第八章排气污染与控制.ppt

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1、第八章 排气污染与控制,概述,1. 排放污染物的成分 2. 污染物的形成与危害 3. 污染物的来源 4. 污染物的净化方式,（1）一氧化碳（CO）：不完全燃烧产物。 （2）碳氢化合物（HC）：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。 （3）氮氧化合物（NOx）：在燃烧过程中和排入大气后造成的氮的各种氧化物（NO、NO2为主）的总称。 （4）颗粒排放物(PM）：主要是碳烟、未燃燃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。 （5）二氧化碳（CO2）：燃烧的必然产物。,机动车污染物排放分担率,概述,1. 排放污染物的成分 2. 污染物的形成与危害 3. 污染物

2、的来源 4. 污染物的净化方式,一氧化碳（CO） （1）形成原因 汽油机主要是由可燃混合气过浓造成的。 柴油机主要是由燃烧室内部缺氧或温度过低造成的。 （2）危害 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。,概述,1. 排放污染物的成分 2. 污染物的形成与危害 3. 污染物的来源 4. 污染物的净化方式,碳氢化合物（HC） （1）形成原因 汽油机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

3、窜气，汽油箱或化油器浮子室内汽油蒸发等。 柴油机主要是混合气形成不良或温度过低而形成。 （2）危害 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。,概述,1. 排放污染物的成分 2. 污染物的形成与危害 3. 污染物的来源 4. 污染物的净化方式,氮氧化物（NOx） （1）形成原因 NO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。废气排入大气后形成NO2。 （2）危害 NO吸入人体后会造成中枢神经系统障碍。NO2会造成血液中血红蛋白变性，使血液输气能力下降，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。此外，它还易于HC在阳光紫外

4、线的作用下，产生素性很大的光化学烟雾。,概述,1. 排放污染物的成分 2. 污染物的形成与危害 3. 污染物的来源 4. 污染物的净化方式,颗粒（PM） （1）形成原因 碳烟是由烃类燃料在高温缺氧条件下裂解生成的。 （2）危害 0.1m以下的微粒对人体的危害最大，吸入肺叶后会吸附在肺细胞上，其中可溶性有机物、多环芳香烃等是致癌物质。,排放指标,1排放物的浓度C 在一定排气容积中，有害排放物所占的容积（或质量）比例，称为排放物的浓度。体积分数通常以和10-6（百万分比）表示，质量浓度常用mg/m3计量。 2排放物的质量排放量G 用单位时间内（或一次试验）有害排放物的质量排放量G来衡量，单位是g/

5、h（或g/试验）。 3排放物的比排放量g 每单位功率小时排出污染物的质量称为比排放量g/（kWh）。,第二节 汽油机有害排放物的生成机理和影响因素,一、CO的生成机理,一氧化碳（CO）是碳氢燃料在燃烧过程中生成的重要的中间产物。CO生成的机理比较复杂，但一般认为，燃料分子（RH）经高温氧化生成CO要经历如下步骤： RHRRO2RCHORCOCO 这里R代表碳氢根。CO在火焰中及火焰后，以缓慢的速率氧化成CO2。,二、HC的生成机理,未燃碳氢化合物（HC）的生成与排出有三个渠道： 排气：占6O以上 曲轴箱窜气：占25 蒸发：占1520左右,燃烧过程中HC生成的主要途径,1）缝隙效应 2）壁面激冷

6、与淬熄 3）润滑油膜吸附 4）减速及怠速工况,三、NOX的生成机理,发动机排出的氮氧化物（NOX）主要是NO，NO2排出量较少。 NO的产生：可以认为，氮的氧化反应发生在燃料燃烧反应所形成的环境中，其主导反应过程是： ON2 NON NO2 NOO,促使NOX生成的因素,（1）高温 （2）富氧 （3）充足的反应时间,汽油机是一种预混燃烧，它靠电火花进行外源点火，火核形成以后，以火焰传播为特征，其可燃混合气浓度范围比较窄，混合气成分是影响排放的最主要的因素。,四、影响因素-混合气成分,影响因素-点火正时,EGR可以抑制燃烧的最高温度，有利于抑制NO的生成。但燃烧的有效性降低，动力性变差。,影响因

7、素-吸入废气量(EGR),影响因素-工况,从汽油机排放特性图看出，对于不同的运行工况，各种有害排放物的差异很大。 怠速与减速工况，是HC生成的主要工况。在怠速工况下，燃烧环境温度比较低，缸内残余废气量比较大，混合气比较浓，致使燃烧恶化，HC排放浓度增加；在减速工况下，很高的进气管真空度使进气管内沉积的燃料油膜大量蒸发，这是HC增加的重要原因。,第四节 柴油机有害排放物的生成机理和影响因素,一、柴油机中的主要污染物,1、主要成分：柴油机排气的有害成分主要有CO、HC、NOX 、硫化物以及颗粒物（或称微粒物）等。,2、特性：由于柴油机使用的混合气的平均空燃比较理论空燃比大，所以： （1）CO及HC

8、排放明显低于汽油机 （2）柴油机NO的排放几乎与汽油机相当 （3）颗粒物排量远高于汽油机 （4）柴油机的排放特性与燃烧室的形式等有很大关系，特别是直喷式与间接喷射式柴油机的排放有较大的不同。涡流燃烧室柴油机的NO、CO、HC和烟度普遍低于直喷式柴油机，特别是NOX排放浓度一般比直喷式柴油机的低1312。但是，涡流室柴油机的燃油消耗率比直喷柴油机的高 ，冷起动性差，工作平稳，噪声小。,二、CO的生成机理,柴油机总是在稀混合气下运转(指平均过量空气系数大于1)，CO排放量要比点燃机低得多，只有在负荷很大接近冒烟界限时才急剧增加。 低负荷时，缸内温度低，部分燃油难以氧化形成CO2，主要在稀燃火焰熄灭

9、区及稀燃火焰区的交界面上生成CO；高负荷时，在油束心部、油束尾部及后喷部，因局部缺氧而产生CO。,柴油机与汽油机相比燃油中含有高沸点（高相对分子质量）的碳氢化合物成分 由于在燃烧过程油注中大量的燃油化合物发生高温分解，因此柴油机排出的碳氢化合物的成分要比汽油机中的复杂 在柴油机中，燃烧进行的同时，发生着燃油的蒸发，燃料与空气、燃烧产物与未燃气体的混合，这就使HC化合物的产生变得非常复杂 一般认为柴油机中HC排放物的产生主要有两种途径： （1）是由于混合气过稀以致在燃烧室内不能满足自燃及扩散火焰传播的条件 （2）是燃油空气混合气过浓而不能着火及燃烧。,三、HC的生成机理,由于过浓或过稀而避开正常

10、燃烧的燃油，在膨胀过程中通过进一步的混合，进而发生缓慢的氧化而被烧掉，最后排出的HC是不完全混合的或氧化过程淬熄所造成的。 这些排出的不完全燃烧产物HC的形成可由图42予以说明。,图42a表示滞燃期内喷入气缸的燃油形成不完全燃烧产物的路径。 图42b表示燃烧开始之后喷入气缸的燃油形成HC的路径更为复杂，主要由燃油局部过浓造成。在滞燃期之后喷射的燃油，当与空气混合时燃油快速氧化或燃油高温分解的产物导致完全燃烧。燃油和热解产物缓慢与空气混合引起过浓混合气或者燃烧反应的淬熄，产生不完全燃烧产物、高温分解产物和出现在排气里的未燃烧的燃油。,一旦燃油开始喷入气缸，喷注断面上燃油空气混合比的分布就产生变化

11、。混合比低于贫油燃烧极限的燃油量，随时间迅速增加。图43表示了在着火时油注中的当量比分布。 未燃HC排放与点火延迟的长短关系如图44所示，图中的数据为柴油机转速2800rmin时，不同燃油、负荷、喷油定时、增压压力时的试验结果。可见，当滞燃期增长超出其最小值以上时（由于发动运转条件变化），HC排放以一定的增长速率上升。因此，在滞燃期中喷入燃油的过分稀释是碳氢化合物排放的重要来源，特别是在长滞燃期条件下尤其如此。,在燃烧期间进入气缸并由于与空气缓慢或不良混合而导致HC排放的燃油有两种： 一种是在燃烧过程后期以低速离开喷油嘴的燃油，主要是油嘴压力室容积所致，当然严重的二次喷射也会增加HC排放 另一

12、种是在过量喷射条件下进入缸内的多余燃油 由此可见，在柴油机正常运转条件下，形成HC排放的原因有两个：其一是滞燃期中形成的过稀混合气；其二是在燃烧过程后期，低速离开喷油嘴的燃油的不良混合，燃油的低速和滞后喷射如二次喷射等是很值得注意的,柴油机燃烧期间的非均匀的燃油分布导致了非均匀的燃气成分及燃气温度，使燃油空气的混合和燃烧过程变得极为复杂 在燃烧完全、供氧充分及温度较高的稀燃火焰区及油束心部产生较多 图45显示了直喷式柴油机的通过快速取样阀（开启时间lms）测取的整个燃烧过程中各主要物质的含量、压力、温度以及当量比等随时间的变化过程,四、 NO的生成机理,图中的试验数据取自直喷式柴油机（缸径95

13、mm、冲程110mm）活塞顶边缘附近测量结果。 在燃烧开始以后，测量点的NO含量开始上升，当燃气当量比由富油转变为贫油（此时CO浓度达最大值），NO含量达到最高点。 当活塞顶燃烧室里NO含量达最大值时（上止点后15o CA），火焰已传播到燃烧室内大部分空间，随后燃气因与过量空气混合而变稀，NO含量也随着稀释作用的发生，形成速度变缓而下降。,五、微粒的生成机理,柴油机排气中微粒的主要成分是碳烟粒子。它是燃料在燃烧过程中经历了一系列物理化学变化后形成的。首先燃料分子在高温中裂解或氧化裂解，所生成的裂解产物主要是乙炔，乙炔是生成碳烟的重要中间物，接着形成碳烟核心，以上为成核阶段，成核后同时经历表面增

14、长和凝聚两个过程。当碳烟粒子长大到某一尺寸时，增长速度急剧下降。以后便以集聚方式形成链状结构物。从核的萌发到成长、集聚这一系列生成过程，都伴随着碳烟的氧化。因此，排气管排出的碳烟浓度是碳烟生成和氧化相竞争的结果。,六、影响因素-混合气成分,从宏观上讲，柴油机在运转中总有一定数量的过量空气，加上柴油蒸发性比汽油小，因此柴油机的 HC及CO排放浓度一般比汽油机低得多（图89）。但在接近满负荷时（AF减小），CO浓度骤增。 如图89所示，NO生成率最高处仍出现在油量较大的高负荷工况。与汽油机不同的是，柴油机NO2的生成浓度较高。NO2浓度随 AF增加而减少。 柴油机排气中有碳烟排出，随着混合气变浓，

15、排烟浓度增多。,影响因素-喷油时刻,延迟喷油是降低NOx的主要措施之一。 为了在延迟喷油以后燃烧不致恶化，加强缸内气流运动、促进混合气形成、提高喷油速率以及改善喷雾质量是很有必要的。 延迟喷油的同时提高喷油速率，要比单纯延迟喷油定时的效果好。,影响因素-燃烧室类型,由排放特性可知：分隔式燃烧室生成的NOx、CO、HC和碳烟的排放浓度均低于直喷式的，特别是NOx排放浓度一般比直喷式燃烧室的低50左右。 原因：这种燃烧室的燃烧及排放物的生成分两个阶段进行。在喷油开始和燃烧初期，副燃烧室的空燃比较小，氧浓度较低，燃料不可能燃烧完全，从而形成较多的CO及未燃烃。副燃烧室在着火后温度较高，但氧浓度低，对

16、生成NOx仍有不利的影响。主燃烧室内有充足的新鲜空气，使来自副燃烧室的CO及HC进一步氧化。高温燃气进入主燃烧室后，温度有所下降，抑制了NOx的生成。,1. 排放污染物的成分 2. 污染物的形成与危害 3. 污染物的来源 4. 污染物的净化方式,（1）汽油机油箱、化油器浮子室、汽油泵、汽油管接头等处蒸发出来的汽油蒸汽，其有害成分以HC为主； （2）曲轴箱通气管排出的“窜气”，其有害成分以HC为主； （3）排气管排出的废气，其有害成分是CO、HC、NOx和颗粒。,汽油车排放的来源,1. 排放污染物的成分 2. 污染物的形成与危害 3. 污染物的来源 4. 污染物的净化方式,（1）机内净化 通过改

17、善可燃混合气的品质和燃烧状况，抑制污染物的产生。 （2）机外净化 利用设置在发动机外部的附加装置，对排放污染物进行净化处理后，再排入大气。 （3）改进燃油 通过对燃油的脱硫、重整以及加入添加剂等，可以改善燃烧，延缓催化剂的老化。,减少排放的概念（柴油机）,汽车排放法规简介,1. 排放测试方法 2. 工况法测试系统 3. 测试循环 4. 排放法规及限值,（1）怠速法在汽车不行驶、发动机怠速的情况下，将探头插入排气尾管，一般仅测量CO和HC的排放。适合环保部门或汽修厂进行监测。 优点：简便易行，测试装置价格便宜和便于携带，检测时间短 缺点：测量结果缺乏全面代表性，测量精度较低 （2）工况法将汽车发

18、动机在一个测试循环中排出的废气经稀释后收集起来，用废气分析仪测量出废气浓度并推算出每次测试或每公里平均的有害物排放量。一般用于新车的认证和出厂检测。 优点：检测结果较全面地反映汽车排放水平，可测量多种废气排放成分 缺点：测试系统复杂，试验设备昂贵。,汽车排放法规简介,1. 排放测试方法 2. 工况法测试系统 3. 测试循环 4. 排放法规及限值,组成： （1）转鼓试验台 （2）废气稀释和采样系统 （3）废气分析仪,工况法排放测试系统,各国的试验方法,目前，这些国家的法规中对排放测试的装置、分析仪器、取样方法等，大都取得了一致，所不同的是，车辆试验的规范（即行驶循环的工况曲线）不同。,现以轿车及

19、轻型车辆的排放法规为例加以说明。各国对汽车排放的测试方法都是根据相同的原理：在底盘测功机（转鼓试验台）上模拟其特定行驶循环（被认为足以代表某特定地区的行驶情况），并测定所排出有害物质的量，测功机可调节得使制动功率相当于在实际道路上遇到行驶阻力时发出的功率，而用惯性质量模拟汽车质量。,在取样方法上，1987年欧洲经济委员会开始改用定容取样（CVS）法，现在美国、日本、欧洲都采用了这种统一的取样方法。 所谓定容取样，是一种接近于汽车排气扩散到大气中实际状态的取样方法，又称为变稀释度取样法。它是将排气与稀释气体相混合，再以固定不变的容积流量输入分析系统，用以测定排气成分的真实浓度。该法易于进行连续测

20、量以及对有害成分质量排放率的自动实时计算。,各国采用的分析仪器大致相同。 测定CO及CO2浓度的标准方法是采用不分光红外线 分析仪（NDIR）， 测定HC含量的标准方法是氢火焰离子分析仪 （FID）， 测定NOx的标准方法是化学发光分析仪（CLD）。,汽车排放法规简介,1. 排放测试方法 2. 工况法测试系统 3. 测试循环 4. 排放法规及限值,世界上三大汽车排放循环： （1）欧洲联盟测试循环 （2）美国联邦测试循环 （3）日本测试循环 采用ECE+EUDC循环的主要国家和地区： 中国、新加坡、马来西亚、泰国、沙特、土耳其、匈牙利、波兰、俄罗斯等。 采用美国FTP-75循环的主要国家和地区：

21、 加拿大、阿根廷、巴西、智利、墨西哥、新西兰、韩国、台湾等。,欧洲联盟测试循环,第一部分（ECE），试验时需运行4个循环，总时间为13min。每循环持续时间为195s，总里程为4.052km，每循环里程为1.013km，平均车速为18.7kmh（不包括怠速时为27.01kmh）最高车速为 50kmh，怠速时间占31。 第二部分为附加的市区行驶工况（EUDC），总时间为1220s，试验里程为11.007km，平均速度为32.5kmh（不包括怠速时为42.6kmh），最高车速为120kh，怠速时间占26.2。取样开始时刻为试验开始40s后。欧3（2000年）改为启动后即取样。,美国联邦测试循环,日

22、本测试循环,汽车排放法规简介,1. 排放测试方法 2. 工况法测试系统 3. 测试循环 4. 排放法规及限值,（1）欧洲联盟排放指令 （2）美国排放法规 （3）日本排放法规,欧洲和美国排放法规演变过程,美国控制汽车排放的成效,日本控制汽车排放的成效,汽油机排放控制系统,1. 燃油蒸发控制装置 2. 曲轴箱强制通风装置 3. 废气再循环装置 4. 三元催化转化器,功用： 将燃油箱和化油器浮子室中的汽油蒸汽收集和储存在炭罐内，在发动机工作时再将其送入气缸烧掉。,汽油蒸发控制系统,发动机停机后，燃油箱1中的汽油蒸气经气-液分离器3和汽油蒸气管4进入炭罐5。浮子室12中的汽油蒸气则经汽油蒸气管15进入

23、炭罐。汽油蒸气进入炭罐后，被其中的活性炭吸附。 发动机起动之后，进气管真空度经真空软管10传送到限流阀8，将限流孔开启。新鲜空气自炭罐底部经滤网7向上流过炭罐，并携带吸附在活性炭表面的汽油蒸气，经限流孔和汽油蒸气管9进入进气支管。,典型的汽油蒸发控制系统,汽油机排放控制系统,1. 燃油蒸发控制装置 2. 曲轴箱强制通风装置 3. 废气再循环装置 4. 三效催化转化器,功用： 采用PCV（Positive Crankcase Ventilation）阀，将燃烧室窜入曲轴箱的油气混合气、已燃气体和曲轴箱内的润滑油蒸汽一起被吸入气缸烧掉。,曲轴箱强制通风装置,强制式曲轴箱通风系统,在发动机工作时，会

24、有部分可燃混合气和燃烧产物经活塞环由气缸窜入曲轴箱内，还可能有液态燃油漏入曲轴箱。这些气体将加速润滑油变质并使机件受到腐蚀或锈蚀。又因为窜入曲轴箱内的气体中含有HC及其他污染物，所以采用的强制式曲轴箱通风系统，避免这种气体排放到大气中。 发动机工作时、进气管真空度作用到PCV阀6，此真空度还吸引新鲜空气经空气滤清器1、滤网2、空气软管3进入气缸盖罩4内，再出气缸盖和机体上的孔道进入曲轴箱。 在曲轴箱内，新鲜空气与曲轴箱气体混合并经气-液分离器5、PCV阀6和曲轴箱气体软管7进入进气管8，最后经进气门进入燃烧室挠掉。,PCV阀的工作过程,各工况下PCV阀的开度,1、发动机不工作时，PCV阀中的弹

25、簧2将其中的锥形阀3压在阀座4上，关闭了曲轴箱与进气管的通路。 2、在怠速或减速时，进气管真空度很大，真空度克服弹簧压力把锥形阀高高吸起，这时锥形阀3与PCV阀体1之间只有很小的间隙。因为发动机在怠速或减速工作时，窜入曲轴箱的气体很少，所以PCV阀开度虽小，但足以便曲轴箱气体流出曲轴箱。 3、节气门部分开度时的，进气管真空度减小，在弹簧的作用下锥形阀与阀体间的缝隙增大。因为在部分节气门开度下发动机的负荷比怠速时大，窜入曲轴箱的气体较多，所以较大的PCV阀开度可以使所有曲轴箱气体被吸入进气管。,各工况下PCV阀的开度,4、发动机在大负荷工作时，进气管真空度较小，弹簧将锥形阀进一步向下压，使PCV

26、阀的开度达到最大。因为大负荷时将产生更多的曲轴箱气体，所以只有PCV阀开度很大才能使曲轴箱气体全部流进进气管。 5、进气管回火，进气管压力增高，锥形阀落在阀座上。如同发动机不工作时一样，以防止回火进入曲轴箱而引起发动机爆炸。,汽油机排放控制系统,1. 燃油蒸发控制装置 2. 曲轴箱强制通风装置 3. 废气再循环装置（EGR） 4. 三效催化转化器,功用： 把发动机排出的部分废气回送到进气管，并与新鲜混合气一起再次进入气缸。由于废气中含有大量的CO2，而CO2不能燃烧却吸收大量的热，使气缸中混合气的燃烧温度降低，从而减少了NOx的生成量。,电控废气再循环控制系统,真空机械式废气再循环装置,排气再

27、循环(EGR)系统,为保持发动机的动力性，必须根据发动机运转的工况对再循环的废气量加以控制。 再循环的废气量由废气再循环阀自动控制。由真空操纵的EGR阀有传统式及排气背压传送式两种。,传统式EGR阀,进气管真空度经真空传送管1传入膜片室2。当真空度较小或没有真空度时，在膜片弹簧3的作用下，锥阀6将废气再循环通道关闭；当真空度较大时，膜片4、膜片推杆5和锥阀6一起向上提起，将废气再循环通道打开。 废气再循环通道开启的程度决定于进气管真空度的大小，因此当节气门开度和发动机转速变化时，再循环的废气量将会自动地得到调节。,正背压EGR阀,在膜片10的上方设有排气背压传送阀，在膜片上加工有通气孔6，当通

28、气阀开启时，膜片室2与大气连通。通气阀保持常开。 当发动机转速较低或节气门开度很小时，排气压力不大，不足以使通气阀关闭。这时，由于膜片室与大气连通，锥阀8保持关闭。 当排气压力增大时，膜片被推动向上并将通气阀关闭，使膜片室与大气的通路隔断。这时进气管真空度传到膜片室，使排气再循环通道开启。,第3节 汽油机排放控制系统,1. 燃油蒸发控制装置 2. 曲轴箱强制通风装置 3. 废气再循环装置 4. 三效催化转化器,功用： 把发动机排出的CO、HC和NOx，在铂（钯）和铑等催化剂的作用下，氧化还原生成无害的CO2、N2和H2O。 要求： 空燃比控制在理论空燃比附近。,废气转化效率与空燃比的关系,催化

29、转化器排气系统,三效催化转化器的作用,三效催化转化器控制系统,催化转换器,催化转换器是利用催化剂的作用将排气中的CO 、 HC和NOx转换为对人体无害的气体的一种排气净化装置。 催化剂：金属铂、钯和铑；稀土材料。 氧化催化转换器：只将排气中的CO和HC氧化为CO2和H2O 三效催化转换器：把NOx还原为氮(N2)和氧(O 2)，而CO和HC在还原反应中被氧化为CO2和H2O。 排气经过三效催化转换器之后，部分未被氧化的CO和HC继续在氧化催化转换器中与供入的二次空气进行氧化反应。,催化转化器结构示意图,催化转换器的使用条件,1、装用催化转换器的发动机只能使用无铅汽油。如果使用加铅汽油，铅覆盖在

30、催化剂表面特使催化剂失效。 2、仅当温度超过350时，催化转换器才起催化反应。温度较低时，转换器的转换效率急剧下降。 3、必须向装有三效催化转换器的发动机供给理论混合比的混合气，才能保证三效催化转换器有较好的转换效果。,降低低温HC排放装置,1直接催化 将催化转化装置直接安装在排气管之后，加快催化剂的升温速度。对降低冷态下的HC很有效。 存在的问题:由于催化转化装置安装在离发动机排气管尽可能接近的位置，所以受高温的影响，促进催化剂的热劣化，因此，需要提高催化装置的耐热性。 2利用电加热催化转化装置 通过外部电力提前加热催化，电加热催化转化装置的主要缺点是耗电量大，耐久可靠性较差。 3二次燃烧装

31、置 这是一种将燃料的一部分或过浓混合气送到催化转化装置之前，由燃烧器点火燃烧促进催化的装置。这种方式的主要缺点是结构复杂。 4采用HC捕捉器,稀薄NOx催化转化装置,稀薄燃烧技术的空燃比大于理论空燃比，所以三元催化转化装置不再适用。因此，专门开发出了稀薄混合气燃烧时的NOx催化转化装置。 这种催化转化装置主要有 NOx直接分解型：是一种在稀薄混合气下以HC为还原剂直接净化NOx的方式。 NOx吸附还原型 ：是一种在稀薄燃烧时吸附NOx，在浓或者理论空燃比时将吸附的NOx进行还原净化的系统。,第4节 柴油机排气后处理装置,柴油机排放特点 EGR系统 3. 氧化催化转化器 4. NOx还原催化转化

32、器 5. 颗粒捕捉器（DPF),特点： （1）无燃油蒸发排放问题； （2）与汽油机相比，HC和CO排放量少得多，而NOx排放处于同一量级； （3）有颗粒物（PM）排放问题。 难点： （1）废气总是处于氧化氛围（过量空气系数大于1）中，NOx难以还原； （2）排气温度明显低于汽油机的排气温度，碳烟难以氧化； （3）排气中含有大量的SOx和微粒，容易导致催化剂中毒。,柴油机与汽油机排气成分对比,第4节 柴油机排气后处理装置,柴油机排放特点 EGR系统 3. 氧化催化转化器 4. NOx还原催化转化器 5. 颗粒捕捉器（DPF),特点： （1）通过EGR降低NOx的机理与汽油机不同 （2）汽油机引入

33、EGR后的空燃比不变； （3）柴油机引入EGR后减少了进缸空气量，空燃比减小 原理： 预混合气体中O2的浓度减小，抑制了燃烧速度，燃烧气体温度降低； 问题： （1）增压发动机； （2）EGR率的精确控制。,柴油机EGR的类型,车用增压柴油机的EGR系统分为外部EGR方式和内部EGR方式两种。 外部EGR方式又根据进、排气管的联接方式不同分为 低压回路方式 高压回路方式,低压回路方式,直接联接压气机7入口端和废气涡轮5出口端来实现EGR的方法(图6-13a)。由于压气机7的入口处为负压，而废气涡轮5出口压力为正，所以通过联接适当的EGR回流管6，就可以很容易地实现EGR。但由于这种方式的废气直接

34、流过压气机7和中冷器8，所以易造成压气机的腐蚀和中冷器的污染等。,高压回路方式,直接联接压气机后的中冷器 8出口端和废气涡轮5入口端来实现EGR。由于这种EGR方式的废气不流过压气机和中冷器，所以不存在对压气机和中冷器的腐蚀和污染问题；但可实现的EGR率取决于排气压力和进气压力之差。特别是在中、大负荷时，由于增压进气压力提高，所以很难实现EGR。,内部EGR方式,利用进、排气管中的气体脉动进行EGR的方式。对发动机各工作循环，在进气管和排气管中气流的压力脉动都很大。在这种压力脉动的作用下，使某一缸在进气过程中，其排气门处出现正压波。此时，如果能再次开启排气门，就可实现EGR。 在排气凸轮中除控

35、制排气所需凸轮1(主凸轮)以外，又增设内部EGR专用凸轮2(EGR用凸轮)。通过这种机构，在进气过程中的适当时刻再次开启排气门3，使排出的废气回流到气缸内部，以实现EGR。 内部EGR系统不需要排气节流，所以不影响泵气损失，因而对经济性无影响， 同时不需要EGR阀以及EGR管路等，所以结构比较简单。,内部EGR方式,第4节 柴油机排气后处理装置,柴油机排放特点 EGR系统 3. 氧化催化转化器 4. NOx还原催化转化器 5. 颗粒捕捉器（DPF),目的： （1）氧化剂可以转化可溶性有机组分（SOF）中的大部分碳氢化合物，从而达到降低微粒排放的效果； （2）进一步降低HC和CO的排放，包括PA

36、H、乙醛等。 问题： 排气温度越高，硫酸盐生成越多。,排气温度对颗粒转化效率的影响,第4节 柴油机排气后处理装置,分类： （1）选择性非催化还原（SNCR，Selective Noncatalytic Reduction）； （2）选择性催化还原（SCR，Selective Catalytic Reduction）； （3）非选择性催化还原（NSCR，Non Selective Catalytic Reduction）； （4）吸附还原催化剂（Absorb Reduction）。 问题： 转化效率不高，使用寿命低，系统比较复杂。,1. 柴油机排放特点 2. EGR系统 3. 氧化催化转化器 4. NOx还原催化转化器 5. 颗粒捕捉器（DPF),第4节 柴油机排气后处理装置,要求： （1）高过滤效率； （2）低排气阻力； （3）耐高温。 过滤材料： （1）陶瓷蜂窝载体； （2）陶瓷纤维编织物； （3）金属纤维编制物。 DPF再生方法： （1）电加热再生； （2）燃烧器加热再生； （3）反吹式再生； （4）连续催化再生。,1. 柴油机排放特点 2. EGR系统 3. 氧化催化转化器 4. NOx还原催化转化器 5. 颗粒捕捉器（DPF),颗粒捕捉器的过滤材料,壁流式柴油机颗粒过滤器,颗粒捕捉器再生系统,颗粒捕捉器再生系统,典型的柴油机排气后处理方案,