机动车污染排放级控制技术

NSCR
用HC类可燃气体作还原剂，与NO X 和O 2 同时反应，同时除去。催化剂 为：Pd和Pt系
柴油机净化技术——还原催化
NH 2 2 CO NH 3 HCNO
HCNO H 2O NH 3 CO2 8 NH 3 6 NO2 7 N 2 12 H 2 0 4 NH 3 4 NO O2 4 N 2 6 H 2O 2 NH 3 NO NO2 2 N 2 3H 2 0
改进化油器
问题八：什么是电控喷油系统？
点火系统
点火系统的组成部分及工作原理：
断电器
蓄电池
配电器 火花塞
发电机
点火线圈
点火系统
问题九：上述点火系统有何缺点？ 答：①断电器的使用寿命短，且需要经常维护； ②多缸发动机高速时不可靠。
③由于机械的滞后、磨损以及装置本身的局限性的其
他因素，不能保证发动机在任何工况下点火时刻均为最佳 值。 问题十：那么如何才能避免上述缺点呢？
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。
易于点火
有稀薄燃烧区
主燃烧区热量损失小
替代燃料
天然气
醇醚类
生物质类
乙醇柴油
乙醇汽油
生物柴油
油料科植物
二甲醚
替代燃料
问题十二：不深入介绍替代燃料的原因
答：中科院广州能源所的研究表明虽然替代燃料燃烧 过程中SO2、CO、HC和烟煤等常规污染物排放明显 下降，但醇和含氧替代燃料应用过程中的非常规污染 物的排放特性及抑制机理有待更加深入的研究
谢谢 观 赏
答：在高新技术层出不穷的今天，纯机械的点火装置当然 不好混。
电控点火系统
监控装置 转速传感器
位置传感器 爆震传感器 负荷传感器 火花塞 温度传感器
汽车的大脑
执行器 驱动器
ECU
点火装置
电控点火系统的优点
传感器精准传递发动机运 行工况信号，以便ECU控 制最佳的点火时间
可提供高能火花
燃烧系统
1
缸内直喷技术
答：改进车内燃机结构和燃烧状况，如上述相关技术，目 的在于减少有害气体的生成量。
问题二：柴油机和汽油机机内净化技术是否不同？where？ 答：方法有相同之处，针对的对象略有不同。柴油车的主要 污染物为：颗粒物和NOx；汽油车的主要污染物为：CO、 NOx、HC。这只是综合考虑，不同工况下主要污染物
会发生变化。
燃烧系统——缸内直喷技术
问题十一：缸外喷射的缺点
答：①进入气缸的混合气只能够
通过气门的开闭来被动控制，不
能完全适应发动机不同工况的需 求。
②油气混合受进气气流的
影响较大，还会吸附在进气管壁 和气门上形成积碳，造成浪费， 并影响发动机性能。
燃烧系统——稀薄燃烧系统
存在的意义：混合气较稀时，绝热指数K反而增
EGR技术简介
EGR：排气再循环（Exhaust Gas Recirculation） 主要控制的污染物：NOx 排气组分：CO2和H2O（N2）
EGR系统的不足
气 缸 磨 损 增 加
燃烧恶化 HC、PM和CO排放增加
为何国外开始普及柴油车？
Pmax
为何国外开始普及柴油车？
柴油车理论热效率比汽油机高出15%，对 三种车型实测现实百公里油耗，柴油车比 汽油车省油32%。
USCR
NH3优先与NOx反应，而不与氧气反应
U:urea，尿素。
柴油机氧化—还原催化技术
NH 2 2 CO NH 3 HCNO
HCNO H 2O NH 3 CO2
水解催化剂
8NH 3 6 NO2 7 N2 12H 2 0 4 NH 3 4 NO O2 4 N 2 6H 2O 2 NH 3 NO NO2 2 N 2 3H 2 0
L4
V6
L6
机动车污染控制技术一览图
改进化油器
机内 净化 机动车污染 控制措施 机外 净化
点火系统
燃烧系统
替代燃料 氧化催化 还原催化 颗粒物净化 三效四效催化技术
机动车污染控制技术部分主要内容
1
机内污染物的控制技术
2
机外放污染物的控制技术
3
混动汽车介绍
4
私家车污染控制办法
发动机内部净化技术
问题一：什么是机内净化技术？
发动机内部净化技术
问题四：柴/汽油机在何种工况下，污染物发生何种变化？
改进化油器
问题五：什么是化油器？
改进化油器
问题六：为何要改进化油器？ 答：使用化油器的主要缺点是向气缸充气和混合气的分配并 不理想，影响发动机的动力性和经济性的提高，对达到排放 要求很不利。
问题七：如何改进化油器？
答：在现代化油器上配备了一系列的混合气浓度补偿装置。 如主供油泵、怠速系、省油器、加速系及起动系等，以确 保汽油机在不同工作状态下，化油器能供给适当浓度的混 合气。当然现在化油器已然有被电喷全面取代的趋势。
混动车型
根据动力系统的连接方式，目前开发研制的混合动力汽车基 本上可分为三类
串联式混动车型 并联式混动车型
混联式混动车型
Q5 hybrid quattro
奥迪Q5 hybrid quattro由一台2.0 TFSI发动机和 40Kw永磁同步电机通过并联方式组成混合动力系 统，总功率达180Kw，最大扭矩480Nm，0-100公 里加速仅需7.1秒。该车最大卖点是百公里综合油 耗仅7.4升，比普通车型节油约23%。
柴油机四效催化器
四效催化器（Four Way Catalyst Converter，FWCC） 四效催化器作用：在柴油机排气系统中同时除去 或降低HC、CO、PM和NOx的排放，使达到环保要 求。
1、对传统氧化催化器、微粒 四效催化器的技术关键： 捕集器和NOx还原器的集成。
2、新型催化剂的开发，在排 放的尾气中同时实现HC、CO、 PM和NOx的同时降低。
2
稀薄燃烧系统
3
分层燃烧技术
燃烧系统——缸内直喷技术
缸内直喷就是将燃油喷嘴 安装于气缸内，直接将燃油喷 入气缸内与进气混合。喷射压 力也进一步提高，使燃油雾化 更加细致，真正实现了精准地 按比例控制喷油并与进气混合， 并且消除了缸外喷射的缺点。 同时，喷嘴位置、喷雾形状、 进气气流控制，以及活塞顶形 状等特别的设计，使油气能够 在整个气缸内充分、均匀的混 合，从而使燃油充分燃烧，能 量转化效率更高。
机外净化技术一览图
三效催化法 氧化催化法 还原催化法 柴油机净化 颗粒过滤法 四效催化法 汽油机净化
柴油机净化技术——氧化催化
SOF HC CO CO2 H 2O
Pt / Pd
Pt、Pd等贵金属氧化的是PM中的SOF,碳烟 难以氧化
柴油机净化技术——还原催化
CH 4 4 NO2 4 NO CO2 2 H 2 0 CH 4 2O2 CO2 2 H 2O CH 4 4 NO 2 N 2 CO2 2 H 2O CH 4 2 NO2 N 2 CO2 2 H 2O 5CH 4 8 NO 2 H 2O 5CO2 8 NH 3
陶瓷类过滤材料
陶瓷类过滤材料通 常由氧化物或碳化 物组成，具有多孔 结构，在700℃以 也能保持热稳定， 比 表 面 积 大 于 1m2/g ，主要结构 包括蜂窝陶瓷、泡 沫陶瓷及陶瓷纤维 毡。
蜂窝陶瓷
DPF——“再生”能力
“再生”指的是DPF采用颗粒物燃烧的方法，使
其自身恢复到初始状态的能力。 喷油助燃再生
2CO O2 2CO2
Rh还原NOx
CO H 2O CO2 H 2 CX HY O2 H 2O CO2
2 H 2 O2 2H 2O 5H 2 2 NO 2 NH 3 2 H 2O
其他反应
三效催化器的效率
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。
保时捷911超级跑车
机动车污染排放及控制 ——控制篇
主讲人：叶仁文
小常识普及
TSI
Twincharger Fuel Stratified Injection
发动机
FSI
Fuel Stratified Injection
TDI
Turbo Direct Injection
发动机类型简介
V8
W12
16
主动再生 微波助燃再生
再生
电加热再生 大负荷再生
被动再生 催化再生
添加剂再生
汽油机三效催化
三效催化剂（Three Way Catalyst，TWC）
三效催化器结构
三效催化的具体化学反应
2 NO CO 2CO2 N 2
Pt、Pd氧化HC和CO
2 NO 2 H 2 2 H 2O N 2 C X HY NO H 2O CO2 N 2
柴油车空燃比比较大，所以适合稀燃发动机； CO排放明显减少； 柴油车单位体积热值高，油耗低，一次加油可 行驶1000KM（欧洲）。
柴油车现状
• 由于颗粒物和黑烟的排放，远高于柴油 车，，加上噪音大等不足，因此北京等城 市曾出现柴油车行驶“受限”的状况。 • 目前由于稀燃发动机和共轨多次燃油喷射 的技术运用，柴油车的运销量越来越大。
发动机内部净化技术
问题三：柴油机颗粒物是？ 答：柴油机尾部的颗粒物是碳烟、铅氧化物等重金属氧化物 和烟灰的组成。其中碳烟有必要重点解释一下，当柴油汽 车加速、爬坡及超负荷排气时会冒黑烟，一般认为的原因 为，当柴油机超负荷时，喷入燃烧室的燃料增多，又由于 柴油机混合气形成不均匀，致使部分燃料在高温条件下没 有得到充分的燃烧，而是经过裂解并聚合过程，形成碳烟。
DPF工作原理类似于布袋除尘器，即让排气 经过DPF，排气中部分或全部颗粒物被拦截。
柴油机净化技术——DPF
高过滤效率 材料的选择
低流动阻力
DPF应具有的性能 高可靠性 长寿命 耐高温，等
“再生”能力
DPF材质的选择
DPF的组成：进出口连接管、外壳、滤芯等
问题十三：滤芯的材料有哪些选择？ 答：堇青石蜂窝、碳化硅蜂窝、氧化硅纤维、泡沫 滤芯材料 陶瓷 金属 堇青石、多孔泡沫金属、复合金属纤维，不锈钢网 等。
废 气
OX
HY
SCR
OX
尾 气
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喷射器
氧化催化器
氧化催化器
4NH3 3O2 2N2 6H2O
SOF HC CO CO2 H2O
柴油机净化技术——颗粒过滤法
颗粒物的净化方法有很多，DPF是其中最为 有效的方法。
DPF:Diesel Particulate Filter，微粒过滤器， 也叫颗粒收（捕）集器。
大。从理论上讲，混合气越稀，K值越大，热效率 也越大。在发动机不使其失火的前提下，应尽可 能进行稀薄燃烧。
在φa>1的某一范围内，CO的含量可以得 到有效控制。 当空燃比超过18以上时，HC的排放量就 因为熄火和部分燃烧而大大增加。所以进行恰 当的稀薄燃烧才可以改善HC的排放。
燃烧系统——分层燃烧技术