汽油机车辆和柴油机车辆的尾气净化技术与发展趋势

3：废气再循环
发动机工作过程中，将一部分排气引到吸入的新鲜空气（或混 合气）中并返回气缸进行再循环的方法称为废气再循环（EGR）， 可有效控制NOX的排放。但由于它减少了进气充量中的含氧量， 只宜在部分负荷时采用，以使HC不致明显增加。若要最大限度地 减少NOX含量，又不影响汽油机经济性和HC排放，需采取有效调 整装置来优化整个工作范围内的废气再循环。电控技术是解决这 一矛盾的有效手段。
为了保证三元催化转化器的转换效率，采用电控燃油喷射系 统，用氧传感器检测排气中氧的浓度变化，“电控燃油喷射+三元 催化反应器+废气再循环”成为当今轿车发动机降低排放的主要措 施。
3：防止汽油蒸汽进入大气装置
针对燃油箱排放燃油蒸汽而产生的污染，在发动机控制系统 中普通采用活性碳罐蒸发污染控制装置，这种系统能把从燃油箱 中产生的汽油蒸汽收集起来，然后再将其送回发动机内加以燃烧。 这样可以有效地制止未燃烧的HC蒸发排放。
1：电子控制燃油喷射系统
电子控制燃油喷射系统（EFI）利用传感器检测发动机的各种 状态，经微机判断、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。
2：可变进气流通截面及可变配气定时系统
采用可变进气流通截面可改善中速运转及部分负荷时的汽油机 性能，并可控制燃烧速率。采用可变配气定时系统可调节缸内剩 余废气量，降低NOX排放，改善怠速性能。
类
在天然气、煤基础上生产的燃料
型
• FTL和FT油、甲醇、醚类燃料
生物乙醇
2：缸内直接喷射技术
缸内直喷（GDI）汽油机是在部分负荷时用混合气的分层化实 现超薄燃烧，得到同柴油机一样低的燃油消耗率；在高负荷时用 预混合汽油机的均匀混合方式，得到高功率特性的理想汽油机。
3：电子控制汽油喷射加三效催化转化器已成为国际上汽油车排 放控制技术的主流。
四：柴油车排放污染物种类及排放特征
汽油车尾气排放种类： 氮氧化物、碳氢化合物、 一氧化碳、硫化物和颗粒排放物。
柴油车尾气排放特征：
排气温 度低
尾气中氧 含量高
颗粒物质 排放高
CO、 HC排放
低
五：柴油车排放控制技术
采用发动 机机内净 化技术
排气后处 理
改善车用 燃油品质
柴油机 排放控 制技术
采用代用 燃料
汽油机车辆和柴油机车辆的尾气 净化技术与发展趋势
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内容简介
汽油机车辆尾气净化技术 发展趋势
柴油机车辆尾气净化技术 发展趋势
一：汽油车排放污染物种类、危害及产生原因
污染物种类
• CO • NOX • HC • 含铅汽油中
的铅 • O3 • SO2 • CO2
对环境的影响
• 温室效应 • 光化学烟雾 • 酸雨 • 臭氧层减薄 • 臭氧浓度过
三：汽油车排放控制技术的发展趋势
1：清洁代用燃料
开发清洁代用燃料，不仅是为了降低汽车排气污染，也为了 节省能源和开发新的汽车能源，以缓解汽车对石油燃料的单纯依 赖。
清
常规燃料的变型产品
洁
• 新配方汽油（RFD）
代 用
气体燃料
燃 料
• 天然气（NG）、压缩天然气（CNG）、液化天然气 （LNG）、氨（NH3）、H2、液化石油气（LPG)等
4：曲轴箱强制通风系统
在发动机运转时，燃烧室内有一部分气体经由活塞环间隙渗 漏入曲轴箱内，这部分气体处于一定的压力之下，力图从曲轴箱 内逸出而污染大气。
曲轴箱内的气体含有未燃烧的碳氢化合物，强制通风系统就 是将新鲜空气从单独设置的小滤清器吸入曲轴箱，与曲轴箱内的 废气混合后流至进气歧管，再与混合气一道进入气缸，使废气中 HC得以燃烧。
稀薄燃烧是指能用空燃比为18:1或更稀的混合气的汽油机。 采用稀薄燃烧系统可以降低排放污染的主要原因是稀混合气中的 汽油分子有更多的机会与空气中氧分子接触，容易燃烧完全，同 时混合气越稀越接近于空气循环，绝热指数值越大，使热效率得 以提高。
纵观人类治理汽车排放污染的历程，在20世纪70年代中 期以前主要是采用以改善发动机燃烧过程为主的各种机内净 化技术。这些技术尽管对降低排气污染起到了很大作用，但 效果有限，且不同程度地对汽车的动力性和经济性带来负面 效应。随着排放法规的日益严格，人们开始考虑各种机外净 化技术。
1：二次空气喷射
汽车冷起动的二次空气喷射对于降低排放具有两个功能：
Ⅰ.在排气阀后促进热反应的进行，从而提高排气温度，有利于催 化转化器的起动。 Ⅱ.对冷起动时起动加浓的排气提供充分的氧气，可以使催化剂转 化提高效率。研究表明，二次空气技术可以使排气污染下降到50%。
2：三元催化转化器
三元催化转化器的功能是将有害排气污染物中的HC、CO和 NOX转化，HC和CO被氧化，而NOX被还原。催化剂一般都是铑和 铂或其它混合物，分散负载在耐高温活性氧化铝上。它是一种能 促进化学反应而本身不为反应所改变的物质，反应过程不消耗催 化剂。
4：燃烧系统优化设计
不同的燃烧室形状会使汽油机性能有很大差别。燃烧室设计的 重要原则之一是面容比小，即尽可能紧凑；火花塞尽可能布置在 燃烧室中央，以缩短火焰传播距离。紧凑的燃烧室可直接使汽油 机的热效率提高，HC和CO排放降低；与推迟点火提前角或EGR联 用，可同时降低NOX排放。
5：采用稀薄燃烧系统
高
污染物产生原 因
• 发动机排气 管排出的燃 烧废气
• 曲轴箱窜气 • 燃料蒸发
二：汽油车尾气净化技术
汽
以改进发动机燃烧
油
机内净化技术
过程为核心
车
尾
气
在排气系统中采用化学或物理方
净
法对已生成的有害排放物进行净
化
化的排放后处理技术
技
术
机外净化技术
对来自曲轴箱和供油系统的有
害排放物进行净化的非排气污
染控制技术
4：采用电控喷射的分层稀燃发动机已成为汽车工业发展的一个 重要方向。
5：对燃料的要求越来越严格，无铅汽油将广泛使用。
6：醇类燃料作为代用燃料将会应用到车用汽油机上。
7：均质混合气压燃（HCCI）可望使内燃机的排放性能获得新的 突破——无烟排放，NOX排放几乎为零，是进一步提高汽油机排 放性能的研究方向。
降低燃油中 的含硫量
2
3 合理提高燃油 的十六烷值
减少燃油中的 1
芳香烃成分
改善燃 油品质
4 进行柴油的 乳化处理
5 在柴油中掺烧一定 比例的消烟添加剂
1：改进燃烧系统。 改进燃烧系统指的是燃烧室的形状、供油系统、进气流动的最佳