第12章 汽车排放控制系统
合集下载
相关主题
- 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)。
第12章 汽车排放控制系统
12.1 概 述
3．氮氧化物(NOX) NOX是在温度很高的情况下氮与氧化合的产物，对大
气造成污染的主要是一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)。 氮氧化物是一种有毒并带有恶臭的气体，会引起人眼结 膜、口腔、咽喉粘膜肿胀和充血，并可能导致支气管炎、 肺炎等病。
第12章 汽车排放控制系统
试验结果说明：当EGR率小于10%时，燃油消耗量基 本上不增加，当EGR率大于20%时，发动机燃烧不稳定， 工作粗暴，HC排放物将增加10%。因此通常将EGR率控 制在10%～20%范围内较合适。
随着负荷增加EGR率允许值也增加（阴影部分）。 怠速和低负荷时，NOx排放浓度低，为了保证稳定
燃烧，不进行EGR。 只有热态下进行EGR。发动机温度低时，NOx排放
12.1 概 述
2.汽车排放控制的作用与分类 （1）汽车排放控制的作用 汽车对大气的污染主要源自发动机排出的废气，三种
有害排放物中，全部CO、NOx和约占60％的HC都是由 发动机排气管排出的。此外，曲轴箱气体和燃油箱燃油 蒸发的HC排放各约占汽车HC总排放的20％。对汽车排 放的控制，就是通过改善燃烧、降低燃烧温度、阻断曲 轴箱气体和燃油蒸发排放、净化排气管废气等手段，使 汽车对大气的污染减小到最低的限度，以缓解汽车保有 量增加对环境所带来的负面影响、满足人类对环境质量 不断提高的要求。
第12章 汽车排放控制系 统
2020/11/25
第12章 汽车排放控制系统
本章主要内容
汽车排放的形成和危害 汽车排放控制的作用与分类 汽车排放电子控制系统的结构与工作原理
第12章 汽车排放控制系统
12.1 概 述
1.汽车排放的形成和危害 随着汽车保有量的增加，汽车排放对环境所
造成的影响也随之增大。 汽车排放对人类危害最大的是： 一氧化碳(CO) 碳氢化合物(HC) 氮氧化物(NOx)
在其它条件相同的情况下，发动机的燃烧温度越高，燃 烧后产生的NOx就越多。废气再循环(Exhaust Gas Recirculation——EGR)就是将发动机排出的部分废气 引入进气管（如下图），与新鲜混合气混合后进入气缸， 利用废气中所含有大量的二氧化碳(CO2)不参与燃烧却能 吸收热量的特点，降低燃烧温度，以减少NOx的排放。
③ 污染源封闭循环净化：对曲轴箱气体及燃油箱燃油蒸发等HC 排放源实施封闭化处理，以阻断向空气排放HC。这类控制装置有： 曲轴箱强制通风装置、活性炭罐等。
第12章 汽车排放控制系统
12.2 汽车排放电子控制系统的结构与原理
1.废气再循环控制系统 （1）废气再循环的作用 在高温下(高于1370 ℃)，氮与氧气化合生成NOx。
浓度也较低，为了保证正常燃烧，冷机时不进EGR。 大负荷、高速时，为了保证发动机有较好的动力性，
此时混合气较浓，NOx排放生成物较少，可不进行EGR 或减少EGR率。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第12章 汽车排放控制系统
第12章 汽车排放控制系统
12.1 概 述
1．一氧化碳(CO) CO是烃类燃料在空气不足的情况下，由于不完全燃烧而产生的有
害物。CO被人体吸收后，容易与血红蛋白结合，阻碍血红蛋白带氧， 会造成人体内缺氧而使人感到头痛、恶心，严重时还导致人因窒息 而死。 2．碳氢化合物(HC)
HC是石油产品的基本组成部分，其与氧的化合(燃烧)所释放的热 量是发动机运转所需的能量。但排人大气中的HC则是一种污染。发 动机排气中高含量的HC是燃料未经燃烧或燃烧不完全的产物。此外， 燃油箱汽油蒸发、曲轴箱气体直接排放等，也是HC对大气造成污染 的来源。HC气体在阳光下与氮氧化物NOx作用，进行光化学反应， 形成含有臭氧(O3)、丙稀醛、甲醛、硝酸盐、酮及过氧化酰等物质 的光化学烟雾。这种“烟雾”具有较强的氧化力和特殊的气味，对 人眼、咽喉等有刺激作用，并容易使橡胶开裂和植物受损等。在诸 多的碳氢化合物中，苯比芘还是一种致癌物。
第12章 汽车排放控制系统
12.2 汽车排放电子控制系统的结构与原理
通常以废气再循环率来衡量废气的引入量，废气再循 环率定义如下：
EGR率 = EGR气体量/（吸入的空气量+ EGR气体量）100%
废气再循环控制装置通过控制EGR率来保证发动机运 转性能良好的同时，达到最佳的NOx净化效果。
EGR率与发动机动力性、经济性和排放性能有关（如 下图）。
EGR率增加过大时，使燃烧速度太慢，燃烧变得不 稳定，失火率增加，使HC也会增加；EGR率过小，NOx 排放达不到法规要求，易产生爆震，发动机过热等现象。 因此EGR率必须根据发动机工况要求进行控制。
第12章 汽车排放控制系统
12.2 汽车排放电子控制系统的结构与原理
第12章 汽车排放控制系统
12.2 汽车排放电子控制系统的结构与原理
第12章 汽车排放控制系统
12.1 概 述
2．汽车排放控制的分类 ① 机内净化：从进气系统入手，通过改善混合气的质量，使燃烧
产生的有害成分降低。这一类的排放控制装置有：进气温度自动控 制装置、废气再循环控制装置、混合比加浓式减速废气净化装置、 进气歧管真空度控制阀等。
② 机外净化：对发动机排出的废气进行再净化处理，将废气中所 含的CO、HC和NOx等有害气体转化为无害的水(H2O)、二氧化碳 (CO2)和氮(N2)等气体。这一类的排放控制装置有：热反应器、氧 化催化剂转化器、三元催化转化器、二次空气供给装置等。目前广 泛使用的发动机废气净化装置是三元催化转化装置。
第12章 汽车排放控制系统
12.2 汽车排放电子控制系统的结构与原理
•EGR原理
第12章 汽车排放控制系统
12.2 汽车排放电子控制系统的结构与原理
（2）废气再循环量的控制方式 增加废气再循环量，发动机的燃烧温度可进一步降低，
抑制NOx产生的作用就更有效。但废气再循环量过多， 会导致混合气的着火性变差，造成发动机的油耗上升， 动力性下降，HC排放量上升。因此，必须控制废气引入 量，而在发动机起动、怠速和低负荷等工况下，发动机 的燃烧温度较低，NOx不会超量，为确保发动机可靠运 行，就不能在新鲜混合气中掺入废气。
12.1 概 述
3．氮氧化物(NOX) NOX是在温度很高的情况下氮与氧化合的产物，对大
气造成污染的主要是一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)。 氮氧化物是一种有毒并带有恶臭的气体，会引起人眼结 膜、口腔、咽喉粘膜肿胀和充血，并可能导致支气管炎、 肺炎等病。
第12章 汽车排放控制系统
试验结果说明：当EGR率小于10%时，燃油消耗量基 本上不增加，当EGR率大于20%时，发动机燃烧不稳定， 工作粗暴，HC排放物将增加10%。因此通常将EGR率控 制在10%～20%范围内较合适。
随着负荷增加EGR率允许值也增加（阴影部分）。 怠速和低负荷时，NOx排放浓度低，为了保证稳定
燃烧，不进行EGR。 只有热态下进行EGR。发动机温度低时，NOx排放
12.1 概 述
2.汽车排放控制的作用与分类 （1）汽车排放控制的作用 汽车对大气的污染主要源自发动机排出的废气，三种
有害排放物中，全部CO、NOx和约占60％的HC都是由 发动机排气管排出的。此外，曲轴箱气体和燃油箱燃油 蒸发的HC排放各约占汽车HC总排放的20％。对汽车排 放的控制，就是通过改善燃烧、降低燃烧温度、阻断曲 轴箱气体和燃油蒸发排放、净化排气管废气等手段，使 汽车对大气的污染减小到最低的限度，以缓解汽车保有 量增加对环境所带来的负面影响、满足人类对环境质量 不断提高的要求。
第12章 汽车排放控制系 统
2020/11/25
第12章 汽车排放控制系统
本章主要内容
汽车排放的形成和危害 汽车排放控制的作用与分类 汽车排放电子控制系统的结构与工作原理
第12章 汽车排放控制系统
12.1 概 述
1.汽车排放的形成和危害 随着汽车保有量的增加，汽车排放对环境所
造成的影响也随之增大。 汽车排放对人类危害最大的是： 一氧化碳(CO) 碳氢化合物(HC) 氮氧化物(NOx)
在其它条件相同的情况下，发动机的燃烧温度越高，燃 烧后产生的NOx就越多。废气再循环(Exhaust Gas Recirculation——EGR)就是将发动机排出的部分废气 引入进气管（如下图），与新鲜混合气混合后进入气缸， 利用废气中所含有大量的二氧化碳(CO2)不参与燃烧却能 吸收热量的特点，降低燃烧温度，以减少NOx的排放。
③ 污染源封闭循环净化：对曲轴箱气体及燃油箱燃油蒸发等HC 排放源实施封闭化处理，以阻断向空气排放HC。这类控制装置有： 曲轴箱强制通风装置、活性炭罐等。
第12章 汽车排放控制系统
12.2 汽车排放电子控制系统的结构与原理
1.废气再循环控制系统 （1）废气再循环的作用 在高温下(高于1370 ℃)，氮与氧气化合生成NOx。
浓度也较低，为了保证正常燃烧，冷机时不进EGR。 大负荷、高速时，为了保证发动机有较好的动力性，
此时混合气较浓，NOx排放生成物较少，可不进行EGR 或减少EGR率。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第12章 汽车排放控制系统
第12章 汽车排放控制系统
12.1 概 述
1．一氧化碳(CO) CO是烃类燃料在空气不足的情况下，由于不完全燃烧而产生的有
害物。CO被人体吸收后，容易与血红蛋白结合，阻碍血红蛋白带氧， 会造成人体内缺氧而使人感到头痛、恶心，严重时还导致人因窒息 而死。 2．碳氢化合物(HC)
HC是石油产品的基本组成部分，其与氧的化合(燃烧)所释放的热 量是发动机运转所需的能量。但排人大气中的HC则是一种污染。发 动机排气中高含量的HC是燃料未经燃烧或燃烧不完全的产物。此外， 燃油箱汽油蒸发、曲轴箱气体直接排放等，也是HC对大气造成污染 的来源。HC气体在阳光下与氮氧化物NOx作用，进行光化学反应， 形成含有臭氧(O3)、丙稀醛、甲醛、硝酸盐、酮及过氧化酰等物质 的光化学烟雾。这种“烟雾”具有较强的氧化力和特殊的气味，对 人眼、咽喉等有刺激作用，并容易使橡胶开裂和植物受损等。在诸 多的碳氢化合物中，苯比芘还是一种致癌物。
第12章 汽车排放控制系统
12.2 汽车排放电子控制系统的结构与原理
通常以废气再循环率来衡量废气的引入量，废气再循 环率定义如下：
EGR率 = EGR气体量/（吸入的空气量+ EGR气体量）100%
废气再循环控制装置通过控制EGR率来保证发动机运 转性能良好的同时，达到最佳的NOx净化效果。
EGR率与发动机动力性、经济性和排放性能有关（如 下图）。
EGR率增加过大时，使燃烧速度太慢，燃烧变得不 稳定，失火率增加，使HC也会增加；EGR率过小，NOx 排放达不到法规要求，易产生爆震，发动机过热等现象。 因此EGR率必须根据发动机工况要求进行控制。
第12章 汽车排放控制系统
12.2 汽车排放电子控制系统的结构与原理
第12章 汽车排放控制系统
12.2 汽车排放电子控制系统的结构与原理
第12章 汽车排放控制系统
12.1 概 述
2．汽车排放控制的分类 ① 机内净化：从进气系统入手，通过改善混合气的质量，使燃烧
产生的有害成分降低。这一类的排放控制装置有：进气温度自动控 制装置、废气再循环控制装置、混合比加浓式减速废气净化装置、 进气歧管真空度控制阀等。
② 机外净化：对发动机排出的废气进行再净化处理，将废气中所 含的CO、HC和NOx等有害气体转化为无害的水(H2O)、二氧化碳 (CO2)和氮(N2)等气体。这一类的排放控制装置有：热反应器、氧 化催化剂转化器、三元催化转化器、二次空气供给装置等。目前广 泛使用的发动机废气净化装置是三元催化转化装置。
第12章 汽车排放控制系统
12.2 汽车排放电子控制系统的结构与原理
•EGR原理
第12章 汽车排放控制系统
12.2 汽车排放电子控制系统的结构与原理
（2）废气再循环量的控制方式 增加废气再循环量，发动机的燃烧温度可进一步降低，
抑制NOx产生的作用就更有效。但废气再循环量过多， 会导致混合气的着火性变差，造成发动机的油耗上升， 动力性下降，HC排放量上升。因此，必须控制废气引入 量，而在发动机起动、怠速和低负荷等工况下，发动机 的燃烧温度较低，NOx不会超量，为确保发动机可靠运 行，就不能在新鲜混合气中掺入废气。