發(fā)動機有害排放物控制系統(tǒng)發(fā)動機有害排放物控制系統(tǒng)

第一節(jié)汽車發(fā)動機的有害排放物

第二節(jié)汽油機排放控制系統(tǒng)

第三節(jié)柴油機排放控制系統(tǒng)2314567第一節(jié)汽車發(fā)動機的有害排放物

第一節(jié)汽車發(fā)動機的有害排放物

汽車有害排放物主要包括一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化合物三種氣體有害排放物和微粒排放。汽車有害排放物除了來自于排氣過程以外,還有燃油系統(tǒng)向外界的蒸發(fā)、曲軸箱通風系統(tǒng)的排放等。2134567第二節(jié)發(fā)動機的排氣系統(tǒng)第二節(jié)發(fā)動機的排氣系統(tǒng)汽油機的排放控制包括尾氣排放控制、蒸發(fā)排放控制和曲軸箱排放控制。目前的尾氣排放控制主要采用三元催化轉(zhuǎn)化裝置,對主要的三種有害氣體排放物進行凈化處理。此外,也有車輛裝有排氣再循環(huán)裝置來降低NOx排放,采用氧化催化裝置或在排氣中進行二次空氣噴射來減少排氣中的CO和HC。一、三元催化轉(zhuǎn)化裝置三元催化轉(zhuǎn)化裝置是一種能同時凈化汽車尾氣排放中的CO、HC和NOx三種氣體有害排放物的后處理裝置。這種催化轉(zhuǎn)化裝置的凈化效率受空燃比的影響較大,只有在理論空燃比附近很窄的混合氣濃度范圍內(nèi)才會對三種有害氣體排放物具有非常高的凈化效率,因此使用中要求精確控制空燃比。圖7-1所示為空燃比對三元催化轉(zhuǎn)化裝置凈化效率的影響。圖7-1空燃比對三元催化轉(zhuǎn)化裝置凈化效率的影響二、二次空氣噴射系統(tǒng)二次空氣噴射系統(tǒng)很早就用在汽車上來降低尾氣中的HC和CO排放。其主要工作原理是在一定工況下,利用空氣泵或其他裝置將一定量的新鮮空氣引入發(fā)動機排氣管或三元催化轉(zhuǎn)化器中,使排氣中的HC和CO進一步燃燒、氧化,從而降低排氣中的HC和CO的排放。二次空氣噴射系統(tǒng)新鮮空氣的噴射位置可以布置在排氣歧管的根部,即排氣歧管與氣缸體連接部位附近,這種布置方式使排氣中的HC和CO只能在排氣歧管處進行氧化反應;噴射位置也可以布置在氣缸蓋上排氣門后的排氣通道內(nèi),可以使排氣中HC和CO的氧化反應更早地進行。二次空氣噴射系統(tǒng)分為空氣泵噴射方式和排氣管內(nèi)壓力脈動進氣方式兩種。三、稀薄NOx催化轉(zhuǎn)化裝置隨著節(jié)標準與法規(guī)對汽車(以汽油和柴油為動力)能與排放要求的不斷提高,稀薄燃燒技術得到了應用。由于這種燃燒方式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,專門開發(fā)出了稀薄混合氣燃燒時的NOx催化轉(zhuǎn)化裝置。這種催化轉(zhuǎn)化裝置主要有NOx直接分解型和NOx吸附還原型兩種。四、汽油蒸發(fā)控制系統(tǒng)汽油箱等燃料供給系統(tǒng)中的燃料隨時都在蒸發(fā)汽化,若不加以回收或控制,則當發(fā)動機停機時,汽油蒸發(fā)物(HC)將逸入大氣,對環(huán)境造成污染。汽油蒸發(fā)控制系統(tǒng)的作用就是將這些汽油蒸發(fā)物收集和儲存在炭罐內(nèi),當發(fā)動機工作時再將其送入氣缸燒掉。典型的汽油蒸發(fā)控制系統(tǒng)如圖7-6所示。圖7-6典型的汽油蒸發(fā)控制系統(tǒng)1—汽油箱2—濾網(wǎng)3—濾清器4—活性炭5—炭罐6—蒸氣軟管7—進氣管8—節(jié)氣門9—真空軟管10—清洗控制閥11—單向閥五、強制式曲軸箱通風系統(tǒng)在汽油機工作時,由于活塞環(huán)開口間隙的存在,總會有一部分可燃混合氣與燃燒過的廢氣由活塞經(jīng)過活塞環(huán)竄到曲軸箱內(nèi)。這部分氣體含有燃油蒸氣、水蒸氣以及酸性物質(zhì)等,凝結(jié)后將使機油變稀、乳化、性能變差,也會使發(fā)動機零件受到腐蝕。如果曲軸箱密閉,則可燃混合氣及廢氣會竄到曲軸箱使其內(nèi)部的壓力持續(xù)升高,導致機油會從曲軸油封、曲軸箱襯墊等處滲出。因此發(fā)動機上設置了曲軸箱通風裝置以防止上述現(xiàn)象的出現(xiàn)。曲軸箱通風有兩種形式:一是自然通風法,二是強制通風法。在PCV系統(tǒng)中,最重要的控制元件是PCV閥,其功用是根據(jù)發(fā)動機工況的變化自動調(diào)節(jié)進入氣缸的曲軸箱氣體的量。2134567第三節(jié)柴油機排放控制系統(tǒng)一、排氣再循環(huán)系統(tǒng)

排氣再循環(huán)(ExhaustGasRecirculation,EGR)是指把發(fā)動機排出的部分排氣回送到進氣管,并與新鮮混合氣一起再次進入氣缸參與燃燒過程。根據(jù)EGR的回流方式,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、排氣管連接方式的不同分為低壓回路方式和高壓回路方式。二、尿素噴射系統(tǒng)

選擇性催化還原技術(SelectiveCatalyticReduction,SCR)是對柴油機尾氣中NOx排放進行凈化的一項措施,即在排氣系統(tǒng)中利用催化劑的作用,噴入還原劑氨或者尿素,通過還原劑NH3與NOx進行反應,把尾氣中的NOx還原成N2和H2O。三、微粒過濾器車用柴油機的微粒主要采用過濾法進行處理。如圖7-12所示,微粒過濾器(DieselParticulateFilter,DPF)的濾芯4由多孔陶瓷制造,它有較高的過濾效率。圖7-12柴油機微粒過濾器1—排氣歧管2—燃油3—電熱塞4—濾芯5—燃燒器6—噴油器四、柴油機氧化催化器柴油機氧化催化器(DieselOxidationCatalyst,DOC)可以將柴油機尾氣中的有害排放物包括有機可溶性成分(SOF)、碳氫化合物(HC)、一氧化碳(CO)和顆粒物(PM)等催化轉(zhuǎn)化成無害的排放物。DOC在處理CO和HC方面具有較高的活性,對尾氣中CO、HC、SOF轉(zhuǎn)化的效率達到90%以上;可使NO轉(zhuǎn)變?yōu)镹O2,但是對NOx總量的減少沒有明顯效果。DOC一般以蜂窩狀的陶瓷或金屬作為催化劑的載體。陶瓷載體多數(shù)采用堇青石材料,而金屬載體種類較多,如鐵、銅、黃銅等。DOC的性能包括起燃特性指標和轉(zhuǎn)化效率指標。五、微粒催化氧化器微粒催化氧化器(ParticleOxidationCatalyst,POC)是半通式