汽车排放复习.docx

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汽车排放复习

第1章

环境问题：

目前世界环境问题主要表现为温室效应、臭氧层的耗损与破坏、酸雨蔓延、能源危机、生物多样性的减少、森林锐减、土地沙漠化、水污染和海洋污染以及危险性废物越境转移等。

一氧化碳（CO）无色无臭，是一种窒息性的有毒气体。

碳氢化合物HC（也称烃）包括未燃和末完全燃烧的燃油、润滑油及其裂解产物和部分氧化物。

氮氧化物NOx是NO及NO2的总称。

光化学烟雾是排入大气的氮氧化物和碳氢化合物受太阳紫外线作用产生的一种具有刺激性的浅蓝色烟雾。

微粒对人体的影响：

①粒径越小，越不易沉积，长期漂浮在大气中容易被吸入体内，而且容易深入肺部。

②微径越小，粉尘比表面积越大，物理、化学活性越高，加剧了生理效应的发生和发展。

此外，尘粒的表面可以吸附空气中的各种有害气体及其它污染物，而成为它们的载体。

第2章

A.汽车尾气中CO的产生是由于燃油在气缸中燃烧不充分所致，是氧气不足而生成的中间产物。

影响因素：

1.进气温度的影响

2.大气压力的影响

3.进气管真空度的影响

4.怠速转速的影响

5.发动机工况的影响

B.车用发动机的HC中有完全未燃烧的燃料，但更多的是燃料的不完全燃烧产物，还有小部分由润滑油不完全燃烧而生成。

排气中未燃碳氢物的成份十分复杂，其中有些是原来燃料中不含有的成份，这是部分氧化反应所致。

影响因素：

1.混合气质量的影响

2.运行条件的影响

1）汽油机运行条件的影响

（1）负荷的影响；

（2）转速的影响；（3）点火时刻的影响；（4）壁温的影响；（5）燃烧室面容比的影响

2）柴油机运行条件的影响

（1）喷油时刻的影响；

（2）喷油嘴喷孔面积的影响；（3）冷却水进水温度的影响；（4）进气密度的影响

C.车用发动机排气中的氮氧化物NOx包含NO和NO2，其中大部分是NO，它们是N2在燃烧高温下的产物。

影响因素：

1.影响汽油机NOX排放的因素

1）过量空气系数和燃烧室温度的影响

2）残余废气分数的影响

3）点火时刻的影响

2.影响柴油机NOX排放的因素

1）喷油定时的影响

2）放热规律的影响

3）负荷与转速的影响

D.汽油机中的排气微粒有三种来源：

含铅汽油中的铅、有机微粒、来自汽油中的硫所产生的硫酸盐。

1.负荷与转速的影响

2.燃料的影响

3.喷油参数的影响

4.空气涡流的影响

5.其它因素的影响

第3章

汽/柴油机在稳态下CO的排放特性：

现代车用汽油机在常用的部分负荷区将过量空气系数

控制在1.0左右，所以CO的排放较低。

而在负荷很小时，为了保证燃烧的稳定，混合气被适当的加浓，从而导致了CO的排放略有上升。

当工作负荷接近全负荷时，为了使发动机能发出较大的功率和转矩，混合气被显著加浓，CO的比排放量开始急剧升高，而绝对排放浓度和质量则上升更快。

 汽/柴油机在稳态下HC的排放特性：

HC的变化趋势和CO比较相似，中等负荷时比排放量较小，大负荷和小负荷时相对增加。

但有两个不同之处：

一是HC在全负荷时其排放没有像CO那样显著增加，只是稍有增加，基本和中等负荷时保持同一水平。

二是小负荷时HC比排放量随负荷的减小增加的程度更加明显。

汽/柴油机在稳态下NOx的排放特性：

当转速一定时，NOx的比排放量随负荷增大而不断减小，而实际上在中等负荷区，随着负荷的增大，由于燃烧温度提高了，NOx绝对排放量增加，但NOx的增加与负荷是不成正比的，因而NOx比排放量却是逐渐下降的。

在大负荷时，由于混合气过浓，氧气不足，不利于NOx的生成，NOx绝对排放量下降，比排放量下降更快。

当负荷一定时，随着转速的增加，NOx的比排放量增大，其绝对排放量显著增加。

 柴油机在稳态下CO的排放特性：

涡轮增压直喷柴油机在整个工况范围CO的排放都很少，在大多数工况下，CO比排放量都比较小，在中速、中负荷工况下，柴油机的CO排放量最少。

柴油机CO的高排放量也出现在大负荷和小负荷工况区。

 柴油机在稳态下HC的排放特性：

柴油机的HC比排放量基本上是随负荷的上升而下降，但绝对排放量基本不变。

 柴油机在稳态下NOx的排放特性：

柴油机NOx的高排放区主要出现在小负荷和高速工况。

 柴油机在稳态下微粒的排放特性：

当转速不变时，不透光度线性分度N基本上是随着负荷增大而增大的；

当负荷不变时，柴油机的不透光度线性分度N先降后升，在某一转速时达到最小值；

PT排放浓度由低速小负荷向高速大负荷增加，在接近最大功率时明显增加；

PT比排放量在小负荷和高速大负荷时较高。

汽油机在瞬态下的排放特性：

1.起动工况排放特性

1）常温启动时；2）低温启动时；3）热启动时

2.加减速工况排放特性

3.怠速工况排放特性 

柴油机在瞬态下的排放特性：

1.起动工况排放特性

2.加减速等瞬态工况排放特性

第4章

汽油机机内净化的主要措施:

1）汽油喷射电控系统；

2）改善点火系统；

3）分层稀薄燃烧系统；

4）改进燃烧室；

5）废气再循环控制。

典型汽油喷射电控系统:

1）L-Jetronic系统；

2）Motronic系统。

喷油控制：

1）喷油时刻的控制；

2）喷油量的控制。

点火系统的控制：

1）点火能量；

2）点火正时。

怠速排放控制：

1）提高怠速转速；

2）高能点火。

缸内直接喷射：

立式进气道、弯曲顶面活塞、高压旋转喷射技术

稀薄燃烧系统、分层燃烧系统

废气再循环：

1）工作原理；

2）控制策略。

涡轮增压与多气门技术

各种机内净化技术对发动机排放的影响

第5章

柴油机的机内净化技术

低排放燃烧系统：

1）非直喷式燃烧系统；

涡流室燃烧室和预燃室式燃烧室

2）直喷式燃烧系统；

浅盆形燃烧室、深坑形燃烧室、球形燃烧室 

低排放柴油喷射系统：

1）喷油压力要求；

2）喷射规律要求；

3）喷射时刻要求。

多气门技术：

1）气流组织的要求；

2）采用多气门的优点。

增压技术：

1）工作原理；

2）特点和分类。

废气再循环：

1）系统构成和控制方法；

2）与汽油机废气再循环的比较。

电控柴油喷射系统：

1）三代电控柴油喷射系统的发展；

2）电控高压共轨系统的组成和特点。

各种机内净化技术对发动机排放的影响

第6章

三元催化转化器的结构：

三效催化转化器的基本结构所示，它由壳体、垫层和催化剂组成。

催化剂的反应机理：

1.吸附过程

2.表面反应过程

1）CO氧化反应；2）HC氧化反应；3）NO还原反应；

3.脱附过程 

三效催化剂的劣化机理：

1）热失活

2）化学中毒

3）机械损伤

4）催化剂结焦 

三效催化转化器的性能指标：

1.空燃比特性

2.起燃特性

3.空速特性

4.流动特性

第7章

微粒捕集器的过滤机理:

1.扩散机理

2.拦截机理

3.惯性碰撞机理

4.综合过滤机理 

微粒捕集器的再生技术:

1）主动再生系统

1.喷油助燃再生系统；2.电加热再生系统；3.微波加热再生系统；4.红外加热再生系统；5.反吹再生系统

2）被动再生系统

1.大负荷再生；2.排气节流再生；3.催化再生；4.燃油添加剂再生 

NOx的吸附还原技术：

吸附催化还原是基于发动机周期性稀燃和富燃工作的一种NOx净化技术，吸附器是一个临时存储NOx的装置，具有NOx吸附能力的物质有贵金属和碱金属（或碱土金属）的混合物。

当发动机正常运转时处于稀燃阶段，排气处于富氧状态，NOx被吸附剂以硝酸盐（MNO3，M表示碱金属）的形式存储起来。

当吸附达到饱和时，也需要再生吸附器使其能够继续正常工作，吸附器的再生可通过柴油机周期性的稀燃和富燃工况进行，也可通过人为调整发动机的工作状况，使其产生富燃条件，使硝酸盐分解释放出NOx，NOx再与HC和CO在贵金属催化器下被还原为N2。

NOx的选择性催化还原技术：

选择性催化还原转化器的催化作用具有很强的选择性：

NOx的还原反应被加速，还原剂的氧化反应则受到抑制。

选择性催化还原系统的还原剂可用各种氨类物质或各种HC。

第8章

辛烷值对排放的影响:

汽油的辛烷值不仅对汽油机的排放有影响，而且直接关系到是否发生爆燃。

辛烷值是表示汽油抗爆性的指标。

汽油的辛烷值高，则抗爆燃能力强，辛烷值低可能引起较强的爆燃，并增加NOx排放量，特别在较稀混合气的情况下更加显著。

从另一方面看，较低的辛烷值限制了发动机的压缩比，导致燃油消耗率上升，总的污染物排放量也随之上升。

十六烷值对排放的影响:

柴油的十六烷值对柴油机燃烧的滞燃期有很大影响。

如果十六烷值较低，则滞燃期较长，初期预混燃烧的燃油量增加，初期放热率峰值和最高燃烧温度较高，因而NOx排放量增加。

另外，高十六烷值的柴油易于自燃，可降低柴油机CO和HC的排放。

十六烷值也影响柴油机的蓝烟和白烟排放。

十六烷值下降时柴油机冷起动性能变差，柴油机容易排气冒白烟，引起排放增加。

天然气在汽车上主要应用类型：

天然气按其存在形式分为压缩天然气和液化天然气。

醇类燃料在汽车上主要应用类型：

掺烧：

掺烧主要是醇（甲醇或乙醇）以不同的比例掺入汽油中。

纯烧：

纯烧类型是指单纯燃烧甲醇或乙醇燃料。

改质：

改质类型现在主要是指甲醇改质。

利用发动机的余热将甲醇生成为H2和CO、然后输送到发动机内燃烧。

第9章

汽油机满足欧Ⅲ排放标准的要求:

二气门、非增压汽油发动机可采用闭环电控燃油喷射系统加紧凑耦合型三效催化转化器或前置双催化转化器或三效催化转化器辅以强制加热。

对于多气门、增压汽油发动机则可采用闭环电控燃油喷射系统加低起燃温度的三效催化转化器或紧凑耦合型三效催化转化器。

缸内直喷稀薄燃烧汽油机—GDI发动机所采用的净化技术主要是降低HC和NOx的排放量。

①采用二阶段燃烧，提前激活催化剂；②采用反应式排气管；③大量EGR；④使用稀NOx催化剂。

柴油机满足欧Ⅲ排放标准的要求:

为达到欧Ⅲ排放标准，需采用电子控制，喷油压力要更高，且每循环多次喷射。

其方案有高压共轨或泵喷嘴喷油系统；采用多气门和可变喷嘴涡轮增压中冷以进一步降低微粒的排放；为进一步降低NOx采用冷却废气再循环，对于重型柴油货车还需安装氧化催化转化器。

混合动力车：

所谓混合动力汽车（HEV），是将一种或多种的能量转换技术（如发动机、燃料电池、发电机、电机）和一种或多种能量存储技术（如燃料、电池、超级电容器、飞轮）集合于一体。

目前开发研制的混合动力汽车基本上可分为三类即串联式、并联式和混联式等。

第10章

1、汽车排气污染取样系统的比较

取样系统名称

定义及方法

适用范围

直接取样系统

直接取样法，是将取样探头插入发动机的排气管中，用取样泵连续抽取一定量气体不经稀释直接送入分析系统进行分析。

直接取样法被广泛用于许多国家和地区的各种用途发动机的排放测量中。

稀释取样系统

稀释取样分为：

全流取样系统和分流取样系统。

主要用于测量重型车柴油机的微粒排放测试中。

定容取样系统

对汽车的排气先用干净空气进行稀释，然后用定容取样系统取样。

除取样袋收集的气体外，大部分排气被排出取样器，由测量器测量排出气体的总流量。

可用于所有的发动机排放测量中。

2、排气成分分析仪的比较

排气成分分析仪名称

适用范围

注意事项

不分光红外线气体分析仪

测量CO和CO2

水蒸气对CO和NO的测定有干扰，在取样流程中应串联有冷却器或除湿器，以尽量除去水分。

化学发光分析仪

测量NOx

为使NO2尽可能完全地转化为NO，催化转化器中的温度必须在920K以上。

氢火焰离子型分析仪

测量HC

FID不受样气中有无水蒸气的影响，但可能受其中氧的干扰。

顺磁分析仪

测量O2

无

气相色谱仪

当需从总碳氢化合物中分离出非甲烷碳氢化合物时，一般用气象色谱仪测量甲烷。

无

 3、烟度计的比较

烟度计名称

定义方法

适用范围

滤纸式烟度计

先用滤纸收集一定的烟气，再通过比较滤纸表面对光反射率的变化来测量烟度。

不能测定由油雾造成的蓝烟和白烟，也不能对瞬态工况进行连续的测量。

消光式烟度计

利用烟气对光的吸收作用，即通过光从烟气中的透过度来测量烟度。

不仅可测黑烟，也可测蓝烟和白烟，而且可以方便地测量排放法规中所要求的自由加速烟度和负荷加速烟度。