汽车环保学 第六章内燃机机外净化技术
发动机排气的净化
第三节 柴油机排气的净化
重点
– N 减小喷油提前角 – 加水 – 碳烟净化装置
第六章 复习思考题
汽车排污的来源有哪些？主要的有害成 分是什么？ 汽油机和柴油机的排污各有何特点？ 汽油机和柴油机分别采取了哪些措施来 减少排污？
1. 减小燃烧室面容比 2. 增长气门重叠时间 3. 延迟点火时间 4. 应用稀燃技术
层状燃烧 均质稀燃技术（扰流发生罐、喷流控制阀、火球 型燃烧室等）
二、机外净化措施
（一） 废气再燃烧
1. 热反应器(有空气喷射装置) 2. 催化反应器
（二） 防止曲轴箱窜气和汽油蒸发
1. 曲轴箱强制通风（PCV装置） 2. 吸附罐
– (一) 改善可燃混合气品质
1. 进气温度自动调节气空气滤清器 ——使进气温度保持在40°C左右，得到稀混合气 2. 叶片旋转器 ——产生旋转气流，促进燃油雾化。 3. 废气再循环(EGR)装置 ——将5%-20%废气引入进气管，以降低燃烧温度， 减少NOX生成。 4. 电子控制汽油喷射
（二） 改善燃烧状况
第六章 发动机排气的净化
第一节 概述 第二节 汽油机排气的净化 第三节 柴油机排气的净化
第一节 概述
一、排气来源
废气、窜气、蒸汽。
二、排气的主要有害成分
CO、NOX、HC、碳烟（柴油机）。
三、净化方式
机内净化—改善混合气品质，改善燃烧环境。 机外净化—净化排出的废气。
第二节 汽油机排气净化
一、机内净化措施
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。
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
NO生成 浅谈车用内燃机排放净化的绿色技术
交蘧环保浅谈靠厕陶燃昌觇排赦净他的绿包攘捌慧一、内燃机有害排放物的生成及对环境的危害内燃机排放污染主要是指一氧化碳（Ｃ０）、碳氢化合物（ＨＣ）和氮氧化合物（ＮＯｘ）以及颗粒（ＰＭ）排放物。
９０年代以来，二氧化碳（ＣＯ：）也已列入造成“温室效应”的有害气态排放物了。
ｃＯ是不完全燃烧的产物。
在汽油机中，ＣＯ主要是可燃混合气过浓而造成的。
柴油机中则主要是由燃烧室内局部缺氧或温度过低而形成的。
Ｃ０是一种无色、无味的有毒气体，吸入人体后，能以比氧强２１０倍的亲和力同血液中的血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，阻碍血液向心脏、脑等器官输送氧气，从而引起各种中毒症状，直至使人窒息死亡。
ＨＣ亦称未燃烃，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产物。
在汽油机中，主要是因为低温缸壁的冷激作用，使火焰消失；电火花太弱，不能点燃混合气；进排气门重叠期间，新鲜混合气泄漏；曲轴箱窜气，汽油箱或化油器浮子室内汽油蒸发等。
柴油机中则主要是混合气形成不良或温度过低而形成。
ＨＣ吸入人体后会破坏造血机能，造成贫血、神经衰弱等，同时也会致癌。
它与氮氧化合物（Ｎ０ｘ）在阳光紫外线的作用下，产生毒性很大的光化学烟雾，对呼吸道、眼口方铀周校平睛等有强烈的刺激作用。
Ｎ０ｘ是在燃烧过程中和排人大气后造成的氮的各种氧化物（以Ｎ０、Ｎ０：为主）的总称。
其中Ｎ０是在燃烧过程的高温条件下生成的。
其生成量取决于氧的浓度、温度及反应时间。
吸入人体后会造成中枢神经系统障碍。
废气排人大气后形成的Ｎ０ｚ（一种赤褐色的带刺激性的气体）会造成血液中血红蛋白变性，使血液输氧能力下降，轻则引起呼吸异常、胸痛、恶心、咳嗽，重则导致肺气肿，直至死亡。
颗粒（ＰＭ）亦称微粒。
它是指除纯水外，单个颗粒直径大干０．００２肛ｍ的任何固态或液态微粒，主要是炭粒、未燃烧油和润滑油液态颗粒，以及其他碳氢化合物、硫化物、含金属的灰分等。
它们悬浮在空气中，微粒越小，吸入后对人体危害越大。
第6章汽车节能与环保技术(2)
汽油在进气过程中受高温机件和高温气体的加 热要发生汽化，与此同时吸收汽化潜热，使进气温 度下降。而气体燃料天然气则在相同工况下进气温 度可能较高，从而使充气效率较低。 将汽油车改为两用燃料汽车时，对于真空进气 型，需加装一个引入气体燃料的混合器，亦即在进 气线路中增加了一个阻力，多多少少会使进气压力 降低并使充气效率下降。 这些因素使燃用天然气时的充气效率较原机减 小1％～6％。但若设计良好，充气效率可保持与原 机相当。 应当指出，通过充气效率的变化可以分析从流 体力学角度导致的空气量减少，而实际进入气缸空
试验证明：当燃用φa＝1.05~1.15的可燃混合气 时，完全燃烧，燃油消耗率最低，故称这种混合气 为经济混合气，其混合比为经济混合比；当φa ＝ 0.85~0.95时，混合气燃烧速度最快，热损失最小， 这时，发动机的有效功率最大，故称这种混合气为 功率混合气，其混合比为功率混合比。 ②充气效率和空气量小 这里有一个对充气效率的理解问题。充气效率 定义中的“充量”包括不包括气态燃料?如果不包 括气态燃料亦即充气效率定义中的“充量”只考虑 空气，则燃用天然气和液化石油气时充气效率存在 大幅度下降，反之下降幅度就不大。
足大负荷加浓的要求，抽测表明提供的过量空气系 数略大于1(实测为1.1)，从而导致相应工况下燃用 天然气时的混合气热值进一步减小。 理论上，内燃机发出动力的多少与混合气的热 值成正比。
*φa为过量空气系数： 定义：燃烧1Kg燃油实际供给的空气质量与完 全燃烧1Kg燃油的理论空气质量之比。 φa ＝1的可燃混合气称为理论混合气； φa <1 的可燃混合气称为浓混合气； φa >1的可燃混合气 称为稀混合气。
调大点火提前角也可以使热效率有所提高，但与提 高压缩比相比难免大打折扣。 尽管有天然气与汽油不易混合的报道，但天然 气以纯气态进入气缸，总的说来其与空气的混合气 形成质量和分配质量比汽油与空气的好，燃烧的完 全度高，也有利于热效率的提高。 总之，对于压缩比不变的两用方式，燃用天然 气较之燃用汽油，热效率的提高率小于4％；对于 压缩比增高的天然气专用方式，热效率比汽油机提 高约9％。 应当指出，以上有关数据不是绝对的，因天燃 气产地不同，成分不同和辛烷值不同，以及发动机 的基础压缩比和技术状况不同，热效率提高的幅度
内燃机排放与控制第6章 柴油机后处理净化技术
（二）燃油中S的影响
（1）硫酸盐覆盖
（2）生成稳定的BaSO4 （3）NH3排放增加
（三）H2O的影响
影响载体Al2O3的活性；但H2O有助于H2与Ba(NO3)2的还原反应生成 N2+Ba(OH)2。
•6.2.2 NOX的选择性催化还原
SCR原理－含义
Selective（选择性） Catalytic（催化） Reduction（还原）
4NO 4HC 5O2 2N2 4CO2 2H2O
6.2.3 等离子辅助催化还原法
离子、激发态分子、原子和 自由基等都是化学活性极强的物 种。首先利用这些活性物种把NO 和HC氧化为NO2和部分氧化的高 选择性含氧HC类还原剂，然后再 在催化剂作用下促使新产生的高 选择性活性物质还原NO2，生成无 害的N2。
标准配备AdBlue的重卡挂车，行驶7200公里，大约需要 100升AdBlue，一般90升的AdBlue缸，行驶6500公里无 需添加，110升的AdBlue缸可以行驶7950公里。所以跑长 途的司机也无需太多担心。拥有SCR系统的商用车上，皆 含有AdBlue的计量表，提供车主尽早加AdBlue 。
100%
SV F VR
排气体积流量（换算到标准状态）与催化器容积之比 催化器容积与发动机排量之比约为0.5-1.0。
200 ℃-400 ℃ 催化剂选择 铂Pt、钯Pd等贵金属，稀土元素
5万英里（约8万公里）
② DOC的老化寿命
高温失活、化学中毒、结焦与机械损伤四类 HC氧化、连续大负荷、紧靠发动机安装
优势：一是不影响发动机燃油经济性，二是易于改装，且反应温度较低，催化剂不含 贵金属，寿命长，对硫不敏感等。
HC-SCR
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6章 汽油机后处理净化
传质过程
反应产物从催化剂内表面脱附
脱附的反应产物自内孔向催化表面扩散 (内扩散)
表面反应过程
（化学动力学 过程 ）
产物分子从催化剂外表面经滞流层向流体主体扩散 (外扩散)
吸附作用是一种或数种物质的 原子、分子或离子（吸附质）附着 在另一种物质（吸附剂）表面上的 过程。
化学动力学过程
吸附过程 表面反应过程 脱附过程
三效催化转化器是目前应用最多的废气后处理净化技 术。
三效催化转化器一般采 用蜂窝结构载体，蜂窝表面 有涂层和活性组分，与废气 的接触表面积大，当发动机 的空燃比在理论空燃比附近 时，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。
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。
后处理净化技术
排气系统
在尽量不影响发动 机性能的同时，在 排气系统中安装各 种净化装置，利用 净化装置在排气系 统中对废气进行处 理来降低最终向大 气环境排放的污染 物。
尽可能减少流经催化转化器气 流的涡流和气流分离现象。
防止气流阻力的增大 ❖ 壳体的形状设计要求
进气端形状设计
保证进气流的均匀性，使废气尽可能均匀分布在载 体的端面上，使附着在载体上的活性涂层尽可能承 担相同的废气注入量，让所有的活性涂层都能对废 气产生加速反应的作用。
三效催化转化器壳体结构及材料
6.2 三效催化转化器
第7章 汽车机外处理净化
等离子辅助催化还原NOX二 级系统
NOx的活性增强：NO NO2 第一阶段：等离子 HC的活性增强：CxHy+O2 CxHyO2 NOx在催化剂作用下选择性催化还原 第七章 车用柴油机后处理净化 第二阶段：催化剂 NOx(NO或NO2 ) CxHyO2 O2 N 2 CO2 H 2 O
催化器与排放法规之间也应有合理的对应关系
催化器性能越好，往往贵金属含量越高，成本越高， 所以汽车和催化器厂家并不单纯追求催化器性能越 高越好，而是更注重催化器性能恰好满足当时排放 法规。
2.热反应器
在排气道出口处安装用 耐热材料制造的热反应 器，使尾气中未燃的碳 氢化合物和一氧化碳在 热反应器中保持高温并 停留一段时间，使之得 到充分氧化从而降低其 排放量。
主动 再生 系统
当过滤体需要再生时， 高压气流从需要再生的 微粒捕集器的排气出口 端高速喷入，逆向流动 的气流将微粒从过滤体 表面清除并落入微粒漏 斗。收集在漏斗里的微 粒由漏斗内的电加热器 燃烧。
喷油 助燃 再生 系统
电加 热再 生系 统
微波 加热 再生 系统
红外 加热 再生 系统
辐射方式
反吹 再生 系统
催化器的安装位置显著影响排气系统波动效应， 进而影响发动机动力性和经济性。
采用催化器时必须对发动机排气系统重新设计， 匹配中应考虑的主要影响因素是排气总管和排 气歧管的尺寸以及配气相位。
第6章 车用汽油机后处理净化
催化器与燃料及润滑油的匹配
催化器与燃料及润滑油的匹配
对于油品中有害成分含量（铅、硫、磷等）尚未实 行控制的地区，应选用抗中毒劣化性好的催化剂。
富氧状况下NOX吸附催化第七章车Fra bibliotek柴油机后处理净化
内燃机尾气净化技术研究
内燃机尾气净化技术研究近年来，随着汽车保有量的逐年增加，内燃机尾气对环境的污染问题已经引起了普遍关注。
在国家环境保护政策的不断推广下，内燃机尾气净化技术也取得了长足的发展。
本文将从内燃机尾气的组成及对环境的危害入手，介绍目前主要的净化技术。
一、内燃机尾气的组成及对环境的危害内燃机尾气是指汽车运行过程中通过排放管排出的废气，其主要组成为氮氧化物、碳氢化合物、一氧化碳和颗粒物等。
其中，氮氧化物和颗粒物是内燃机排放中的主要污染物。
氮氧化物是一类有毒有害气体，能给人体健康和环境造成很大危害。
它不仅会导致眼部疾病和呼吸道疾病，还能造成植物和土壤的酸化，进而危及生态系统的平衡。
颗粒物是指那些在空气中悬浮的，直径小于10微米的固体和液态小颗粒。
它们能对人体健康带来多种影响，如呼吸系统疾病、心血管疾病和免疫力下降等。
此外，颗粒物还对环境产生负面影响，如能吸附有毒有害物质，进而污染土壤和水源。
二、内燃机尾气净化技术为了减少内燃机尾气对环境的污染，不断开发出新的净化技术。
目前主要的净化技术包括三方催化转化技术、SCR技术、DPF技术和选择性催化还原技术等。
1、三方催化转化技术三方催化转化技术是目前应用最广泛的内燃机尾气净化技术。
它通过催化剂将氮氧化物、一氧化碳和碳氢化合物转化为无害的氮气、水和二氧化碳，进而减少内燃机排放对环境的影响。
2、SCR技术SCR技术是一种基于尿素还原的内燃机尾气净化技术。
它通过尿素水溶液将氮氧化物还原为无害氮气和水，达到净化排放气体的目的。
3、DPF技术DPF技术是一种基于颗粒捕集的内燃机尾气净化技术。
它通过过滤网将排放中的细小颗粒直接捕集下来，从而达到净化排放气体的效果。
4、选择性催化还原技术选择性催化还原技术是一种多种污染物同步净化的内燃机尾气净化技术。
它通过先将氮氧化物转化为亚硝酸盐，再通过还原剂还原为无害氮气和水，同时还能净化其它污染物。
三、结论内燃机尾气严重污染了环境，不同的净化技术因其特点受到了不同程度的应用。
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
汽车排放及控制技术第6章-汽油机后处理净化
第6章 车用汽油机后处理净化
空速特性
空速(SV)： SV=qv / Vcat
Vcat=(0.5~1)Vst
SV—空速,S-1或h-1；
qv—流过催化剂的排气体积流量（换算到标准状态），L/s 或L/h；
Vcat—催化剂体积，L。
空速的大小表示了反应气体在催化剂中的停留时间 (tr)：
2. 垫层
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。垫层具有特殊的热膨胀性，可避免载体在壳体内部发生 窜动而导致载体破碎。
另外，为了减小载体内部的温度梯度，以减小载体承受的 热应力和壳体的热变形，垫层还应具有隔热性。常见的垫层 有金属网和陶瓷密封垫层两种形式。陶瓷密封垫层在隔热性、 抗冲击性、密封性和高低温度下对载体的固定力等方面比金 属网优越，是目前主要的应用垫层，金属垫层弹性更好。
附 方
H(s) + H(s) → H2 + s + s
程 O(s) + O(s) → O2 + s + s
式
B为反应产物分子
s为活性中心（或催化中心）
B(s)为在吸附在催化剂上形成的表面络合物
第6章 车用汽油机后处理净化
三效催化剂
三效催化剂是三效催化转化器的核心部分，它决定 了三效催化转化器的主要性能指标。
提问5
1、柴油机的机内净化措施有哪些？ 2、柴油机的机内净化的喷射系统改进主要考虑哪些
方面？ 3、合理的喷油规律是什么？ 4、柴油机电控系统发展经历那几个阶段？ 5、柴油机高压共轨系统有哪些特点？ 6、H废C和气烟再度循大环幅后增可加使，N应OX如大何幅解度决降？低，但会使CO、 7、柴油机增压后NOx排放会增加，应如何解决？ 8、均质压燃柴油机有怎样的排放特性？
内燃机排放与净化
内燃机排放与净化
目录
主要污染物的危害及生成机理 汽油机排放控制技术
柴油机排放控制技术
❖内燃机有害物危害及生成机理
内燃机排放物 ❖理论上说，碳氢化合物燃料完全燃烧时
只产生CO2、H2O。 ❖实际上，由于燃气混合、燃烧时间、及
空燃比等原因，缸内会产生不完全燃烧 的现象，进而生成CO和HC；由于缸内高 温高压的环境，缸内的N2也会和O2发生 反应升程NOx；此外，高温缺氧的环境使 得燃料发生裂解，脱氧生成碳烟（PM
汽油机排放控制技术
❖排放控制
配气系统控制
燃油喷射控制
机内控制
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
燃烧室结控制 增压
EGR
稀薄燃烧 燃油控制： 燃用清洁燃料
进气控制：利用进气谐振
机外控制
尾气处理：三效催化器
柴油机排放控制技术
❖排放控制
机内控制
配气系统控制 燃油喷射控制 燃烧室结控制 EGR HCCI
燃油控制： 燃用清洁燃料 进气控制：利用进气谐振
内燃机排放物 ❖各种排放物中，含量最大且对环境及人
体危害最大的是CO、HC、NOx和PM，内燃 机排放控制主要是针对以上污染物进行
CO和HC对人体的危害性及生成条件 ❖CO：与血红蛋白结合造成组织缺氧 ❖HC：成分复杂，多具有毒性或致癌作用
CO和HC的生成及影响因素 ❖CO的生成影响因素：
混合气浓度 CO2热裂解
排气过程中未燃HC化合物的不完全燃烧
CO和HC的生成及影响因素
❖HC的生成影响因素：
混合气浓度 燃料热裂解
汽油机
淬熄效应 壁面油膜和积碳 蒸发排放 曲轴箱窜气
未燃HC化合物直接排放
柴油机主要是由于燃气混合不均匀造 成的燃烧不完全产生HC
第六章 汽油机后处理净化技术
第二节
三效催化转化技术
３. 催化器与燃料及润滑油的匹配
催化器与燃料及润滑油的匹配是指，对于油品中有害成分含量(铅、硫、
磷等)尚未实行控制的地区，应选用抗中毒劣化性好的催化剂。 另外， 催化器与排放法规之间也应有合理的对应关系。 如仅满足以ＨＣ 和Ｃ Ｏ 为控制目标的排放法规，则可选用氧化型催化器ꎻ为满足带有城郊 高速行驶工况的排放测试程序，应选用空速特性好的催化器。 实际上， 汽车和催化器厂家并不单纯追求催化器性能越高越好，而是更注重催 化器性能恰好满足当时的排放法规。 因为催化器性能越好，往往是贵 金属含量越高，因而成本越高。
第二节
三效催化转化技术
三、三效催化剂及其劣化机理
三效催化剂的组成
三效催化剂的劣化机理是一个非常复杂 的物理、化学变化过程，除了与催化转 化器的设计、制造、安装位置有关外， 还与发动机燃烧状况、汽油和润滑油的 品质及汽车运行工况等使用过程有着非 常密切的关系。 影响催化剂寿命的因素 主要有四类，即热失活、化学中毒、机 械损伤以及催化剂结焦。 在催化剂的正 常使用条件下，催化剂的劣化主要是由 热失活和化学中毒造成的。
第四节
热反应器
热反应器一般采用耐热耐腐蚀的不锈钢制成，其结构见图６-１０。 热反应器由壳体、外筒和内筒三层构成，中 间加保温层，使内部保持高温。 热反应器安 装在排气总管出口处，由于有较大的容积和 绝热保温部分，反应器内部的温度可高达６ ００ ~１０００℃。 同时在紧靠排气门处喷 入空气(即二次空气)，以保证ＣＯ 和ＨＣ 氧 化反应的进行。 ＣＯ 进行氧化反应的温度 应高于８５０℃，ＨＣ 进行完全反应的温度 应至少超过７５０℃。 热反应器必须为热反 应提供必要的反应条件，通常在浓混合气工 作条件下，热反应器产生大于９００℃ 的高 温。通入二次空气时，ＣＯ 和ＨＣ 的转化 率最高，但会使燃油经济性恶化。 对于稀混 合气工作的汽油机，不需供给二次空气，并 可减少空气泵的能量消耗。 一般情况下，热 反应器对ＣＯ 和ＨＣ 的转化率可达８０％。
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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。
16
第二节 柴油机排气后处理技术
三、柴油机NOx还原催化转换器
1、选择非催化还原（SNCR） 2、选择催化还原（SCR） 3、非选择催化还原（NSCR） 4、吸附还原催化剂（OR）——用于稀燃
二、后燃法
目的：在排气管中设置点火源，使CO、HC燃烧。
三、热反应器
目的：进一步氧化燃烧HC和CO。 设置在排气道出口处，常与二次空气喷射法同时应用。
需耐高温材料、 燃油消耗增加、 多用于摩托车。 3
第一节 汽油机排气后处理技术
四、催化转换器
（一）催化剂
贵金属：铂（Pt）、钯（Pd）、铑（Rh） 贱金属：Ni、Cu、V、Cr
中国的机动车污染控制
Clean Air Strategy Developed
Complete Lead Phase Out by 2000 Introduce Euro 1(1992 Vintage,Catalyst Based)
Standards for Cars & Lt.Trucks in 2000 (Beijing,Shanghai 1999) Heavy Truck Standard,Euro 1,also in 2001(2000 in Beijing) I/M Pilot Being Developed in Shanghai
（二）催化反应
4
第一节 汽油机排气后处理技术
（三）催化转化器
1、定义
利用催化剂，象滤清器那样通过排气，将有害成分HC、CO、 NOx进行化学反应转化为无害的CO2、H2O和N2的一种反应器。
2、分类（按载体分类）
载体：承载活性组分的多孔、耐热固体物质，是催化剂的 重要组成部分。
球型载体催 化转化器
陶瓷载体催 化转化器
金属载体催 化转化器
5
第一节 汽油机排气后处理技术
（四）汽车排气催化转化系统
6
第一节 汽油机排气后处理技术
1、评价催化转化器性能的指标
1）转化率
2）起燃温度特性 3）空燃节 汽油机排气后处理技术
2、氧化催化转化系
8
第一节 汽油机排气后处理技术
46
最新控制技术
冷启动排放控制
催化剂需要一定的起燃温度 前级催化剂 电加热催化剂
车载诊断技术(OBD)
自动检测诊断车辆排放系统状况 自动提示故障 存储信息有利于维修
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未来汽车技术
稀燃缸内直喷汽油发动机 柴油车PM及NOx机外净化技术 混合动力技术 燃料电池汽车技术
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思考题
后燃法和二次空气法及热反应器为什么常用 于摩托车发动机的排放后处理中？
三元催化转换器主要是对汽油机有害排放中 的什么有害排放物进行处理？其常用的贵金 属有哪些？
13
第一节 汽油机排气后处理技术
五、汽油机稀燃催化剂 NOx吸附还原型三元催化剂。 活性成分：贵金属和碱土金属（或稀土金属）。 在氧化气氛，在催化作用下，NO和O2反应生成 NO2，并以硝酸盐（NO3）的形式被吸附在碱土金属 表面。 在还原气氛，作为还原剂的HC、CO和H2与从碱土 金属表现析出的NO2反应，生成CO2、H2O和N2， 同时使碱土金属得到再生。
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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
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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还原催化转化器——用于降低NOx排放。
15
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。
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讨论3: 控制技术
目前最主流的汽油车排放控制技术组合是什 么?
三效催化技术有哪几个关键? 车用汽油哪些指标对排放最重要?
----------------更新的标准导致更新的技 术
Oxidation catalyst
Particulate Trap
Section 4 Advanced Technology
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
20
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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催化反应过程
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四、四效催化转换器
同时除去CO、HC、PM和NOx。
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第三节 非排气污染物控制技术
一、曲轴箱强制通风装置 二、燃油蒸发控制系统
活性碳灌式油蒸汽吸附装置
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第四节 车用燃料和排放
一、燃料成分对内燃机排放的影响 二、石油燃料的改善 三、代用燃料与排放
1、天然气 2、液化石油气 3、醇类燃料
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总结
3、还原催化转化系（二元催化转化系）
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第一节 汽油机排气后处理技术
4、三元催化转化系
10
第一节 汽油机排气后处理技术
（五）催化反应器的匹配
1、与发动机特性的匹配； 2、与电子控制燃油喷射系统的匹配； 3、与进排气系统的匹配； 4、与燃料、润滑油的匹配； 5、与整车设计的匹配。
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小结
一、二次空气喷射 二、后燃法 三、热反应器 四、催化转换器
第六章 内燃机机外净化技术
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
1
排气后处理技术
热
催
反
化
应
转
器
换
器
微
吸
粒
附
捕
净
集
化
器
技
术
非排气污染物控制技术
燃油蒸发控制装置
曲轴箱强制通风装置
2
第一节 汽油机排气后处理技术
一、二次空气喷射
目的：将新鲜空气喷射到排气门附近，进一步燃烧HC和CO。