第五章内燃机机内净化技术
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。
内燃机尾气净化技术的研究及应用
内燃机尾气净化技术的研究及应用随着工业化的不断发展和城市化的加速，交通工具已成为现代城市中不可或缺的一部分。
然而，交通工具中的内燃机尾气排放却对人们的健康和环境产生了严重的影响。
因此，尾气污染与控制一直是科学家们长期关注的热点话题之一。
而内燃机尾气净化技术作为目前常见的一种净化方式，也备受关注和研究。
一、内燃机尾气污染物的组成和危害内燃机尾气污染物主要包括氮氧化物、一氧化碳、有机化合物和颗粒物等，这些污染物对人体健康和环境都十分危害。
氮氧化物是一种含氮的毒性气体，会加速大气中的臭氧形成，导致空气污染加剧。
一氧化碳是一种无色无味的气体，会与人体的血红蛋白结合，导致氧气输送能力降低，引起缺氧现象。
有机化合物会与空气中的氮氧化物反应，形成具有光化学活性的臭氧，对健康造成危害。
颗粒物也会对健康造成严重的影响，如呼吸系统疾病、心血管疾病和癌症等。
二、内燃机尾气净化技术的种类1.三元催化转化器三元催化转化器能将一氧化碳、氮氧化物和有机化合物等污染物转化为二氧化碳、氮气和水等无害物质。
该技术的优点在于其净化效率高、轻便易于安装和操作。
2.吸附剂净化技术吸附剂净化技术是利用吸附剂对尾气中的污染物进行吸附和去除的技术，常见的吸附剂有活性炭、分子筛和稀土等。
该技术的优点在于能够有效去除颗粒物、异味和有机物等。
3.燃烧净化技术燃烧净化技术是将尾气中的有害物质通过高温燃烧转化为无害物质的一种技术。
该技术的主要优点在于对各类污染物都具有适用性。
4.选择性催化还原技术选择性催化还原技术是通过添加还原剂，促使尾气中的氮氧化物转化为氮气和水等无害物质的一种技术。
该技术的优点在于对一些搭配催化剂能够有效去除NOx等氮氧化物。
三、内燃机尾气净化技术的发展趋势随着环保意识的不断提高和技术的不断创新，内燃机尾气净化技术也在不断的发展和进步。
未来，内燃机尾气净化技术的发展趋势主要有以下几个方面：1.新型催化剂的研发和应用新型催化剂能够更加高效地促使污染物转化为无害物质，并且可以延长催化剂的使用寿命，降低成本。
第5章 柴油机机内净化技术
喷油时刻对柴油机性能的影响
结论：柴油机对应每一工况都有一个最佳喷油提前角
第5章 柴油机机内净化技术
喷油定时对柴油机污染物排放的影响
喷油定时对柴油机的HC排放的影响与燃烧 室形状、喷油器结构参数及运转工况等有关。
喷油提前使滞燃期延长，导致NOX的增加。
推迟喷油减少了NOX排放量。但喷油延迟 必将使功率下降，燃油经济性变坏，并产生 后燃现象，同时排温增高，烟度增加。
Homogeneous Charge Compression Ignition
柴油机均质压燃技术
与汽油均质压燃相比，柴油的HCCI燃烧具有以下特点：
进气温度应在一定范围内，不可过高或过低。 压缩比变化范围较大
基本不存在失火或部分燃烧现象，运行范围主要受 爆炸强度限制。
第5章 柴油机机内净化技术
柴油机均质压燃技术
第5章 柴油机机内净化技术
电控柴油喷射系统
电控柴油喷射系统
三菱ECI- MULTI电控多点喷射系统
第5章 柴油机机内净化技术
位置控制系统
第5章 柴油机机内净化技术
位置控制系统
第5章 柴油机机内净化技术
位置控制系统
第5章 柴油机机内净化技术
时间控制系统
第5章 柴油机机内净化技术
时间控制系统
（a）预燃室倾斜偏置,单孔道 （b）预燃室中央正置,多孔道（c）预燃室侧面正置,单孔道 第5章 柴油机机内净化技术
直喷式燃烧系统
直喷式燃烧系统的燃烧室只在活塞顶上设置一个单独的凹 坑，燃油直接喷入其内。凹坑与气缸盖和活塞顶间的容积共 同组成燃烧室。常见的有代表性的结构如图所示： （a）浅盆形、（b、c）深坑形、（d）球形
4-涡轮增压器；5-EGR阀； 6-排气脉冲阀；7-进气节流阀； 8-文丘里管；9-文丘里管旁通阀；
朱明zhubob柴油发动机5章 柴油机机内净化技术
第五章柴油机机内净化技术第一节概述一、柴油机机内的意义随着工业化的进展和交通运输现代化的发展，大气污染日益严重。
它将破坏自然界的物质循环和生态平衡，降低大自然的环境调节和自净能力。
严重时，将殃及人类及野生动植物的生存安全。
大气污染主要来自燃料(煤、石油、天然气等)燃烧生成的烟气、工业生产和汽车、内燃机排放的废气。
而柴油机排放是目前增长最快的大气污染源之一。
为了降低柴油机排放污染，研究出一系列的废气净化技术。
在柴油机上采用废气净化技术对控制和改善大气质量、防止生态破坏、创造良好的环境，起着很重要的作用。
二、废气净化的概念柴油机的废气是指燃料燃烧后，经柴油机排气系统排出的尾气。
它包括无害成分和有害成分(排放污染物)。
废气净化是指降低柴油机废气中有害成分的比例。
三、废气的类型及主要影响因素柴油机废气包含着许多成分，并随柴油机的类型及运转条件的改变而变化。
废气中无害成分(基本成分)有二氧化碳C02，水蒸气H20，过剩的氧02及氮N2等。
它们是燃料和空气完全燃烧后的产物。
除无害成分外，还有不完全燃烧和燃烧反应的中间产物——有害成分，主要有一氧化碳CO、碳氢化合物Hc、氮氧化物NOx、二氧化硫Sq、颗粒物(铅化物、黑烟、油雾等)，臭气(甲醛、丙烯醛等)等。
影响柴油机废气有害成分的因素主要有：混合气质量(混合气的燃空比、雾化程度、均匀性等)；供油系统的参数及结构因素(喷油提前角、喷油速率、喷油嘴的结构参数等)；柴油机运转参数(进气状态、转速等)；柴油机燃烧室的形状；燃油质量等。
废气净化技术则是依据这些影响因素，作出相应的处理措施，以达到净化废气的目的。
四、废气净化的措施柴油机废气的有害成分CO、HC、Nox及颗粒物(碳烟)是造成大气污染的主要物质，柴油机的净化措施就是研究如何减少这几种成分的含量。
根据这些废气产生的原因及过程，目前一般采用机内净化和机外净化相结合的办法来降低这些成分在废气中的含量。
机内净化是指对发动机的结构进行改进或采用新设计，以达到降低排放的目的。
内燃机废气净化技术
内燃机废气净化技术引言随着我国经济的快速发展，汽车保有量也高速增长。
1.2亿辆汽车保有量及每年超千万辆的增长速度，在给我们带来便利的同时，也令我们不得不重视随之而来的环境污染问题。
据统计，每千辆汽车每天排出CO约3000Kg，HC200-400Kg，氮氧化物50-150Kg。
汽车排放的尾气形成光化学烟雾，引发雾霾天气，对人体健康也会产生严重的影响。
0内燃机污染物概述内燃机排放废气中对大气环境和人类健康影响很大的排放物是CO、HC、NO和PM。
其中，CO无色无味，与人体血液中的血红蛋白结合，导致人体中毒而缺氧；氮氧化物中主要是NO，毒性不大，但NO2则对人体肺部以及心肌有毒害作用，同事也是形成光化学烟雾的主要原因；HC是指燃料未完全燃烧或未燃烧而产生的不完全氧化产物，经过转化后对人体危害巨大，也是产生温室效应的主要原因；颗粒物PM，主要是碳颗粒及其吸附的有机物，对人体有致癌作用。
由于柴油机和汽油机两种不同内燃机的燃烧模式不同，其中燃料的性质、供油方式和进气方式等均不同，从而柴油机和汽油机的废气中污染物成分不同。
柴油机燃烧过程分为预混燃烧和扩散燃烧。
燃烧阶段分为滞燃期、急燃期、缓燃期、后燃期。
由于混合气形成时间短，空气利用率低，工作粗暴，导致冒黑烟，但压缩比高、热效率高。
汽油机的可燃混合气在缸外形成，混合均匀，空气利用率高，排放中没有黑烟。
但是冷的混合气受到缸壁的激冷作用，导致燃烧不完全。
总之，不管是汽油机还是柴油机，在其废气净化问题上都需注意其各自的特点，注意其特殊问题。
对于柴油机，因为是压燃，在燃烧市内停留时间短，所以激冷、狭缝、吸附作用小，并且总是在稀混合气下运转，所以HC和CO排放比汽油机低得多。
柴油机颗粒物排放比汽油机大十几倍，NO生成的条件是高温和缺氧，柴油机燃烧室内局部缺氧会导致氮氧化物。
所以柴油机废气中主要污染物是NO和PM。
对于汽油机，冷启动时部分燃料未完全燃烧，使得HC大量排放。
内燃机排气排放的净化技术与方法研究
内燃机排气排放的净化技术与方法研究摘要：随着工业化和交通运输的迅猛发展，内燃机的使用无可避免地导致了大量尾气排放。
这些排放物对环境和人类健康构成了严重威胁。
因此，研究内燃机排气排放的净化技术与方法变得至关重要。
本文将讨论目前内燃机排气净化的主要技术和方法，并分析它们的应用前景。
1. 引言内燃机排气排放是指内燃机在燃烧过程中产生的各种废气和污染物的排放。
这些废气和污染物包括二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物、苯脱油烃以及悬浮微粒等。
它们对大气环境造成了巨大影响，促使人们寻找有效的净化技术和方法。
2. 主要技术和方法2.1. 催化转化技术催化转化技术是目前内燃机排气净化的主流方法之一。
它通过催化剂的作用将有害废气转化为无害物质。
催化转化技术分为三种类型：三元催化转化、氧化脱氮和氧化脱硫。
其中，三元催化转化是最常见也是最有效的净化方法。
它可以将一氧化碳、氮氧化物和非甲烷挥发性有机化合物等转化为无害的二氧化碳、氮气和水等。
2.2. 燃烧优化技术燃烧优化技术通过改善燃烧过程中的燃料与空气混合情况，减少有害物质的生成和排放。
常见的燃烧优化技术包括燃油分级、燃烧室设计和预混合燃烧等。
这些技术可以提高燃烧效率，降低废气排放，从而减少环境污染。
2.3. 过滤技术过滤技术主要用于净化内燃机排气中的颗粒物。
目前，常用的过滤技术包括颗粒捕集器和静电除尘器。
颗粒捕集器通过滤网的作用收集颗粒物，而静电除尘器则通过静电原理将颗粒物吸附在电极上。
这些技术能够有效地去除内燃机排气中的颗粒物，减少对环境的影响。
3. 应用前景内燃机排气排放的净化技术和方法在环境保护和生态建设方面具有重要意义。
随着环保意识的增强和法规的加强，净化技术的发展前景非常广阔。
目前，一些新型的净化技术和方法正在快速发展，如燃油添加剂、吸收和生物转化等。
这些技术不仅可以减少内燃机排气的污染物排放，还可以提高内燃机的燃烧效率和环保性能。
4. 结论内燃机排气排放的净化技术与方法研究是当前环境保护领域的重要课题。
第五章内燃机机内净化技术
火花质量和点火正时对排放产生影响
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1-4 点火系统优化
2.点火正时对排放的影响
（2）点火提前角对有害排放物的影响。
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1-4 点火系统优化
2.点火正时对排放的影响
（3）点火提前角对燃油消耗率和有害排放物的影响。
推迟点火
未燃 HC排 放下降
NOx排放 降低
影响动 力性和 经济性
1-3 缸内直喷技术
三、汽油机缸内直喷分层燃烧原理：
1. 在火花塞间隙周围局部形成具有良好着火条件的较浓 混合气（12~13.4），在燃烧室大部分区域是较稀混 合气；
2. 两者之间为了有利于火焰传播，混合气浓度从火花塞 开始由浓到稀逐步过渡，这就是所谓的分层燃烧。
3. 汽油机分层燃烧可分为两大类：进气道喷射分层燃烧 方式和缸内直喷分层燃烧方式，以下主要介绍缸内直 喷分层燃烧方式。
三菱的GDI发动机通过稀薄燃烧技术，让燃料消 耗减少20%-35%，让二氧化碳排放减少20%， 而输出功率则比普通的同排量发动机10%。
1-3 缸内直喷技术
Ⅱ 三菱— GDI技术：
1-3 缸内直喷技术
Ⅱ 三菱— GDI技术：
GDI 发 动 机 的 喷 油 过程共分两次喷油：
辅喷油阶段：进气行程，发动机进行一次喷油，喷油数量不 大，这部分汽油会汽化挥发吸收热量，降低汽缸内的温度， 气缸内混合气密度增大。可以提高进气密度，让更多的空气 进入汽缸，确保汽油跟空气均匀的混合。
1-2 汽油喷射电控系统
五、电控汽油喷射系统控制
断油控制
超速断油控制——当发动机转速超过允许的最高转速时， 由ECU自动中断喷油，减少有害物排放。
减速断油控制——当汽车在高速运转时突然减速，发动机 仍在汽车惯性的带动下高速旋转。此时节气门接近关闭， 进入气缸的空气量很少，若继续正常喷油，则会造成燃烧 不完全与废气中HC和CO排放物增多。 其目的是为了控制急减速时有害物的排放，减少燃油消耗 量，促使发动机转速尽快下降，有利于汽车减速。
《工程热力学及内燃机原理》教学大纲
《工程热力学及内燃机原理》教学大纲开课单位：汽车工程系课程代号：学分：4 总学时：64 H课程类别：限选考核方式：考试基本面向：车辆工程专业一、本课程的目的、性质及任务本课程为车辆工程专业的一门专业课。
通过本课程的学习，学生掌握热力学的基本概念和内燃机基本原理，能对内燃机的性能进行全面的、系统的分析，具备一定的热力学过程和内燃机主要参数的计算能力，并为以后学习机械方面的专业课程打好基础。
二、本课程的基本要求掌握热力学的基本概念和内燃机基本原理，掌握热力学第一定律和热力学第二定律；了解各种常用工质的热力性质；能根据热力学基本定律，结合工质的热力性质，分析计算实现热能和机械能相互转换的各种热力过程和热力循环；了解提高热效率的正确途径和措施。
了解内燃机排污、噪声、振动的知识，掌握内燃机台架试验的基本知识和基本技能。
三、本课程与其他课程的关系学习本课程前，应先修“高等数学”、“大学物理学”、“机械原理”、“汽车构造”等课程。
只有在学好上述课程的基础上才能更好的学习本课程。
四、本课程的教学内容第一部分工程热力学部分绪论（一）热能及其利用（二）热力学发展简史（三）工程热力学的主要内容及研究方法第一章基本概念（一）热能在热机中转变成机械能的过程（二）热力系统（三）工质的热力学状态及其基本状态参数（四）平衡状态，状态方程式，坐标图（五）工质的状态变化过程（六）过程功和热量（七）热力循环第二章热力学第一定律（一）热力学第一定律的实质（二）热力学能和总能（三）能量的传递和转化（四）焓（五）热力学第一定律的基本能量方程式（六）开口系统能量方程式（七）能量方程式的应用第三章理想气体的性质（一）理想气体的概念（二）理想气体状态方程式（三）理想气体比热容（四）理想气体的热力学能、焓和熵（五）理想气体混合物第四章理想气体的热力过程（一）研究热力过程的目的及一般方法（二）定容过程（三）定压过程（四）定温过程（五）绝热过程（六）多变过程第五章热力学第二定律（一）热力学第二定律（二）可逆循环分析及其热效率（三）卡诺定理（四）熵参数、热过程方向的判据（五）熵增原理（六）熵方程第六章气体的流动（一）稳定流动基本方程（二）促进速度变化的条件（三）喷管的计算（四）定熵滞止参数第七章压气机的热力过程（一）单级活塞式压气机的工作原理和理论耗功量（二）余隙容积的影响（三）多级压缩和级间冷却（四）叶轮式压气机的工作原理第八章气体动力循环（一）活塞式内燃机动力循环（二）活塞式内燃机各种理想循环的比较（三）斯特林循环（四）燃气轮机装置循环（五）燃气轮机装置的定压加热实际循环（六）提高燃气轮机装置循环热效率的措施第二部分内燃机原理部分第一章绪论（一）20世纪的内燃机（二）内燃机面临能源与环境的严峻挑战（三）内燃机当前的发展水平（四）面向21世纪的内燃机第二章内燃机的工作循环（一）内燃机理想循环（二）涡轮增压内燃机理想循环（三）内燃机理想循环热效率（四）内燃机实际循环（五）内燃机工作循环举例第三章内燃机的工作指标与性能分析（一）内燃机的工作指标（二）内燃机的指示参数（三）内燃机的机械损失及机械效率（四）内燃机的有效参数（五）内燃机的强化指标与强化分析（六）内燃机的热平衡（七）内燃机的热计算第四章内燃机的燃烧（一）内燃机燃烧热化学（二）内燃机缸内的空气运动（三）点燃式内燃机的燃烧（四）点燃式内燃机的燃烧室（五）压燃式内燃机的燃烧（六）压燃式内燃机的燃烧室第五章内燃机的燃料与燃料供给（一）内燃机燃料（二）柴油机的燃油喷射系统（三）柴油机电控喷油系统（四）汽油机的燃油供给系统（五）电控汽油喷射系统（六）气体燃料内燃机的燃料供给第六章内燃机的换气过程（一）四冲程内燃机的换气过程（二）提高充气系数的措施（三）二冲程内燃机的换气过程及其品质评定（四）内燃机的换气可用能与缸盖气道稳流试验第七章内燃机增压（一）增压技术和增压方式（二）涡轮增压系统（三）高压比、超高压比涡轮增压系统（四）涡轮增压器与内燃机的配合（五）车用发动机增压（六）特殊工况下发动机的涡轮增压第八章内燃机的排放与控制（一）内燃机排放与环境污染（二）内燃机中的有害气相排放物（三）内燃机的颗粒物排放（四）光化学反应（五）内燃机的排气净化第九章内燃机工作过程数值计算（一）内燃机的工质及热力系统的划分（二）内燃机气缸内的热力过程（三）内燃机进排气系统内的热力过程（四）内燃机缸内过程计算的边界条件（五）内燃机与涡轮增压器的匹配计算第十章内燃机的运行特性（一）内燃机的运行工况和调节（二）内燃机的基本运行特性（三）内燃机的实用运行特性（四）内燃机功率及燃油消耗率的修正五、本课程重点、难点1、工程热力学部分：重点：热力学第一定律、理想气体的性质、热力学第二定律、理想气体的热力过程、气体动力循环、气体的流动难点：热力学第二定律、气体的流动。
内燃机废气净化技术的研究与应用
内燃机废气净化技术的研究与应用随着工业化进程的不断推进、交通运输方式的不断普及以及人们生活水平的提高，空气质量问题日益引起人们的关注。
和汽车排放废气的问题，也受到了广大人民群众的广泛关注。
为了保护环境、净化空气、保障人民身体健康，科学家们进行了长期的研究，提出了许多废气净化技术，其中最主要的一项技术就是内燃机废气净化技术。
一、内燃机废气的污染来源内燃机是目前世界上最主要的动力源之一，在机动车辆、船舶、发电设备等各个领域都有广泛应用。
但是，内燃机的使用也给环境带来了一定的污染。
内燃机会排放二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物、粉尘、有机物等有害物质，严重危害着人类的身体健康。
二、内燃机废气净化技术的发展历程20世纪60年代，大气污染问题开始引起人们的重视，科学家们开始开展针对内燃机废气的研究和开发。
最初，应用较多的是氧化还原技术、吸附技术和冷凝技术等技术，但是这些技术存在的效率不高、维护成本较高等问题。
到了1990年代，仪器设备的升级换代与技术的发展推动了内燃机废气净化技术的创新，现代内燃机废气净化技术主要包括三元催化、活性炭吸附、等离子技术、电化学技术等。
这些技术的出现，使得内燃机废气净化效率得到了大幅度的提升。
其中最具代表性的是三元催化技术。
三、三元催化技术的研究与应用三元催化技术是目前比较成熟、应用比较广泛的一种技术。
三元催化技术的原理是将装置在汽车后部的三元催化器，通过化学反应将尾气中的CO、HC、NOx等有害物质转化为无害物质，达到净化空气的目的。
三元催化技术的本质就是在催化反应体系中加入一些活性组分，通过化学反应将尾气中的有害气体转化为无害气体，以达到净化尾气的目的。
此外，还有非常有效的内燃机废气净化技术比如电化学技术等。
电化学催化技术是一种无需消耗、易于操控的循环式污染物转化技术。
该技术能通过半电池反应直接利用电能催化氧化有害气体，高负荷下仍有良好抗干扰能力。
电化学技术在内燃机废气净化中的应用不断地得到发展。
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
内燃机排放物净化技术研究与应用
内燃机排放物净化技术研究与应用第一章引言内燃机的发明和广泛应用给人们的生活带来了极大的便利和发展，然而，内燃机燃烧过程中产生的排放物却对环境与人类健康构成了严重威胁。
因此，研究和应用内燃机排放物净化技术显得异常重要。
本章将对内燃机排放物净化技术的背景和意义进行简要介绍。
第二章排放物来源和影响内燃机在工作过程中会释放出一系列有毒有害物质，主要包括颗粒物、氮氧化物（NOx）和非甲烷总烃（NMHC）等。
这些排放物会导致大气污染、酸雨、温室效应等环境问题，同时还会对人体健康造成损害。
因此，净化内燃机排放物对保护环境和人类健康至关重要。
第三章内燃机排放物治理技术为了净化内燃机排放物，科学家们开展了大量的研究，提出了多种治理技术。
其中，常见的技术包括增加燃烧效率、改良燃料组分、增加尾气处理设备和使用催化剂等。
这些技术旨在减少内燃机排放物的产生，从而保护环境和人类健康。
第四章内燃机排放物净化技术研究进展近年来，内燃机排放物净化技术研究取得了显著的进展。
研究者们不断改进现有技术，并提出了许多新的方法。
例如，利用先进的燃烧控制技术可以更好地控制内燃机燃烧过程中产生的排放物。
此外，研究人员还探索了利用催化剂净化内燃机尾气中污染物的方法。
这些研究成果为内燃机排放物净化技术的发展提供了重要的参考。
第五章内燃机排放物净化技术的应用内燃机排放物净化技术已经得到了广泛的应用。
在汽车工业中，净化内燃机尾气是一项重要任务，各大汽车厂商纷纷研究和应用各种净化技术，如VOCs催化氧化、SCR氮氧化物还原等。
此外，内燃机排放物净化技术还广泛应用于电力、航空、船舶等领域，有效降低了排放物的数量和危害。
第六章内燃机排放物净化技术挑战和展望尽管内燃机排放物净化技术取得了长足的发展，但仍然面临着一些挑战。
首先，技术成本较高，需要进一步降低成本，使其更具竞争力。
其次，对于某些有害物质，如颗粒物，目前没有找到理想的处理方法。
因此，未来的研究需要重点关注这些难题，并寻找更有效的净化技术。
内燃机排气净化技术研究
内燃机排气净化技术研究随着汽车数量的不断增长，内燃机排气所产生的污染也成为了一个重要的环境问题。
内燃机排气所含有的氮氧化物和颗粒物是主要的污染因素，它们对环境和人类健康都产生了较大的影响。
因此，内燃机排气净化技术的研究与发展已经成为了一个全球性的热门话题。
一、内燃机排气的污染问题内燃机排气所产生的氮氧化物和颗粒物是大气污染的主要来源之一，它们有着很强的毒性和致癌性。
在大气中，氮氧化物会与其他氧化物和挥发性有机化合物反应，从而导致臭氧的形成。
臭氧是一种极为不稳定的气体，它会产生空气污染和气温升高。
颗粒物的大小与致癌性成正比，这些细小的颗粒物可以渗透至人体呼吸道，导致肺炎和哮喘等疾病。
二、内燃机排气净化技术的发展内燃机排气净化技术的研究和发展已经进行了多年。
以欧洲和美国为例，已经实施了多个内燃机排气净化技术的法规和标准。
其中，最为常见的技术包括三元催化转化器、颗粒物捕集器、氮氧化物后处理系统等。
（一）三元催化转化器三元催化转化器是一种广泛应用于汽车排气净化领域的技术，它可以清除内燃机排放的一氧化碳、氮氧化物、挥发性有机化合物和部分颗粒物。
三元催化转化器的工作原理是通过铂、钯和罗兰德催化剂，将污染物转化为无毒、无害的二氧化碳、氮气和水蒸气。
（二）颗粒物捕集器颗粒物捕集器是一种用于捕集内燃机排放颗粒物的技术。
在颗粒物捕集器中，一层由微小的陶瓷和金属切削片制成的滤器会捕集住内燃机排放的颗粒物，进而防止它们进入大气中。
随着时间的推移，颗粒物会逐渐在滤器上积累，最终组成一个粉尘填料，需要通过清除、燃烧或再生等方式进行处理。
（三）氮氧化物后处理系统氮氧化物后处理系统是一种在内燃机排气中处理氮氧化物的技术，主要有选择性催化还原、吸收和再生等方式。
其中，选择性催化还原是应用最为广泛的氮氧化物后处理技术，它利用氨在催化剂上的活性，将氮氧化物转化为氮气和水蒸气。
三、内燃机排气净化技术的发展趋势内燃机排气净化技术的发展趋势是多样化和高级化。
柴油机机内净化技术
柴油机机内净化技术秦海华1、概述（1）柴油机的燃烧过程①第Ⅰ阶段-—滞燃期:指柴油开始喷入气缸到着火开始的这一段时间。
②第Ⅱ阶段-—速燃期:指从着火开始到出现最高压力的这一段时间.③第Ⅲ阶段--缓燃期：指从最高压力点开始到出现最高温度时的这一段时间.④第Ⅳ阶段——后燃期：指从缓燃期终点到燃烧基本烧完的这一段时间.（2)柴油机的主要排放污染物：微粒、HC、CO、NOX（3)柴油机的主要机内净化技术降低柴油机NOX和微粒排放的相关机内净化技术措施2、低排放燃烧系统（1）非直喷式燃烧系统①涡流式燃烧室:由于涡流式燃烧室的燃烧过程采用浓、稀两段混合燃烧方的生成和燃烧温度，而后段的稀混合气和二次涡式，前段的浓混合气抑制了NOX和微粒排放量都比较低。
流又加速了燃烧，促使炭烟的快速氧化，因而NOX②预燃室式燃烧室（2）直喷式燃烧系统①浅盆形燃烧室:浅盆型燃烧室内的油气混合属于空间混合方式,在燃烧过程的滞燃期内，形成较多的可燃混合气，因而燃烧初期压力升高率和最高燃烧温和排气烟度高。
度均较高，工作粗暴，然撒后温度高，NOX②深坑形燃烧室：a。
ω形燃烧室b.挤流口形燃烧室：挤流口形燃烧室的燃烧过程较柔和，挤流口抑制了较浓的混合气过早地流出燃烧室凹坑，使初期燃烧减慢，压力升高排放较ω形燃烧室低.率较低，因此NOX③球形燃烧室:球形燃烧室与浅盆形和深坑形燃烧系统的空间混合方式不同,是以油膜蒸发混合方式为主.3、低排放柴油喷射系统低排放燃烧系统应满足以下条件:①各种工况下都应有较高的喷油压力，以得到足够高的燃油流出的初速度，使燃油粒度细化以提高雾化质量并加快燃烧速度，从而改善排放性能。
②优化喷油规律，实现每循环多次喷射。
③没循环的喷油量能适应各种工况的实际需要。
④各种不同工况有合理的喷油正时，实现柴油机动力性、经济性和排放性能综合最优.（1）喷油压力喷油压力越大，则喷有能量越高、喷雾越细、混合气形成和燃烧越完全,因而柴油机的排放性能和动力性能、经济性能得以改善。
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1-3 缸内直喷技术
1-3 缸内直喷技术
一、传统汽油机燃烧系统缺陷：
1. 汽油机功率采用进气管节流的变量调节，无法达到 变质调节的精确性。
2. 空燃比须在着火界限内，热效率低，若稀混合气工 作则热效率可提高。空燃比采用20与27较14.8时热效 率将相应提高8%与12%。
3. 排气污染（CO、HC、NOx）严重。一般汽油机的 混合比范围正是排放较高的范围。空燃比达23以上 就可以实现低排放。
1-2 汽油喷射电控系统
五、电控汽油喷射系统控制
断油控制
超速断油控制——当发动机转速超过允许的最高转速时， 由ECU自动中断喷油，减少有害物排放。
减速断油控制——当汽车在高速运转时突然减速，发动机 仍在汽车惯性的带动下高速旋转。此时节气门接近关闭， 进入气缸的空气量很少，若继续正常喷油，则会造成燃烧 不完全与废气中HC和CO排放物增多。 其目的是为了控制急减速时有害物的排放，减少燃油消耗 量，促使发动机转速尽快下降，有利于汽车减速。
1-3 缸内直喷技术
二、常见的缸内直喷技术： Ⅰ 梅赛德斯奔驰 —CGI技术 Ⅱ 三菱— GDI技术 Ⅲ 通用汽车— SIDI技术 Ⅳ大众和奥迪— FSI技术 Ⅴ大众和奥迪— TSI技术
1-3 缸内直喷技术
Ⅱ 三菱— GDI技术：
GDI 全 称 是 Gasoline Direct Injection。
1-1 燃烧系统优化设计 1-2 汽油喷射电控系统 1-3 缸内直喷技术 1-4 改进点火系统 1-5 排气再循环 1-6 可变进气系统
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燃烧系统优化
1. 使燃烧室形状结构紧凑（降低面容比S/V）
目的：降低HC
紧凑燃烧室、快速燃烧加上优化的EGR和点火定时， 可以给出动力性、经济性、NOx排放的最佳折中。
2
第一节 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 可分为三个阶段：
Ⅰ 着火延迟期 Ⅱ 明显燃烧期 Ⅲ 补燃期
3
第一节 汽油机机内净化技术
汽油机主要污染物
一氧化碳 （CO）
氮氧化物 （NOx）
碳氢 化合物 （HC）
铅化物以 及二氧化
硫等
4
第一节 汽油机机内净化技术
汽油机机内净化的主要措施
1-3 缸内直喷技术
三、汽油机缸内直喷分层燃烧原理：
1. 在火花塞间隙周围局部形成具有良好着火条件的较浓 混合气（12~13.4），在燃烧室大部分区域是较稀混 合气；
2. 两者之间为了有利于火焰传播，混合气浓度从火花塞 开始由浓到稀逐步过渡，这就是所谓的分层燃烧。
3. 汽油机分层燃烧可分为两大类：进气道喷射分层燃烧 方式和缸内直喷分层燃烧方式，以下主要介绍缸内直 喷分层燃烧方式。
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1-1 燃烧系统优化
1. 使燃烧室形状结构紧凑（降低面容比S/V）
圆盘形、浴盆形、楔形燃烧室越来越让位
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于半球形、蓬形等S/V小的紧凑燃烧室。
1-1 燃烧系统优化
2. 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。
压缩比 S/V HC NOx CO
在电子控制系统中，可以通过控制点火正时来避免 爆燃，为高压缩比汽油机在性能与排放取得折中提 供了条件。
五、电控汽油喷射系统控制
起动喷油控制
起动时，空气流量计不能精确 检 测 。 因 此 ， 起 动 时 ， ECU 不 以空气流量计的信号作为喷油 量的计算依据，而是按预先设 定的起动程序来进行喷油控制
运转喷油控制
发动机运转时，ECU主 要根据进气量和发动机 转速来计算喷油量。
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反馈控制
在排气管上加装氧传 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。
L形活塞环基本可以布置得 与活塞顶齐平，可消除产 生HC排放的缝隙区域，减 少HC排放。
HC CO
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1-2 汽油喷射电控系统
一、电控汽油喷射系统
利用各种传感器检 测发动机的各种状 态，经微机的判断、 计算，使发动机在 不同工况下获得合 适空燃比的混合气。
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1-2 汽油喷射电控系统
二、电控汽油喷射系统控制
喷油控制是发动机ECU的主要控制功能 1. 喷油时刻的控制 它包括喷油时刻控制和喷油量控制。
对于多点喷射发动机，ECU以曲轴转角传感器的信号为依据 进行喷油时刻的控制，使各缸喷油器能在设定的时刻喷油。
2. 喷油量的控制
喷油量的控制，其目的是使发动机燃烧混合气的空燃比符合 各工况的需要。
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1-2 汽油喷射电控系统
第五章 内燃机机内净化技术
汽油机机内净化技术 柴油机机内净化技术
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第一节 汽油机机内净化技术
所谓机内净化就是从有害排放物的生成机理及影响因素 出发，以改进发动机燃烧过程为核心，达到减少和抑制 污染物生成的各种技术，即降低污染物生成量的技术。
何谓机内净化？
如改进发动机的燃烧室结构、改进点火系统、改进进气 系统、采用电控喷射、采用废气再循环技术等。机内净 化被公认为是治理车用汽油机排气污染的治本措施。
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1-1 燃烧系统优化
3. 改善缸内气流
提高缸内混合气的涡流和湍流程度，有助于加强油气混合， 保证快速燃烧和完全燃烧，降低排放。
1. 采用挤气面设计 2. 加强进气涡流 涡流比 HC NOx
通过进气道 形状和气门 设置导气屏
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1-1 燃烧系统优化
4. 缩小燃烧室的缝隙区
燃烧室的缝隙区域对HC的 生成影响很大，应尽量减 少这些缝隙区域。
1-3 缸内直喷技术
二、汽油机缸内直喷技术工作原理：
1. 直喷技术能使汽油机像柴油机那样具备较高的燃烧 效率，使燃油燃烧更充分，从而达到尽可能节省燃 油的目的；
2. 汽油缸内直喷技术是实现汽油在气缸内分层燃烧的 一种特有技术，而汽油分层燃烧又是实现汽油稀薄 燃烧的手段。
3. 稀薄燃烧是提高汽油机燃油经济性的重要手段。缸 内直喷汽油机稀薄燃烧技术可以分为均质稀燃和分 层燃烧两种燃烧模式。