汽车的排放与污染复习题1参考资料.docx
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汽车的排放与污染复习题1参考资料
5、汽油机的排放污染源有哪些?
CO、HC、NOx的形成机理是什么?
CO的形成机理:
(1)不完全燃烧2)不完全氧化(3)高温分解
HC的形成机理:
(1)不完全燃烧
(2)冷熄效应(3)气门重叠角(4)油膜积炭吸附:
(5)缺火:
(6)油蒸汽:
NOX的形成机理:
高温,富氧
6、影响汽油机排气污染物生成的主要因素有哪些?
(1)过量空气系数α的影响
(2)温度的影响
(3)转速的影响
(4)负荷的影响
(5)点火提前角的影响
(6)燃烧室的影响
7、什么是发动机的排放特性?
根据曲线说明汽油机和柴油机CO、HC和NOx的比排放特性的特点。
排气污染物的排放量随发动机运转工况的变化规律,称为发动机的排放特性。
(1)车用汽油机CO的排放特性:
小负荷时,为燃烧稳定,混合气加浓使CO的排放略有上升。
中负荷时α=1,CO排放较低。
全负荷时,为发出较大功率和转矩,混合气加浓使CO比排放量(BSCO)急剧升高。
(2)车用汽油机HC的排放量特性:
中等负荷时比排放量较小,大负荷和小负荷时增加,与CO变化趋势相似。
不同之处:
一是HC在全负荷时的排放稍有增加;二是小负荷时比排放量(BSHC)增加程度明显。
大负荷时过浓的混合气燃料不完全氧化,而生成大量的CO。
低速小负荷时,缸内温度低,对未燃HC的氧化不利,缸壁的激冷作用变强,因此HC比排放量增加。
(3)车用汽油机NOx的排放量特性:
当转速一定时,中等负荷区,随负荷的增大燃烧温度提高,NOx排放量增加。
但NOx的增加与负荷不成正比,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,N0x的比排放量增大,排放量显著增加。
柴油机:
(1)车用柴油机CO的排放特性:
直喷柴油机CO的排放很少,比排放量较小,增压柴油机的α大,不易生成CO,在中速、中负荷工况下,CO排放量最少。
小负荷时,循环供油量较少,混合汽过稀,火焰传播困难,燃烧室内气流运动弱,混合气不均匀,CO增加。
大负荷工况下,循环供油量较多,混合气过浓,缺氧使CO不能及时氧化而
排放增加。
(2)车用柴油机HC的排放特性:
因柴油在燃烧室中停留时间较短,受多因素影响较小,柴油机HC排放比汽油机少。
柴油机HC比排放量随负荷的上升而下降。
HC排放主要是柴油喷注外缘的过稀混合气区域。
当小负荷或低速时,Δg较少,燃烧室内稀混合气区多,部分燃料不能及时燃烧;燃烧室温度较低,加大了火焰冷熄的可能性,使HC排放较高。
(3)车用柴油机NOx的排放特性
柴油机N0x的高排放区在小负荷和高速工况。
当小负荷时,喷油量少,氧气充足燃烧室内温度较低,滞燃期增长,混合时间加长,氧气与燃气接触的机会增大,NOx的比排放量(BSNOx)较高。
在高转速下,缸内的涡流较强,使高温燃气与氧的接触机会加大,燃速快,温度高,NOx大量生成,在高速小负荷工况时尤为突出。
9、汽油机的机内净化方式有那些?
什么是稀薄分层燃烧?
稀薄燃烧对CO、HC和NOx的影响是什么?
分层燃烧技术的控制系统有哪些?
汽油机的机内净化方式:
改进燃烧室:
改进进气系统:
废气再循环:
采用电喷系统:
采用稀薄分层燃烧技术:
用α≥1.2稀薄混合气分层燃烧技术。
火花塞附近α=0.8~0.9的浓混合气,其它为稀混合气,经济性好,HC和CO下降。
改进点火系统:
用无铅汽油:
1、稀薄燃烧对排放的影响:
1)稀薄燃烧对CO排放量的影响:
CO的排放受α的影响,转速与负荷对C0的影响也由α的变化引起。
稀薄燃烧是在α>1.2的范围内,可降低C0的排放。
2)稀薄燃烧对HC排放量的影响:
因混合气稀薄,燃烧效率提高。
氧气充裕,可在排气行程和排气道中进一步对HC进行氧化,因此HC的排放量随α的增大而减少。
但当α超过1.4时,因过稀部分燃烧或熄火HC的排放量增加,所以将α控制在1.4左右排放物降到较低。
3)稀薄燃烧对NOx排放量的影响
α=1.1~1.2区域NOx的排放量最大,而高于或低于该区域时,NOx的排放量均降低。
因在浓混合气区氧含量少,而在稀薄区最高燃烧温度下降,NOx排放量降低。
稀燃在提高指示热效率的同时,大大降低N0x的排放量。
稀燃发动机可采用高压缩比,泵气损失小,有利于改进部分负荷特性。
但稀燃排温下降,使三元催化剂不能有效地工作,必须配合其他措施使NOx排放达到满意的水平。
分层燃烧技术的控制系统
1、复合涡流受控燃烧系统(CVCC)2.轴向分层稀燃系统3.滚流(纵涡)分层稀燃系统
11、电喷发动机喷油量的控制方式有哪几种?
喷油量油量有哪几部分组成?
喷油量的控制方式有起动喷油控制、运转喷油控制、断油控制和反馈控制等。
喷油量=基本喷油量+修正油量+增加油量。
13、EGR率对发动机的动力性和经济性有何影响?
影响:
废气再循环能降低NOx排放。
随着EGR率的增大,对降低NOx排放有利。
但EGR率过大使燃烧恶化,ge增大,HC排放上升。
小负荷燃烧不稳定,缸内压力变动率增大,工作粗暴,HC排放急剧增加。
大负荷时Ne下降。
14、汽油机的机外净化技术有哪些?
曲轴箱通风装置、燃油蒸发控制装置、二次空气喷射及吸入装置、催化器等。
16、燃油蒸发的来源有那些?
其控制措施有那些?
活性炭罐的作用是什么?
燃油蒸发的来源:
高温停车时,油箱受热时,
其控制措施:
1)、燃油蒸发污染控制装置(简称EVAP装置)
2)、由计算机控制的燃油蒸发污染控制装置
活性炭罐作用:
将燃油蒸汽吸附在炭的表面。
17、什么是二次空气供给?
二次空气供给的方式有那些?
为什么二次空气供给能降低排放污染?
二次空气供给:
将空气引入排气门后部,使排气中的CO和HC与空气中的氧化合,变为H2O和CO2。
方式:
二次空气喷射及二次空气吸入装置。
18、催化器的作用是什么?
按催化剂的形态分催化器分那几种?
写出催化器的催化反应方程式。
废气催化器中的催化剂有哪些?
催化器作用:
废气经过催化器时,HC、CO和NOX在催化剂(氧化锰、氧化铜、钯、铂)作用下,进一步氧化还原成CO2、N2和H20,降低排放量。
按催化剂的形态分:
颗粒状Pt-Pd单床两元催化器、颗粒状双床三元催化器、Pt-Rh整体式三元催化器。
工作反应方程式:
氧化反应:
CO+O2
CO2;H2+O2
H2O;
HC+O2
CO2+H2O。
还原反应:
CO+NO
CO2+N2;
HC+NO
CO2+N2;
H2+NO
H2O+N2。
水蒸气重整反应:
HC+H2O
CO+H2
水煤气转换反应:
CO+H2O
CO2+H2
催化剂:
铑(Rh)铂(Pt)钯(Pd)助催化剂铈Ce
19、三元催化转化器有哪些性能指标?
催化器的使用中应注意什么?
性能指标:
1)转化效率2)空燃比特性3)起燃特性4)空速特性5)流动特性
催化器的使用:
(1)R=14.7时(α=1),CO、HC、NOX的转化率达90%以上,应严格控制空燃比。
(2)最佳工作温度350~700℃,大于1000℃时涂层烧结破坏。
点火过迟、错乱、缺火和急减速,都会使排温过高,影响催化器的性能和寿命。
(3)禁用含铅汽油,铅化物堵塞蜂窝孔,侵蚀贵金属涂层,影响催化器的性能和寿命。
(4)一次性使用,不必维护。
20、热反应器的作用是什么?
热反应器的作用是为CO和HC在排气管中氧化提供必要的反应温度。
使之充分氧化而降低排放量。
21、柴油机主要有害排放物有那些?
炭烟的主要危害和生成条件是什么?
柴油机主要有害排放物:
柴油机混合气均匀,部分燃料不能完全燃烧,分解为以炭为主体的微粒。
同时在燃烧过程中局部高温和富氧,导致NOx大量生成。
因α较大,CO、HC排放量较低。
控制柴油机排放物的重点是降低NOx和微粒d的排放。
22、影响柴油机排污的因素是什么?
其排放控制措施是什么?
影响柴油机排污的因素:
燃料、供油提前角、过量空气系数、负荷与转速、燃烧室、喷油系统、进气系统
23、柴油机的机内外净化方法有哪些?
合理的喷油规律是什么?
柴油机机内净化技术:
(1)燃烧室的改进
(2)喷射系统的改进(3)多气门技术(4)增压技术(5)废气再循环系统(6)电控柴油喷射系统
柴油机机外净化技术:
微粒捕集器、催化反应器、等离子净化器、静电分离器、溶液清洗器和离心分离器等。
合理的喷油规律是:
“初期缓慢,中期急速,后期快断”。
24、喷油提前角的过大过小对柴油机的排放有何影响?
怎样合理的组织各种措施才能使柴油机的动力性、经济性和排放性最好?
喷油提前角过大,燃油喷入低温气缸,且滞燃期长,早燃,增加压缩负功,ge上升,Ne下降,ΔΡ/ΔФ、Tmax、Pmax高,工作粗暴、N0x排放量增加。
推迟喷油,初始放热率降低,Tmax降低,N0x排放下降。
延迟喷油是减少N0x排放的有效措施。
喷油提前角过小,燃烧推迟,后燃增加,Tmax、Pmax降低,ge和排温增高,烟度增加,发动机过热。
因此,喷油延迟必须适度。
25、废气再循环的EGR率在各工况下汽油机与柴油机有何不同?
废气再循环后可使NOX大幅度降低,但会使CO、HC和烟度大幅增加,应如何解决?
比较:
(1)、各工况要求的EGR率不同。
汽油机在大负荷、起动、暖机、怠速、小负荷时不用EGR或较小的EGR率,在中等负荷采用较大的EGR率。
柴油机则在高速大负荷、高速小负荷时,由于氧气浓度减少,炭烟排放最多,应适当限制EGR率;部分负荷时采用较小的EGR率,可降低NOx,改善燃油经济性;低速小负荷时α较大,废气中含氧量较高,用较大的EGR率降低氧的含量,减少NOx排放。
(2)EGR率不同。
柴油机以稀燃方式运行,为降低缸内温度,需较高的EGR率。
汽油机的EGR率最大不超过20%,而直喷式柴油机的EGR率可超过40%,非直喷柴油机可超过25%。
解决措施:
在最大限度地提高EGR率的同时,采用增压中冷,电控高压共轨燃油喷射技术等,可减少由于EGR对发动机性能的负面影响。
26、柴油机微粒捕集器的再生技术有哪些方法?
NOx机外净化技术有哪些方法?
再生技术方法:
1.主动再生系统
喷油助燃再生、电加热再生、微波加热再生、红外加热再生及反吹再生。
2、被动再生系统(利用排气热量使微粒燃烧,达到微粒捕集器再生的效果。
)
(1)、高速大负荷再生
(2)、排气节流再生(3)、增加补燃再生(4)、催化再生(5)、燃油添加剂再生
NOx机外净化技术:
吸附催化还原、选择性非催化还原、选择性催化还原和等离子辅助催化还原。
27、点火系统的排放污染控制装置有哪些?
(1)点火延迟装置
(2)点火正时控制装置(3)计算机控制的点火系统
28、汽油和柴油哪些性能或成分对排放有影响?
目前的代用燃料有哪些?
汽油对排放的影响:
辛烷值的影响、汽油蒸发性的影响、汽油密度的影响、烃类组成的影响、硫含量的影响、添加剂的影响
柴油对排放的影响:
十六烷值的影响、粘度、密度和馏程的影响、芳烃含量的影响、硫含量的影响、添加剂的影响
代用燃料有天然气、液化石油气、醇类燃料、植物油和氢气等。
30、多气门进气滚流现象分为哪几个时期?
高压共轨喷射系统的特点是什么?
进气滚流形成的五个时期:
非滚流期、滚流产生期、滚流发展期、滚流持续期、滚流破碎期
高压共轨燃油喷射系统的特点:
(1)、共轨系统中的喷油压力柔性可调,对不同工况可确定所需的最佳喷射压力,从而优化柴油机综合性能。
(2)、可独立地柔性控制喷油正时,配合高压喷射(120~200MPa),可将NOx和微粒排放同时控制在较小范围内。
(3)、柔性控制喷油速率,实现理想喷油规律,容易实现预喷射和多次喷射,既可降低柴油机N0x,又能保证优良的动力性和经济性。
(4)、由电磁阀控制喷油,其控制精度较高,高压油路中不会出现气泡和残压为零的现像,循环喷油量变动小,各缸供油均匀性好,减轻工作粗暴性,降低排放。
31、柴油机增压后NOx排放会增加,应如何解决?
乙醇、生物柴油为什么会降低排放?
措施:
增压后α增大,Tmax升高,N0x增加。
在增压的同时,减小ε、推迟喷油时间和废气再循环等,可减小热负荷,降低最高燃烧温度。
采用进气中冷可降低增压进气温度,降低燃烧温度,减少N0x的生成。
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