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1、第六章第六章 发动机有害排放物发动机有害排放物的控制系统的控制系统第一节 排气净化装置 排气对大气的污染排气对大气的污染 程程 重重汽车公害汽车公害 噪声对环境的危害噪声对环境的危害 电器设备对无线电广播及电视的电波干扰电器设备对无线电广播及电视的电波干扰 度度 轻轻仅涉及发动机的机外净化装置，有：仅涉及发动机的机外净化装置，有：（1）恒温进气空气滤清器）恒温进气空气滤清器（2）二次空气喷射系统）二次空气喷射系统（3）催化转换器）催化转换器（4）排气再循环系统）排气再循环系统（5）曲轴箱通风及汽油蒸发控制系统）曲轴箱通风及汽油蒸发控制系统一、发动机的有害排放物一、发动机的有害排放物 从排气管排
2、出废气（主要成分：从排气管排出废气（主要成分：CO,HC,NOx,SO2,铅化铅化 合物，碳烟）合物，碳烟）排污来源排污来源 窜气：即从活塞与气缸间间隙漏出，再自曲轴箱经通气窜气：即从活塞与气缸间间隙漏出，再自曲轴箱经通气 管排出的燃烧气体（主要成分：管排出的燃烧气体（主要成分：HC）从油箱、化油器、浮子室及油泵接头等处蒸发出的汽油从油箱、化油器、浮子室及油泵接头等处蒸发出的汽油 蒸气蒸气 （主要成分：（主要成分：HC）主要有一氧化碳（主要有一氧化碳（CO）、碳氢化合物（）、碳氢化合物（HC）、氮氧）、氮氧化合物（化合物（NOx）和微粒排放。）和微粒排放。（1）一氧化碳（）一氧化碳（CO）：碳
3、氢燃料的不完全产物，人）：碳氢燃料的不完全产物，人吸入后将降低血液吸收和运送氧气的能力。吸入后将降低血液吸收和运送氧气的能力。汽油机：因混合气较浓造成，所以须改善其雾化质汽油机：因混合气较浓造成，所以须改善其雾化质量并使各缸分配均匀，以便尽可能采用较稀混合气。量并使各缸分配均匀，以便尽可能采用较稀混合气。柴油机：因燃烧室局部缺氧或温度低而形成，所以柴油机：因燃烧室局部缺氧或温度低而形成，所以应组织良好的空气燃油混合。应组织良好的空气燃油混合。（2）碳氢化合物（）碳氢化合物（HC）：包括未燃和未完全燃烧的）：包括未燃和未完全燃烧的燃油和润滑油蒸汽。燃油和润滑油蒸汽。汽油机低温缸壁的冷却作用使火焰
4、消失；电火花微汽油机低温缸壁的冷却作用使火焰消失；电火花微弱，不能点燃混合气；进排气门重叠期间新鲜混合弱，不能点燃混合气；进排气门重叠期间新鲜混合气泄漏；曲轴箱窜气和燃油蒸发。气泄漏；曲轴箱窜气和燃油蒸发。柴油机因混合气形成条件不良或柴油机因混合气形成条件不良或T过低而致。过低而致。（3）氮氧化合物（）氮氧化合物（NOx）：燃烧室内高温富氧环境中）：燃烧室内高温富氧环境中的产物。的产物。HC和和NOx在阳光照射下形成光化学烟雾，其主要生在阳光照射下形成光化学烟雾，其主要生成物是臭氧，具有强烈氧化性，对人类、环境危害成物是臭氧，具有强烈氧化性，对人类、环境危害极大。极大。（4）微粒排放：主要指柴
5、油机排气中的碳烟，其表面）微粒排放：主要指柴油机排气中的碳烟，其表面吸附的可融性有机物对人的呼吸道有害。吸附的可融性有机物对人的呼吸道有害。柴油机中碳烟是燃料分子在局部高温缺氧处裂解和柴油机中碳烟是燃料分子在局部高温缺氧处裂解和聚合形成，其随混合气浓度聚合形成，其随混合气浓度 而而，所以应改善混合，所以应改善混合气质量，并使其尽量不在超负荷下运转。气质量，并使其尽量不在超负荷下运转。二、解决途径二、解决途径1.研制无污染或低污染动力源研制无污染或低污染动力源2.对现有发动机排污进行净化对现有发动机排污进行净化 机内净化：改善混合气品质和燃烧状况，以机内净化：改善混合气品质和燃烧状况，以抑制有害
6、气体产生抑制有害气体产生 机外净化：设在外部附加装置使排出废气净机外净化：设在外部附加装置使排出废气净化化 3.新型汽车动力源新型汽车动力源 电动汽车：蓄电池电动汽车：蓄电池电动机组，完全无排污电动机组，完全无排污 氢气发动机：无氢气发动机：无CO和和HC，但大负荷工况时，但大负荷工况时NOx排量激增排量激增 燃气轮机：排出燃气轮机：排出HC和和CO较少，较少，NOx排量虽大，排量虽大，但易控制但易控制 三角活塞旋转式：因缸内燃烧三角活塞旋转式：因缸内燃烧T低而低而NOx排出排出量少，且量少，且CO和和HC可用机外净化处理可用机外净化处理二、恒温进气空气滤清器二、恒温进气空气滤清器 也称也称进
7、气温度自动调节式空气滤清器进气温度自动调节式空气滤清器（增加一套（增加一套空气加热和控制装置）。多用于化油器式或节气门空气加热和控制装置）。多用于化油器式或节气门体汽油喷射式发动机上。体汽油喷射式发动机上。为什么要进行进气温度调节？为什么要进行进气温度调节？当发动机冷起动后，在怠速或小节气门开度下工当发动机冷起动后，在怠速或小节气门开度下工作时，化油器供给浓混合气，燃烧不完全，发动机作时，化油器供给浓混合气，燃烧不完全，发动机排气中排气中CO和和HC较多。较多。恒温进气空气滤清器的作用恒温进气空气滤清器的作用就是当发动机冷起动后，向发动机供给热空气就是当发动机冷起动后，向发动机供给热空气，这，
8、这样，化油器即使供给浓混合气，热空气也能保证燃样，化油器即使供给浓混合气，热空气也能保证燃油充分汽化和燃烧，从而既减少了油充分汽化和燃烧，从而既减少了CO和和HC排放，排放，又能使发动机在低温下稳定工作。又能使发动机在低温下稳定工作。当发动机工作温当发动机工作温度升高后，恒温进气空气滤清器向发动机供给环境度升高后，恒温进气空气滤清器向发动机供给环境温度的空气温度的空气。三、二次空气喷射系统三、二次空气喷射系统 二次空气喷射系统的主要功用二次空气喷射系统的主要功用是在冷起动时由是在冷起动时由ECU根据发动机根据发动机温度，控制来自温度，控制来自空气泵的新鲜空气喷入空气泵的新鲜空气喷入排气歧管或三
9、元催化转换器排气歧管或三元催化转换器中，使排气中的中，使排气中的CO和和HC进一步氧化或燃烧成为二氧化碳（进一步氧化或燃烧成为二氧化碳（CO2）和水（和水（H2O），），以控制尾气中以控制尾气中CO和和HC 成分，同时，加快三元催化成分，同时，加快三元催化转换器的升温过程。转换器的升温过程。二次空气喷射系统二次空气喷射系统主要由空气泵、内部主要由空气泵、内部开关阀和单向阀等组开关阀和单向阀等组成。空气泵通常由发成。空气泵通常由发动机驱动，单向阀的动机驱动，单向阀的功用是防止废气返回功用是防止废气返回空气泵。空气泵。四、催化转换器四、催化转换器 催化转换器安装在排气歧管之后、排气消声器之前的排气
10、催化转换器安装在排气歧管之后、排气消声器之前的排气管中。其作用是利用催化剂（通常是金属铂、钯或铑）的作用管中。其作用是利用催化剂（通常是金属铂、钯或铑）的作用将排气中的将排气中的CO、HC和和NOx转换为对人体无害的正常气体。转换为对人体无害的正常气体。催化转换器有催化转换器有氧化催化转换器氧化催化转换器和和三元催化转换器三元催化转换器。氧化转。氧化转换器只将排气中的换器只将排气中的CO、HC氧化成氧化成CO2和和H2O，又称为二元催，又称为二元催化转换器，必须提供二次空气作为氧化剂。化转换器，必须提供二次空气作为氧化剂。三元催化转换器可以同时降低三元催化转换器可以同时降低CO、HC和和NOx
11、的排放。它的排放。它可以以排气中的可以以排气中的CO和和HC作为还原剂，将作为还原剂，将NOx还原成氮气（还原成氮气（N2）和氧气（）和氧气（O2），而），而CO和和HC则被氧化为则被氧化为CO2和和H2O。当空燃。当空燃比在理论空燃比附近时，氧化比在理论空燃比附近时，氧化-还原反应达到平衡，还原反应达到平衡，CO、HC和和NOx的排放同时达到最低。的排放同时达到最低。如果在三元催化转换器之后再连接一个氧化催化转换器，如果在三元催化转换器之后再连接一个氧化催化转换器，排气管中未被氧化的排气管中未被氧化的CO和和HC继续与供入的二次空气进行氧化继续与供入的二次空气进行氧化反应，进一步降低反应，进
12、一步降低CO和和HC排放。排放。（1）催化转换器）催化转换器不能使用加铅汽油不能使用加铅汽油，会使催化剂失效；，会使催化剂失效；（2）催化转）催化转换器仅在换器仅在温度温度超过超过350 C才才起作用起作用，因此，因此，催化转换器都催化转换器都安装在温度较安装在温度较高的排气歧管高的排气歧管后面附近后面附近；（3）混合气混合气空燃比必须在空燃比必须在14.7附近附近。五、废气再循环（五、废气再循环（EGR：Exhaust Gas Return）系统）系统 废气再循环是指把发动机排出的部分废气送回到进气管废气再循环是指把发动机排出的部分废气送回到进气管中，并与新鲜混合气一起进入气缸。由于废气中含
13、有大量的中，并与新鲜混合气一起进入气缸。由于废气中含有大量的CO2，不参与燃烧，却吸收了大量的热，因此，降低了最高，不参与燃烧，却吸收了大量的热，因此，降低了最高燃烧温度，又使混合气中氧的成份降低，从而减少了燃烧温度，又使混合气中氧的成份降低，从而减少了NOx排排放。放。废气再循环使发动机动力性能和经济性能下降，尤其是废气再循环使发动机动力性能和经济性能下降，尤其是废气再循环过多，会影响发动机怠速、低转速小负荷和暖机废气再循环过多，会影响发动机怠速、低转速小负荷和暖机工况的运转稳定性，因此，须根据发动机工况的变化控制废工况的运转稳定性，因此，须根据发动机工况的变化控制废气再循环率（参与废气再循
14、环的废气比例）。气再循环率（参与废气再循环的废气比例）。现代轿车发动机排气再循环（现代轿车发动机排气再循环（EGR）系统由电脑控制，）系统由电脑控制，主要由废气再循环阀（主要由废气再循环阀（EGR阀）控制废气再循环的废气量。阀）控制废气再循环的废气量。而而EGR阀的开度大小由电磁阀和真空调节阀控制作用在阀的开度大小由电磁阀和真空调节阀控制作用在EGR阀上真空膜片室内的进气管真空度大小，改变膜片的位置，阀上真空膜片室内的进气管真空度大小，改变膜片的位置，就改变了就改变了EGR阀的开度大小，从而改变了废气再循环的废气阀的开度大小，从而改变了废气再循环的废气量。量。第二节第二节 强制式曲轴箱通风系统
15、强制式曲轴箱通风系统 发动机工作时，有部分可燃混合气和燃烧产物经活发动机工作时，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；当发动机在低温下运行时，塞环由气缸窜入曲轴箱内；当发动机在低温下运行时，还可能有液态燃油漏入曲轴箱内，这将导致润滑油变质，还可能有液态燃油漏入曲轴箱内，这将导致润滑油变质，造成机件腐蚀或锈蚀，并且造成机件腐蚀或锈蚀，并且HC等气体等气体对大气环境的污对大气环境的污染。染。强制式曲轴箱通风装置就是强制式曲轴箱通风装置就是防止曲轴箱内碳氢燃料防止曲轴箱内碳氢燃料蒸汽和燃烧产物排放到大气中的净化装置蒸汽和燃烧产物排放到大气中的净化装置。强制式曲轴箱通风装置最重要的控制
16、元件是强制式曲轴箱通风装置最重要的控制元件是PCV阀，阀，其功用是根据发动机工况的变化自动调节进入气缸的曲其功用是根据发动机工况的变化自动调节进入气缸的曲轴箱内气体的数量。因此，强制式曲轴箱通风装置又称轴箱内气体的数量。因此，强制式曲轴箱通风装置又称为为PCV系统。系统。PCVPCV阀堵塞，会造成阀堵塞，会造成曲轴箱通风不畅；曲轴箱通风不畅；PCVPCV软管漏气，会造软管漏气，会造成发动机怠速不稳；成发动机怠速不稳；若气缸的密封性能若气缸的密封性能良好，良好，PCVPCV系统应该系统应该使曲轴箱内的压力使曲轴箱内的压力略低于大气压力略低于大气压力（才能形成强制通（才能形成强制通风的作用）风的作
17、用）P206 P206 图图6 6 1010第三节第三节 汽油蒸发控制系统汽油蒸发控制系统 汽油蒸发（汽油蒸发（EVAP）排放控制系统的作用是防止燃油箱和化油器浮子排放控制系统的作用是防止燃油箱和化油器浮子室内的燃油蒸发（室内的燃油蒸发（HC化合物）排入大气造成污染。方法是将这些汽油蒸化合物）排入大气造成污染。方法是将这些汽油蒸气收集和储存在活性炭罐内，在发动机工作时再将其送入气缸烧掉。气收集和储存在活性炭罐内，在发动机工作时再将其送入气缸烧掉。第四节第四节 柴油机的排放控制系统柴油机的排放控制系统一、一、EGR系统系统外部外部EGR方式；内部方式；内部EGR方式方式二、后处理装置二、后处理装置NOx还原装置；还原装置；CO及及HC氧化装置；微粒捕氧化装置；微粒捕集装置集装置