值比较
第4章 汽油机机内净化技术
喷油控制对排放的影响 1）氧传感器及三效催化转化器闭环控制 汽油机的空燃比接近理论空燃比时，三效催 化器的转化率最高，这需要通过氧传感器闭 环控制来实现的
与化油器式发动机相比： （1）采用ECU来控制每循环的喷油量和喷油时刻。 （2）每缸采用单独喷油器供油，这样，可以提高各缸 空燃比的均匀性和喷油量的精确性。 （3）燃油雾化特性是由喷油器的特性决定的，与汽油 机的转速无关。 （4）进气系统中没有化油器喉管的节流作用，减少了 进气系统的阻力损失，充气效率高。
第4章 汽油机机内净化技术
增压技术
所谓增压，就是利用增压器将空气或可燃混合气进行压缩，再送 入发动机气缸的过程。
机械增压