排氣污染與控制第1頁(yè)/共103頁(yè)機(jī)動(dòng)車污染物排放分擔(dān)率第2頁(yè)/共103頁(yè)概述1.排放污染物的成分2.污染物的形成與危害3.污染物的來(lái)源4.污染物的凈化方式一氧化碳（CO）（1）形成原因汽油機(jī)——主要是由可燃混合氣過(guò)濃造成的。柴油機(jī)——主要是由燃燒室內(nèi)部缺氧或溫度過(guò)低造成的。（2）危害是一種無(wú)色、無(wú)味的有毒氣體，吸入人體后，能以比氧強(qiáng)210倍的親和力同血液中的血紅蛋白結(jié)合，形成碳氧血紅蛋白，阻礙血液向心臟、腦等器官輸送氧氣，從而引起各種中毒癥狀，直至使人窒息死亡。第3頁(yè)/共103頁(yè)概述1.排放污染物的成分2.污染物的形成與危害3.污染物的來(lái)源4.污染物的凈化方式碳?xì)浠衔铮℉C）（1）形成原因汽油機(jī)——主要是因?yàn)榈蜏馗妆诘睦浼ぷ饔?，使火焰消失；電火花太弱，不能點(diǎn)燃混合氣；進(jìn)排氣門重疊期間，新鮮混合氣泄漏；曲軸箱竄氣，汽油箱或化油器浮子室內(nèi)汽油蒸發(fā)等。柴油機(jī)——主要是混合氣形成不良或溫度過(guò)低而形成。（2）危害HC吸入人體后會(huì)破壞造血機(jī)能，造成貧血、神經(jīng)衰弱等，同時(shí)也會(huì)致癌。第4頁(yè)/共103頁(yè)概述1.排放污染物的成分2.污染物的形成與危害3.污染物的來(lái)源4.污染物的凈化方式氮氧化物（NOx）（1）形成原因NO是在燃燒過(guò)程的高溫條件下生成的，其生成量取決于氧的濃度、溫度及反應(yīng)時(shí)間。廢氣排入大氣后形成NO2。（2）危害NO吸入人體后會(huì)造成中樞神經(jīng)系統(tǒng)障礙。NO2會(huì)造成血液中血紅蛋白變性，使血液輸氣能力下降，輕則引起呼吸異常、胸痛、惡心、咳嗽，重則導(dǎo)致肺氣腫，直至死亡。此外，它還易于HC在陽(yáng)光紫外線的作用下，產(chǎn)生素性很大的光化學(xué)煙霧。第5頁(yè)/共103頁(yè)概述1.排放污染物的成分2.污染物的形成與危害3.污染物的來(lái)源4.污染物的凈化方式顆粒（PM）（1）形成原因碳煙是由烴類燃料在高溫缺氧條件下裂解生成的。（2）危害0.1m以下的微粒對(duì)人體的危害最大，吸入肺葉后會(huì)吸附在肺細(xì)胞上，其中可溶性有機(jī)物、多環(huán)芳香烴等是致癌物質(zhì)。第6頁(yè)/共103頁(yè)排放指標(biāo)1．排放物的濃度C在一定排氣容積中，有害排放物所占的容積（或質(zhì)量）比例，稱為排放物的濃度。體積分?jǐn)?shù)通常以％和10-6（百萬(wàn)分比）表示，質(zhì)量濃度常用mg/m3計(jì)量。2．排放物的質(zhì)量排放量G用單位時(shí)間內(nèi)（或一次試驗(yàn)）有害排放物的質(zhì)量排放量G來(lái)衡量，單位是g/h（或g/試驗(yàn)）。3．排放物的比排放量g每單位功率小時(shí)排出污染物的質(zhì)量稱為比排放量[g/（kW·h）]。第7頁(yè)/共103頁(yè)第二節(jié)汽油機(jī)有害排放物的生成機(jī)理和影響因素第8頁(yè)/共103頁(yè)一、CO的生成機(jī)理一氧化碳（CO）是碳?xì)淙剂显谌紵^(guò)程中生成的重要的中間產(chǎn)物。CO生成的機(jī)理比較復(fù)雜，但一般認(rèn)為，燃料分子（RH）經(jīng)高溫氧化生成CO要經(jīng)歷如下步驟：RH→R→RO2→RCHO→RCO→CO這里R代表碳?xì)涓?。CO在火焰中及火焰后，以緩慢的速率氧化成CO2。第9頁(yè)/共103頁(yè)二、HC的生成機(jī)理未燃碳?xì)浠衔铮℉C）的生成與排出有三個(gè)渠道：排氣：占6O％以上曲軸箱竄氣：占25％蒸發(fā)：占15％～20％左右第10頁(yè)/共103頁(yè)燃燒過(guò)程中HC生成的主要途徑1）縫隙效應(yīng)2）壁面激冷與淬熄3）潤(rùn)滑油膜吸附4）減速及怠速工況第11頁(yè)/共103頁(yè)三、NOX的生成機(jī)理發(fā)動(dòng)機(jī)排出的氮氧化物（NOX）主要是NO，NO2排出量較少。NO的產(chǎn)生：可以認(rèn)為，氮的氧化反應(yīng)發(fā)生在燃料燃燒反應(yīng)所形成的環(huán)境中，其主導(dǎo)反應(yīng)過(guò)程是：O＋N2NO＋NN＋O2NO＋O第12頁(yè)/共103頁(yè)促使NOX生成的因素（1）高溫（2）富氧（3）充足的反應(yīng)時(shí)間第13頁(yè)/共103頁(yè)

汽油機(jī)是一種預(yù)混燃燒，它靠電火花進(jìn)行外源點(diǎn)火，火核形成以后，以火焰?zhèn)鞑樘卣?，其可燃混合氣濃度范圍比較窄，混合氣成分是影響排放的最主要的因素。四、影響因素--混合氣成分第14頁(yè)/共103頁(yè)影響因素--點(diǎn)火正時(shí)第15頁(yè)/共103頁(yè)第16頁(yè)/共103頁(yè)

EGR可以抑制燃燒的最高溫度，有利于抑制NO的生成。但燃燒的有效性降低，動(dòng)力性變差。影響因素--吸入廢氣量(EGR)第17頁(yè)/共103頁(yè)影響因素--工況從汽油機(jī)排放特性圖看出，對(duì)于不同的運(yùn)行工況，各種有害排放物的差異很大。怠速與減速工況，是HC生成的主要工況。在怠速工況下，燃燒環(huán)境溫度比較低，缸內(nèi)殘余廢氣量比較大，混合氣比較濃，致使燃燒惡化，HC排放濃度增加；在減速工況下，很高的進(jìn)氣管真空度使進(jìn)氣管內(nèi)沉積的燃料油膜大量蒸發(fā)，這是HC增加的重要原因。第18頁(yè)/共103頁(yè)第19頁(yè)/共103頁(yè)第四節(jié)柴油機(jī)有害排放物的生成機(jī)理和影響因素第20頁(yè)/共103頁(yè)一、柴油機(jī)中的主要污染物1、主要成分：柴油機(jī)排氣的有害成分主要有CO、HC、NOX

、硫化物以及顆粒物（或稱微粒物）等。第21頁(yè)/共103頁(yè)2、特性：由于柴油機(jī)使用的混合氣的平均空燃比較理論空燃比大，所以：（1）CO及HC排放明顯低于汽油機(jī)（2）柴油機(jī)NO的排放幾乎與汽油機(jī)相當(dāng)（3）顆粒物排量遠(yuǎn)高于汽油機(jī)（4）柴油機(jī)的排放特性與燃燒室的形式等有很大關(guān)系，特別是直噴式與間接噴射式柴油機(jī)的排放有較大的不同。渦流燃燒室柴油機(jī)的NO、CO、HC和煙度普遍低于直噴式柴油機(jī)，特別是NOX排放濃度一般比直噴式柴油機(jī)的低1／3～1／2。但是，渦流室柴油機(jī)的燃油消耗率比直噴柴油機(jī)的高，冷起動(dòng)性差，工作平穩(wěn)，噪聲小。第22頁(yè)/共103頁(yè)二、CO的生成機(jī)理柴油機(jī)總是在稀混合氣下運(yùn)轉(zhuǎn)(指平均過(guò)量空氣系數(shù)大于1)，CO排放量要比點(diǎn)燃機(jī)低得多，只有在負(fù)荷很大接近冒煙界限時(shí)才急劇增加。低負(fù)荷時(shí)，缸內(nèi)溫度低，部分燃油難以氧化形成CO2，主要在稀燃火焰熄滅區(qū)及稀燃火焰區(qū)的交界面上生成CO；高負(fù)荷時(shí)，在油束心部、油束尾部及后噴部，因局部缺氧而產(chǎn)生CO。第23頁(yè)/共103頁(yè)

柴油機(jī)與汽油機(jī)相比燃油中含有高沸點(diǎn)（高相對(duì)分子質(zhì)量）的碳?xì)浠衔锍煞钟捎谠谌紵^(guò)程油注中大量的燃油化合物發(fā)生高溫分解，因此柴油機(jī)排出的碳?xì)浠衔锏某煞忠绕蜋C(jī)中的復(fù)雜在柴油機(jī)中，燃燒進(jìn)行的同時(shí)，發(fā)生著燃油的蒸發(fā)，燃料與空氣、燃燒產(chǎn)物與未燃?xì)怏w的混合，這就使HC化合物的產(chǎn)生變得非常復(fù)雜一般認(rèn)為柴油機(jī)中HC排放物的產(chǎn)生主要有兩種途徑：（1）是由于混合氣過(guò)稀以致在燃燒室內(nèi)不能滿足自燃及擴(kuò)散火焰?zhèn)鞑サ臈l件（2）是燃油空氣混合氣過(guò)濃而不能著火及燃燒。三、HC的生成機(jī)理第24頁(yè)/共103頁(yè)由于過(guò)濃或過(guò)稀而避開(kāi)正常燃燒的燃油，在膨脹過(guò)程中通過(guò)進(jìn)一步的混合，進(jìn)而發(fā)生緩慢的氧化而被燒掉，最后排出的HC是不完全混合的或氧化過(guò)程淬熄所造成的。這些排出的不完全燃燒產(chǎn)物HC的形成可由圖4－2予以說(shuō)明。第25頁(yè)/共103頁(yè)第26頁(yè)/共103頁(yè)

圖4－2a表示滯燃期內(nèi)噴入氣缸的燃油形成不完全燃燒產(chǎn)物的路徑。圖4－2b表示燃燒開(kāi)始之后噴入氣缸的燃油形成HC的路徑更為復(fù)雜，主要由燃油局部過(guò)濃造成。在滯燃期之后噴射的燃油，當(dāng)與空氣混合時(shí)燃油快速氧化或燃油高溫分解的產(chǎn)物導(dǎo)致完全燃燒。燃油和熱解產(chǎn)物緩慢與空氣混合引起過(guò)濃混合氣或者燃燒反應(yīng)的淬熄，產(chǎn)生不完全燃燒產(chǎn)物、高溫分解產(chǎn)物和出現(xiàn)在排氣里的未燃燒的燃油。

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一旦燃油開(kāi)始噴入氣缸，噴注斷面上燃油空氣混合比的分布就產(chǎn)生變化。混合比低于貧油燃燒極限的燃油量，隨時(shí)間迅速增加。圖4－3表示了在著火時(shí)油注中的當(dāng)量比φ分布。

未燃HC排放與點(diǎn)火延遲的長(zhǎng)短關(guān)系如圖4－4所示，圖中的數(shù)據(jù)為柴油機(jī)轉(zhuǎn)速2800r／min時(shí)，不同燃油、負(fù)荷、噴油定時(shí)、增壓壓力時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果。可見(jiàn)，當(dāng)滯燃期增長(zhǎng)超出其最小值以上時(shí)（由于發(fā)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)條件變化），HC排放以一定的增長(zhǎng)速率上升。因此，在滯燃期中噴入燃油的過(guò)分稀釋是碳?xì)浠衔锱欧诺闹匾獊?lái)源，特別是在長(zhǎng)滯燃期條件下尤其如此。

第28頁(yè)/共103頁(yè)第29頁(yè)/共103頁(yè)

在燃燒期間進(jìn)入氣缸并由于與空氣緩慢或不良混合而導(dǎo)致HC排放的燃油有兩種：一種是在燃燒過(guò)程后期以低速離開(kāi)噴油嘴的燃油，主要是油嘴壓力室容積所致，當(dāng)然嚴(yán)重的二次噴射也會(huì)增加HC排放另一種是在過(guò)量噴射條件下進(jìn)入缸內(nèi)的多余燃油由此可見(jiàn)，在柴油機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，形成HC排放的原因有兩個(gè)：其一是滯燃期中形成的過(guò)稀混合氣；其二是在燃燒過(guò)程后期，低速離開(kāi)噴油嘴的燃油的不良混合，燃油的低速和滯后噴射如二次噴射等是很值得注意的第30頁(yè)/共103頁(yè)

柴油機(jī)燃燒期間的非均勻的燃油分布導(dǎo)致了非均勻的燃?xì)獬煞旨叭細(xì)鉁囟龋谷加涂諝獾幕旌虾腿紵^(guò)程變得極為復(fù)雜在燃燒完全、供氧充分及溫度較高的稀燃火焰區(qū)及油束心部產(chǎn)生較多圖4－5顯示了直噴式柴油機(jī)的通過(guò)快速取樣閥（開(kāi)啟時(shí)間lms）測(cè)取的整個(gè)燃燒過(guò)程中各主要物質(zhì)的含量、壓力、溫度以及當(dāng)量比等隨時(shí)間的變化過(guò)程四、

NO的生成機(jī)理第31頁(yè)/共103頁(yè)第32頁(yè)/共103頁(yè)圖中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)取自直噴式柴油機(jī)（缸徑95mm、沖程110mm）活塞頂邊緣附近測(cè)量結(jié)果。在燃燒開(kāi)始以后，測(cè)量點(diǎn)的NO含量開(kāi)始上升，當(dāng)燃?xì)猱?dāng)量比由富油轉(zhuǎn)變?yōu)樨氂停ù藭r(shí)CO濃度達(dá)最大值），NO含量達(dá)到最高點(diǎn)。當(dāng)活塞頂燃燒室里NO含量達(dá)最大值時(shí)（上止點(diǎn)后15oCA），火焰已傳播到燃燒室內(nèi)大部分空間，隨后燃?xì)庖蚺c過(guò)量空氣混合而變稀，NO含量也隨著稀釋作用的發(fā)生，形成速度變緩而下降。第33頁(yè)/共103頁(yè)五、微粒的生成機(jī)理柴油機(jī)排氣中微粒的主要成分是碳煙粒子。它是燃料在燃燒過(guò)程中經(jīng)歷了一系列物理化學(xué)變化后形成的。首先燃料分子在高溫中裂解或氧化裂解，所生成的裂解產(chǎn)物主要是乙炔，乙炔是生成碳煙的重要中間物，接著形成碳煙核心，以上為成核階段，成核后同時(shí)經(jīng)歷表面增長(zhǎng)和凝聚兩個(gè)過(guò)程。當(dāng)碳煙粒子長(zhǎng)大到某一尺寸時(shí)，增長(zhǎng)速度急劇下降。以后便以集聚方式形成鏈狀結(jié)構(gòu)物。從核的萌發(fā)到成長(zhǎng)、集聚這一系列生成過(guò)程，都伴隨著碳煙的氧化。因此，排氣管排出的碳煙濃度是碳煙生成和氧化相競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果。第34頁(yè)/共103頁(yè)六、影響因素--混合氣成分從宏觀上講，柴油機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中總有一定數(shù)量的過(guò)量空氣，加上柴油蒸發(fā)性比汽油小，因此柴油機(jī)的HC及CO排放濃度一般比汽油機(jī)低得多（圖8－9）。但在接近滿負(fù)荷時(shí)（A／F減?。?，CO濃度驟增。如圖8－9所示，NO生成率最高處仍出現(xiàn)在油量較大的高負(fù)荷工況。與汽油機(jī)不同的是，柴油機(jī)NO2的生成濃度較高。NO2濃度隨A／F增加而減少。柴油機(jī)排氣中有碳煙排出，隨著混合氣變濃，排煙濃度增多。第35頁(yè)/共103頁(yè)影響因素--噴油時(shí)刻延遲噴油是降低NOx的主要措施之一。為了在延遲噴油以后燃燒不致惡化，加強(qiáng)缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)、促進(jìn)混合氣形成、提高噴油速率以及改善噴霧質(zhì)量是很有必要的。延遲噴油的同時(shí)提高噴油速率，要比單純延遲噴油定時(shí)的效果好。第36頁(yè)/共103頁(yè)影響因素--燃燒室類型第37頁(yè)/共103頁(yè)第38頁(yè)/共103頁(yè)第39頁(yè)/共103頁(yè)由排放特性可知：分隔式燃燒室生成的NOx、CO、HC和碳煙的排放濃度均低于直噴式的，特別是NOx排放濃度一般比直噴式燃燒室的低50％左右。原因：這種燃燒室的燃燒及排放物的生成分兩個(gè)階段進(jìn)行。在噴油開(kāi)始和燃燒初期，副燃燒室的空燃比較小，氧濃度較低，燃料不可能燃燒完全，從而形成較多的CO及未燃烴。副燃燒室在著火后溫度較高，但氧濃度低，對(duì)生成NOx仍有不利的影響。主燃燒室內(nèi)有充足的新鮮空氣，使來(lái)自副燃燒室的CO及HC進(jìn)一步氧化。高溫燃?xì)膺M(jìn)入主燃燒室后，溫度有所下降，抑制了NOx的生成。第40頁(yè)/共103頁(yè)1.排放污染物的成分2.污染物的形成與危害3.污染物的來(lái)源4.污染物的凈化方式（1）汽油機(jī)油箱、化油器浮子室、汽油泵、汽油管接頭等處蒸發(fā)出來(lái)的汽油蒸汽，其有害成分以HC為主；（2）曲軸箱通氣管排出的“竄氣”，其有害成分以HC為主；（3）排氣管排出的廢氣，其有害成分是CO、HC、NOx和顆粒。第41頁(yè)/共103頁(yè)汽油車排放的來(lái)源第42頁(yè)/共103頁(yè)1.排放污染物的成分2.污染物的形成與危害3.污染物的來(lái)源4.污染物的凈化方式（1）機(jī)內(nèi)凈化通過(guò)改善可燃混合氣的品質(zhì)和燃燒狀況，抑制污染物的產(chǎn)生。（2）機(jī)外凈化利用設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)外部的附加裝置，對(duì)排放污染物進(jìn)行凈化處理后，再排入大氣。（3）改進(jìn)燃油通過(guò)對(duì)燃油的脫硫、重整以及加入添加劑等，可以改善燃燒，延緩催化劑的老化。第43頁(yè)/共103頁(yè)減少排放的概念（柴油機(jī)）第44頁(yè)/共103頁(yè)汽車排放法規(guī)簡(jiǎn)介1.排放測(cè)試方法2.工況法測(cè)試系統(tǒng)3.測(cè)試循環(huán)4.排放法規(guī)及限值（1）怠速法——在汽車不行駛、發(fā)動(dòng)機(jī)怠速的情況下，將探頭插入排氣尾管，一般僅測(cè)量CO和HC的排放。適合環(huán)保部門或汽修廠進(jìn)行監(jiān)測(cè)。優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)便易行，測(cè)試裝置價(jià)格便宜和便于攜帶，檢測(cè)時(shí)間短缺點(diǎn)：測(cè)量結(jié)果缺乏全面代表性，測(cè)量精度較低（2）工況法——將汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在一個(gè)測(cè)試循環(huán)中排出的廢氣經(jīng)稀釋后收集起來(lái)，用廢氣分析儀測(cè)量出廢氣濃度并推算出每次測(cè)試或每公里平均的有害物排放量。一般用于新車的認(rèn)證和出廠檢測(cè)。優(yōu)點(diǎn)：檢測(cè)結(jié)果較全面地反映汽車排放水平，可測(cè)量多種廢氣排放成分缺點(diǎn)：測(cè)試系統(tǒng)復(fù)雜，試驗(yàn)設(shè)備昂貴。第45頁(yè)/共103頁(yè)汽車排放法規(guī)簡(jiǎn)介1.排放測(cè)試方法2.工況法測(cè)試系統(tǒng)3.測(cè)試循環(huán)4.排放法規(guī)及限值組成：（1）轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)（2）廢氣稀釋和采樣系統(tǒng)（3）廢氣分析儀第46頁(yè)/共103頁(yè)工況法排放測(cè)試系統(tǒng)第47頁(yè)/共103頁(yè)各國(guó)的試驗(yàn)方法目前，這些國(guó)家的法規(guī)中對(duì)排放測(cè)試的裝置、分析儀器、取樣方法等，大都取得了一致，所不同的是，車輛試驗(yàn)的規(guī)范（即行駛循環(huán)的工況曲線））不同。第48頁(yè)/共103頁(yè)現(xiàn)以轎車及輕型車輛的排放法規(guī)為例加以說(shuō)明。各國(guó)對(duì)汽車排放的測(cè)試方法都是根據(jù)相同的原理：在底盤測(cè)功機(jī)（轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)）上模擬其特定行駛循環(huán)（被認(rèn)為足以代表某特定地區(qū)的行駛情況），并測(cè)定所排出有害物質(zhì)的量，測(cè)功機(jī)可調(diào)節(jié)得使制動(dòng)功率相當(dāng)于在實(shí)際道路上遇到行駛阻力時(shí)發(fā)出的功率，而用慣性質(zhì)量模擬汽車質(zhì)量。第49頁(yè)/共103頁(yè)在取樣方法上，1987年歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)開(kāi)始改用定容取樣（CVS）法，現(xiàn)在美國(guó)、日本、歐洲都采用了這種統(tǒng)一的取樣方法。所謂定容取樣，是一種接近于汽車排氣擴(kuò)散到大氣中實(shí)際狀態(tài)的取樣方法，又稱為變稀釋度取樣法。它是將排氣與稀釋氣體相混合，再以固定不變的容積流量輸入分析系統(tǒng)，用以測(cè)定排氣成分的真實(shí)濃度。該法易于進(jìn)行連續(xù)測(cè)量以及對(duì)有害成分質(zhì)量排放率的自動(dòng)實(shí)時(shí)計(jì)算。第50頁(yè)/共103頁(yè)各國(guó)采用的分析儀器大致相同。測(cè)定CO及CO2濃度的標(biāo)準(zhǔn)方法是采用不分光紅外線分析儀（NDIR），測(cè)定HC含量的標(biāo)準(zhǔn)方法是氫火焰離子分析儀（FID），測(cè)定NOx的標(biāo)準(zhǔn)方法是化學(xué)發(fā)光分析儀（CLD）。第51頁(yè)/共103頁(yè)汽車排放法規(guī)簡(jiǎn)介1.排放測(cè)試方法2.工況法測(cè)試系統(tǒng)3.測(cè)試循環(huán)4.排放法規(guī)及限值世界上三大汽車排放循環(huán)：（1）歐洲聯(lián)盟測(cè)試循環(huán)（2）美國(guó)聯(lián)邦測(cè)試循環(huán)（3）日本測(cè)試循環(huán)采用ECE+EUDC循環(huán)的主要國(guó)家和地區(qū)：中國(guó)、新加坡、馬來(lái)西亞、泰國(guó)、沙特、土耳其、匈牙利、波蘭、俄羅斯等。采用美國(guó)FTP-75循環(huán)的主要國(guó)家和地區(qū)：加拿大、阿根廷、巴西、智利、墨西哥、新西蘭、韓國(guó)、臺(tái)灣等。第52頁(yè)/共103頁(yè)歐洲聯(lián)盟測(cè)試循環(huán)第53頁(yè)/共103頁(yè)

第一部分（ECE），試驗(yàn)時(shí)需運(yùn)行4個(gè)循環(huán)，總時(shí)間為13min。每循環(huán)持續(xù)時(shí)間為195s，總里程為4.052km，每循環(huán)里程為1.013km，平均車速為18.7km／h（不包括怠速時(shí)為27.01km／h）最高車速為

50km／h，怠速時(shí)間占31％。第二部分為附加的市區(qū)行駛工況（EUDC），總時(shí)間為1220s，試驗(yàn)里程為11.007km，平均速度為32.5km／h（不包括怠速時(shí)為42.6km／h），最高車速為120k／h，怠速時(shí)間占26.2％。取樣開(kāi)始時(shí)刻為試驗(yàn)開(kāi)始40s后。歐3（2000年）改為啟動(dòng)后即取樣。

第54頁(yè)/共103頁(yè)美國(guó)聯(lián)邦測(cè)試循環(huán)第55頁(yè)/共103頁(yè)日本測(cè)試循環(huán)第56頁(yè)/共103頁(yè)汽車排放法規(guī)簡(jiǎn)介1.排放測(cè)試方法2.工況法測(cè)試系統(tǒng)3.測(cè)試循環(huán)4.排放法規(guī)及限值（1）歐洲聯(lián)盟排放指令（2）美國(guó)排放法規(guī)（3）日本排放法規(guī)第57頁(yè)/共103頁(yè)歐洲和美國(guó)排放法規(guī)演變過(guò)程第58頁(yè)/共103頁(yè)美國(guó)控制汽車排放的成效第59頁(yè)/共103頁(yè)日本控制汽車排放的成效第60頁(yè)/共103頁(yè)汽油機(jī)排放控制系統(tǒng)1.燃油蒸發(fā)控制裝置2.曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)裝置3.廢氣再循環(huán)裝置4.三元催化轉(zhuǎn)化器功用：將燃油箱和化油器浮子室中的汽油蒸汽收集和儲(chǔ)存在炭罐內(nèi)，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)再將其送入氣缸燒掉。第61頁(yè)/共103頁(yè)汽油蒸發(fā)控制系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)后，燃油箱1中的汽油蒸氣經(jīng)氣-液分離器3和汽油蒸氣管4進(jìn)入炭罐5。浮子室12中的汽油蒸氣則經(jīng)汽油蒸氣管15進(jìn)入炭罐。汽油蒸氣進(jìn)入炭罐后，被其中的活性炭吸附。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后，進(jìn)氣管真空度經(jīng)真空軟管10傳送到限流閥8，將限流孔開(kāi)啟。新鮮空氣自炭罐底部經(jīng)濾網(wǎng)7向上流過(guò)炭罐，并攜帶吸附在活性炭表面的汽油蒸氣，經(jīng)限流孔和汽油蒸氣管9進(jìn)入進(jìn)氣支管。第62頁(yè)/共103頁(yè)典型的汽油蒸發(fā)控制系統(tǒng)第63頁(yè)/共103頁(yè)汽油機(jī)排放控制系統(tǒng)1.燃油蒸發(fā)控制裝置2.曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)裝置3.廢氣再循環(huán)裝置4.三效催化轉(zhuǎn)化器功用：采用PCV（PositiveCrankcaseVentilation）閥，將燃燒室竄入曲軸箱的油氣混合氣、已燃?xì)怏w和曲軸箱內(nèi)的潤(rùn)滑油蒸汽一起被吸入氣缸燒掉。第64頁(yè)/共103頁(yè)曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)裝置第65頁(yè)/共103頁(yè)強(qiáng)制式曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，會(huì)有部分可燃混合氣和燃燒產(chǎn)物經(jīng)活塞環(huán)由氣缸竄入曲軸箱內(nèi)，還可能有液態(tài)燃油漏入曲軸箱。這些氣體將加速潤(rùn)滑油變質(zhì)并使機(jī)件受到腐蝕或銹蝕。又因?yàn)楦Z入曲軸箱內(nèi)的氣體中含有HC及其他污染物，所以采用的強(qiáng)制式曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)，避免這種氣體排放到大氣中。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)、進(jìn)氣管真空度作用到PCV閥6，此真空度還吸引新鮮空氣經(jīng)空氣濾清器1、濾網(wǎng)2、空氣軟管3進(jìn)入氣缸蓋罩4內(nèi)，再出氣缸蓋和機(jī)體上的孔道進(jìn)入曲軸箱。在曲軸箱內(nèi)，新鮮空氣與曲軸箱氣體混合并經(jīng)氣-液分離器5、PCV閥6和曲軸箱氣體軟管7進(jìn)入進(jìn)氣管8，最后經(jīng)進(jìn)氣門進(jìn)入燃燒室撓掉。第66頁(yè)/共103頁(yè)P(yáng)CV閥的工作過(guò)程第67頁(yè)/共103頁(yè)各工況下PCV閥的開(kāi)度1、發(fā)動(dòng)機(jī)不工作時(shí)，PCV閥中的彈簧2將其中的錐形閥3壓在閥座4上，關(guān)閉了曲軸箱與進(jìn)氣管的通路。2、在怠速或減速時(shí)，進(jìn)氣管真空度很大，真空度克服彈簧壓力把錐形閥高高吸起，這時(shí)錐形閥3與PCV閥體1之間只有很小的間隙。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)在怠速或減速工作時(shí)，竄入曲軸箱的氣體很少，所以PCV閥開(kāi)度雖小，但足以便曲軸箱氣體流出曲軸箱。3、節(jié)氣門部分開(kāi)度時(shí)的，進(jìn)氣管真空度減小，在彈簧的作用下錐形閥與閥體間的縫隙增大。因?yàn)樵诓糠止?jié)氣門開(kāi)度下發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷比怠速時(shí)大，竄入曲軸箱的氣體較多，所以較大的PCV閥開(kāi)度可以使所有曲軸箱氣體被吸入進(jìn)氣管。第68頁(yè)/共103頁(yè)各工況下PCV閥的開(kāi)度4、發(fā)動(dòng)機(jī)在大負(fù)荷工作時(shí)，進(jìn)氣管真空度較小，彈簧將錐形閥進(jìn)一步向下壓，使PCV閥的開(kāi)度達(dá)到最大。因?yàn)榇筘?fù)荷時(shí)將產(chǎn)生更多的曲軸箱氣體，所以只有PCV閥開(kāi)度很大才能使曲軸箱氣體全部流進(jìn)進(jìn)氣管。5、進(jìn)氣管回火，進(jìn)氣管壓力增高，錐形閥落在閥座上。如同發(fā)動(dòng)機(jī)不工作時(shí)一樣，以防止回火進(jìn)入曲軸箱而引起發(fā)動(dòng)機(jī)爆炸。第69頁(yè)/共103頁(yè)汽油機(jī)排放控制系統(tǒng)1.燃油蒸發(fā)控制裝置2.曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)裝置3.廢氣再循環(huán)裝置（EGR）4.三效催化轉(zhuǎn)化器功用：把發(fā)動(dòng)機(jī)排出的部分廢氣回送到進(jìn)氣管，并與新鮮混合氣一起再次進(jìn)入氣缸。由于廢氣中含有大量的CO2，而CO2不能燃燒卻吸收大量的熱，使氣缸中混合氣的燃燒溫度降低，從而減少了NOx的生成量。第70頁(yè)/共103頁(yè)電控廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)第71頁(yè)/共103頁(yè)真空機(jī)械式廢氣再循環(huán)裝置第72頁(yè)/共103頁(yè)排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)為保持發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性，必須根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的工況對(duì)再循環(huán)的廢氣量加以控制。再循環(huán)的廢氣量由廢氣再循環(huán)閥自動(dòng)控制。由真空操縱的EGR閥有傳統(tǒng)式及排氣背壓傳送式兩種。第73頁(yè)/共103頁(yè)傳統(tǒng)式EGR閥進(jìn)氣管真空度經(jīng)真空傳送管1傳入膜片室2。當(dāng)真空度較小或沒(méi)有真空度時(shí)，在膜片彈簧3的作用下，錐閥6將廢氣再循環(huán)通道關(guān)閉；當(dāng)真空度較大時(shí)，膜片4、膜片推桿5和錐閥6一起向上提起，將廢氣再循環(huán)通道打開(kāi)。廢氣再循環(huán)通道開(kāi)啟的程度決定于進(jìn)氣管真空度的大小，因此當(dāng)節(jié)氣門開(kāi)度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，再循環(huán)的廢氣量將會(huì)自動(dòng)地得到調(diào)節(jié)。第74頁(yè)/共103頁(yè)正背壓EGR閥在膜片10的上方設(shè)有排氣背壓傳送閥，在膜片上加工有通氣孔6，當(dāng)通氣閥開(kāi)啟時(shí)，膜片室2與大氣連通。通氣閥保持常開(kāi)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低或節(jié)氣門開(kāi)度很小時(shí)，排氣壓力不大，不足以使通氣閥關(guān)閉。這時(shí)，由于膜片室與大氣連通，錐閥8保持關(guān)閉。當(dāng)排氣壓力增大時(shí)，膜片被推動(dòng)向上并將通氣閥關(guān)閉，使膜片室與大氣的通路隔斷。這時(shí)進(jìn)氣管真空度傳到膜片室，使排氣再循環(huán)通道開(kāi)啟。第75頁(yè)/共103頁(yè)第3節(jié)汽油機(jī)排放控制系統(tǒng)1.燃油蒸發(fā)控制裝置2.曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)裝置3.廢氣再循環(huán)裝置4.三效催化轉(zhuǎn)化器功用：把發(fā)動(dòng)機(jī)排出的CO、HC和NOx，在鉑（鈀）和銠等催化劑的作用下，氧化還原生成無(wú)害的CO2、N2和H2O。要求：空燃比控制在理論空燃比附近。第76頁(yè)/共103頁(yè)廢氣轉(zhuǎn)化效率與空燃比的關(guān)系第77頁(yè)/共103頁(yè)催化轉(zhuǎn)化器排氣系統(tǒng)第78頁(yè)/共103頁(yè)三效催化轉(zhuǎn)化器的作用第79頁(yè)/共103頁(yè)三效催化轉(zhuǎn)化器控制系統(tǒng)第80頁(yè)/共103頁(yè)催化轉(zhuǎn)換器催化轉(zhuǎn)換器是利用催化劑的作用將排氣中的CO、HC和NOx轉(zhuǎn)換為對(duì)人體無(wú)害的氣體的一種排氣凈化裝置。催化劑：金屬鉑、鈀和銠；稀土材料。氧化催化轉(zhuǎn)換器：只將排氣中的CO和HC氧化為CO2和H2O三效催化轉(zhuǎn)換器：把NOx還原為氮(N2)和氧(O2)，而CO和HC在還原反應(yīng)中被氧化為CO2和H2O。排氣經(jīng)過(guò)三效催化轉(zhuǎn)換器之后，部分未被氧化的CO和HC繼續(xù)在氧化催化轉(zhuǎn)換器中與供入的二次空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)。第81頁(yè)/共103頁(yè)催化轉(zhuǎn)化器結(jié)構(gòu)示意圖第82頁(yè)/共103頁(yè)

催化轉(zhuǎn)換器的使用條件1、裝用催化轉(zhuǎn)換器的發(fā)動(dòng)機(jī)只能使用無(wú)鉛汽油。如果使用加鉛汽油，鉛覆蓋在催化劑表面特使催化劑失效。2、僅當(dāng)溫度超過(guò)350時(shí)，催化轉(zhuǎn)換器才起催化反應(yīng)。溫度較低時(shí)，轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率急劇下降。3、必須向裝有三效催化轉(zhuǎn)換器的發(fā)動(dòng)機(jī)供給理論混合比的混合氣，才能保證三效催化轉(zhuǎn)換器有較好的轉(zhuǎn)換效果。第83頁(yè)/共103頁(yè)降低低溫HC排放裝置

1．直接催化將催化轉(zhuǎn)化裝置直接安裝在排氣管之后，加快催化劑的升溫速度。對(duì)降低冷態(tài)下的HC很有效。存在的問(wèn)題:由于催化轉(zhuǎn)化裝置安裝在離發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管盡可能接近的位置，所以受高溫的影響，促進(jìn)催化劑的熱劣化，因此，需要提高催化裝置的耐熱性。2．利用電加熱催化轉(zhuǎn)化裝置通過(guò)外部電力提前加熱催化，電加熱催化轉(zhuǎn)化裝置的主要缺點(diǎn)是耗電量大，耐久可靠性較差。3．二次燃燒裝置這是一種將燃料的一部分或過(guò)濃混合氣送到催化轉(zhuǎn)化裝置之前，由燃燒器點(diǎn)火燃燒促進(jìn)催化的裝置。這種方式的主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜。4．采用HC捕捉器第84頁(yè)/共103頁(yè)稀薄NOx催化轉(zhuǎn)化裝置

稀薄燃燒技術(shù)的空燃比大于理論空燃比，所以三元催化轉(zhuǎn)化裝置不再適用。因此，專門開(kāi)發(fā)出了稀薄混合氣燃燒時(shí)的NOx催化轉(zhuǎn)化裝置。這種催化轉(zhuǎn)化裝置主要有

NOx直接分解型：是一種在稀薄混合氣下以HC為還原劑直接凈化NOx的方式。

NOx吸附還原型：是一種在稀薄燃燒時(shí)吸附NOx，在濃或者理論空燃比時(shí)將吸附的NOx進(jìn)行還原凈化的系統(tǒng)。

第85頁(yè)/共103頁(yè)第4節(jié)柴油機(jī)排氣后處理裝置柴油機(jī)排放特點(diǎn)EGR系統(tǒng)3.氧化催化轉(zhuǎn)化器4.NOx還原催化轉(zhuǎn)化器5.顆粒捕捉器（DPF)特點(diǎn)：（1）無(wú)燃油蒸發(fā)排放問(wèn)題；（2）與汽油機(jī)相比，HC和CO排放量少得多，而NOx排放處于同一量級(jí)；（3）有顆粒物（PM）排放問(wèn)題。難點(diǎn)：（1）廢氣總是處于氧化氛圍（過(guò)量空氣系數(shù)大于1）中，NOx難以還原；（2）排氣溫度明顯低于汽油機(jī)的排氣溫度，碳煙難以氧化；（3）排氣中含有大量的SOx和微粒，容易導(dǎo)致催化劑中毒。第86頁(yè)/共103頁(yè)柴油機(jī)與汽油機(jī)排氣成分對(duì)比第87頁(yè)/共103頁(yè)第4節(jié)柴油機(jī)排氣后處理裝置柴油機(jī)排放特點(diǎn)EGR系統(tǒng)3.氧化催化轉(zhuǎn)化器4.NOx還原催化轉(zhuǎn)化器5.顆粒捕捉器（DPF)特點(diǎn)：（1）通過(guò)EGR降低NOx的機(jī)理與汽油機(jī)不同（2）汽油機(jī)引入EGR后的空燃比不變；（3）柴油機(jī)引入EGR后減少了進(jìn)缸空氣量，空燃比減小原理：預(yù)混合氣體中O2的濃度減小，抑制了燃燒速度，燃燒氣體溫度降低；問(wèn)題：（1）增壓發(fā)動(dòng)機(jī)；（2）EGR率的精確控制。第88頁(yè)/共103頁(yè)柴油機(jī)EGR的類型車用增壓柴油機(jī)的EGR系統(tǒng)分為外部EGR方式和內(nèi)部EGR方式兩種。外部EGR方式又根據(jù)進(jìn)、排氣管的聯(lián)接方式不同分為

低壓回路方式 高壓回路方式第89頁(yè)/共103頁(yè)低壓回路方式直接聯(lián)接壓氣機(jī)7入口端和廢氣渦輪5出口端來(lái)實(shí)現(xiàn)EGR的方法(圖6-13a)。由于壓氣機(jī)7的入口處為負(fù)壓，而廢氣渦輪5出口壓力為正，所以通過(guò)聯(lián)接適當(dāng)?shù)腅GR回流管6，就可以很容易地實(shí)現(xiàn)EGR。但由于這種方式的廢氣直接流過(guò)壓氣機(jī)7和中冷器8，所以易造成壓氣機(jī)的腐蝕和中冷器的污染等。

第90頁(yè)/共103頁(yè)高壓回路方式直接聯(lián)接壓氣機(jī)后的中冷器8出口端和廢氣渦輪5入口端來(lái)實(shí)現(xiàn)EGR。由于這種EGR方式的廢氣不流過(guò)壓氣機(jī)和中冷器，所以不存在對(duì)壓氣機(jī)和中冷器的腐蝕和污染問(wèn)題；但可實(shí)現(xiàn)的EGR率取決于排氣壓力和進(jìn)氣壓力之差。特別是在中、大負(fù)荷時(shí)，由于增壓進(jìn)氣壓力提高，所以很