十二章-内燃机的污染与控制课件.ppt

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1、内燃机构造与原理课程第十二章 内燃机污染与控制章节内容*第一节 概述*第二节 排气净化装置*第三节 强制曲轴箱通风系统*第四节 汽油蒸发控制系统 内燃机构造与原理课程第十二章 内燃机污染与控制学习目标*知识目标1能正确描述发动机排放污染的来源；2能正确描述发动机各种排气净化装置的结构和功用；3能正确描述发动机曲轴箱强制通风系统的功用；4能正确描述发动机汽油蒸发控制系统的结构和功用。*技能目标1能结合实际运行的发动机排放的状况分析污染来源并提出解决办法。内燃机构造与原理课程第十二章 内燃机污染与控制第一节概述*内燃机排污的来源主要有三个：从排气管排出的废气，主要成分是CO、HC、NOx，其它还有

2、SO2、铅化合物、碳烟等；窜气，即从活塞与汽缸之间的间隙漏出，再自曲轴箱经通气管排出的气体，其主要成分是HC；从油箱、及油管接头等处蒸发的汽油蒸气，成分是HC。内燃机构造与原理课程第十二章 内燃机污染与控制第一节概述*内燃机排污的危害:CO是一种无色无味有毒的气体，它极易与血红素结合，阻止人体血液中的血红素和氧的结合。因此当人吸入过多的CO后，便会引起头痛、头晕等中毒症状，严重时甚至死亡。NOx是NO、NO2等氮氧化物的总称。它刺激人眼粘膜，引起结膜炎、角膜炎，严重时还会引起肺气肿。HC对人眼及呼吸系统均有刺激作用，对农作物也有害。内燃机构造与原理课程第十二章 内燃机污染与控制第一节概述*内燃

3、机排污的危害:碳烟是柴油机排气中的一种成分，主要由直径为0.1m10m的多孔性碳粒构成。它们往往粘附SO2等物质，对人和动物的呼吸道极为有害。铅化合物呈粉末状，主要是汽油中的含铅添加剂燃烧的生成物。如吸到人体内，会影响造血功能，对消化系统和神经系统也有刺激。内燃机构造与原理课程第十二章 内燃机污染与控制第一节概述*在所有这些有害成分中，CO、HC和NOx以及碳烟微粒是主要的污染物质，目前车辆的排放标准和净化措施也旨在降低这几种成分的含量。*汽油机和柴油机的混合气形成方法和燃烧过程差别很大，所以对主要有害物质的排放量也有差别。*汽油机的排放控制重点是CO、HC和NOx。*柴油机的排放控制重点是N

4、Ox的和PM(碳烟微粒)，CO和HC的排出量较汽油机的要少，这主要由于柴油机的平均过量空气系数大，燃烧比较完全。内燃机构造与原理课程第十二章 内燃机污染与控制第二节 排气净化装置*排气净化就是通过改善混合气形成条件以及改善燃烧，使排气中的CO、HC和NOx及碳烟微粒等有害物在气缸内生成量减少。排气净化措施很多，常见的有下面几种：一、调温进气系统二、点火系统净化措施三、废气再循环（EGR）四、柴油机碳烟微粒过滤器五、催化转换器六、空气喷射系统内燃机构造与原理课程第十二章 内燃机污染与控制一、调温进气系统调温进气系统的工作原理是在暖机期间把经排气加温后的热空气送入进气系统的空气滤清器，提高进气温度

5、，改善混合气的形成，以达到降低污染的目的。调温进气系统的结构如图原理分析 内燃机构造与原理课程第十二章 内燃机污染与控制二、点火系统净化措施点火正时对排放有很大影响，因而采用各种方法对真空点火提前装置进行控制，常见的有：双膜片真空调节装置、节温真空开关等。内燃机构造与原理课程第十二章 内燃机污染与控制二、点火系统净化措施双膜片真空调节装置发动机在怠速时，节气门位置为图中实线所示，此时气口真空为零，进气歧管真空供给分电器降低HC排放所必需的延迟火花。当发动机高于怠速时，节流阀位置如图中虚线所示。这时歧管真空降低，气口真空以正常方法提供点火提前。内燃机构造与原理课程第十二章 内燃机污染与控制二、点

6、火系统净化措施节温真空开关 节温真空开关的作用就是控制达到真空调节装置的两种真空源（气口真空和歧管真空）。内燃机构造与原理课程第十二章 内燃机污染与控制二、点火系统净化措施节温真空开关有时节温真空开关也用于双膜片真空提前调节装置。怠速时，由于气口真空为零，故点火延迟以降低排放。发动机过热时，真空开关使歧管真空作用于提前膜片，由于此时相同真空作用于两膜片，故点火提前，提高发动机转速，减少后燃。内燃机构造与原理课程第十二章 内燃机污染与控制三、废气再循环废气再循环是一种有效降低NOx排放的措施，其基本原理是：将520%的废气再引入进气管，与新鲜混合气一道进入燃烧室。由于废气不能燃烧故冲淡了混合气，

7、降低了燃烧速度。同时废气中多是CO2和H2O蒸汽为主的三原子分子，热容大。所以废气再循环降低了燃烧温度，减少了NOx的排放。内燃机构造与原理课程第十二章 内燃机污染与控制三、废气再循环EGR一般利用节气门处（节气门前部，称为气口真空）真空来控制EGR。怠速时，气口真空很小EGR阀关闭。当高于怠速时，EGR量由发动机转速及负荷决定。有些系统用冷却水温度开关控制气口真空到达EGR阀。发动机暖机时阻止真空作用于EGR阀，停止EGR。内燃机构造与原理课程第十二章 内燃机污染与控制四、柴油机碳烟微粒过滤器*对于柴油机排气中碳烟微粒的处理，主要采用过滤法。*微粒过滤器的滤心由多孔陶瓷制造，它有较高的过滤效

8、率。排气穿过多孔陶瓷滤心进入排气管，将微粒留在滤心上。*过滤器工作一段时间后，需及时清除滤心上的微粒。为此，在过滤器入口处设置一个燃烧器，通过喷油器向燃烧器内喷入少量燃油，并供入二次空气，利用火花塞或电热塞将其点燃，将滞留在滤心上的微粒烧掉，如图12-7所示。内燃机构造与原理课程第十二章 内燃机污染与控制五、催化转换器催化转换器装在排气系统中，位于消音器前，紧靠排气歧管。它的工作原理是利用催化剂加速反应进行，将废气中的有害物变成无害物。催化转换器常见的有三种：氧化催化转换器还原催化反应器三元催化转换器内燃机构造与原理课程第十二章 内燃机污染与控制五、催化转换器氧化催化转换器 用来处理HC和CO

9、的排放，使HC和CO进一步氧化为CO2和H2O（水蒸汽）。还原催化转换器 将NOx还原为N2和O2。为了将HC、CO和NOx三种排放物同时净化，氧化反应器和还原反应器常制成一个整体，形成所谓的双基（Dual-Bed）催化转换器。内燃机构造与原理课程第十二章 内燃机污染与控制五、催化转换器三元催化转换器 是一种能够对三种排放物同时起净化作用的装置。它内部是一种表面覆盖有三元催化剂的蜂窝状结构，三元催化剂是一种不同金属的混合物，既可以加速HC、CO的氧化，又可以加速NOx的还原。首先NOX先还原成N2和O2，放出的O2与CO和HC氧化而生成CO2和H2O，这样三种物质同时得到净化。内燃机构造与原理

10、课程第十二章 内燃机污染与控制五、催化转换器三元催化转换器在早期的三元催化装置常与空气喷射系统配合使用。转化器分为前、后两个部分，中间有一个空气室，空气喷射系统将空气喷入。NOx在转化器前部分的三元催化转换器中被还原，同时部分HC和CO被氧化，在转化器的后一部分废气与喷入的空气混合，HC和CO被彻底氧化为CO2和H2O内燃机构造与原理课程第十二章 内燃机污染与控制五、催化转换器催化转换器使用主要事项:防止催化剂过热 催化转换器中催化剂起作用需要一定的温度，温度过低催化剂活性足，温度过高又会使催化剂表面积迅速减小，并且催化剂发生质的变化。使用无铅汽油 催化转换器损坏的另一原因是排气中的铅化物。排

11、气中的铅化物是由汽油中的铅添加剂燃烧后产生的。铅化物易于堵塞载体烽窝状结构和覆盖催化剂的表面，故催化转换器要求汽油机使用无铅汽油。内燃机构造与原理课程第十二章 内燃机污染与控制六、空气喷射系统空气开关阀的作用就是控制由空气泵来的压缩空气的流向。空气分流阀的作用是防止发动机排气管“回火”（放炮）单向阀的作用是保护空气泵并免受排气倒流的损坏。空气喷射系统是用空气泵将空气喷入排气歧管中，使废气中的HC和CO进一步氧化，转化为CO2和H2O等无害物质。它主要由空气泵、空气分流阀、空气开关阀（或空气控制阀）、单向阀、温控真空开关以及真空管路及空气管路组成。内燃机构造与原理课程第十二章 内燃机污染与控制第

12、三节 强制曲轴箱通风系统 曲轴箱窜气是一个重要污染源，大约20%25%的HC来自曲轴箱窜气。阻止曲轴箱气体排入大气，常见的措施就是采用曲轴箱强制通风系统。强制曲轴箱通风依靠进气歧管的直空将曲轴箱内气体从曲轴箱吸入进气歧管，并重新进入气缸烧掉。从结构上强制曲轴箱通风系统可以分为开式和闭式两种。内燃机构造与原理课程第十二章 内燃机污染与控制1.开式曲轴箱通风用管子将曲轴箱与进气歧管相联，当发动机运转时，新鲜的空气通过机油加入口盖上的通风孔被吸入曲轴箱（开式通风系统即由此得名）。这些空气与曲轴箱内的蒸汽混合，流入进气歧管，进而进入气缸。内燃机构造与原理课程第十二章 内燃机污染与控制1.开式曲轴箱通风

13、内燃机构造与原理课程第十二章 内燃机污染与控制开式曲轴箱通风从曲轴箱内流出的通风量是 受强制曲轴箱通风阀控制的。当发动机小负荷、低速运转时，进气管真空度很大，为了不使曲轴箱通风过量，PCV阀的柱塞被吸在左侧，减小流通截面。而当发动机处于高速、大负荷行驶时，节气门开度增加，进气歧管的真空度小，柱塞位置右移增加了流通截面，这样就使通风量维持在一定的水平（这种PCV阀称为SmithPCV阀）。内燃机构造与原理课程第十二章 内燃机污染与控制开式曲轴箱通风另外，有些发动机的PCV阀采用膜片式的结构。当怠速时PCV阀被曲轴箱真空所关闭。而当发动机正常运转时，则被曲轴箱内的压力打开。通风量取决于发动机的漏气

14、量。内燃机构造与原理课程第十二章 内燃机污染与控制开式曲轴箱通风开式PCV系统有如下两点不足：（1）汽车在重载下或加速期间，进气歧管内的真空度很低，风量小，导致曲轴箱内的气压上升，这样就使一些曲轴箱蒸汽通过机油注入口帽上的通风孔倒流入大气。（2）当PCV系统堵塞时，也会使曲轴箱内气体排入大气。内燃机构造与原理课程第十二章 内燃机污染与控制2闭式曲轴箱通风闭式PCV系统与开式PCV系统相比，主要区别在于机油注入口帽不与大气相通。曲轴箱通风所需的空气是由空气滤清器提供的。有一个软管从空气滤清器将空气引入右排气缸的气门室盖，在另一排气缸的气门室盖上有一软管将曲轴箱内的蒸汽引入进气歧管。如果对于直列式

15、发动机，则一般从空气滤清器来的空气从气门室盖的一端引出进入进气歧管。内燃机构造与原理课程第十二章 内燃机污染与控制2闭式曲轴箱通风对闭式曲轴箱通风系统，在正常情况下，从空气滤清器来的清洁空气，经软管进入曲轴箱，然后与燃烧室漏气混合。混合后的气体经PCV阀被吸入进气歧管。当大负荷或曲轴箱通风系统堵塞时，过量的曲轴箱蒸汽将改变正常的流动方向流回到空气滤清器，与进入空滤的空气混合，经化油器、进气歧管在燃烧室中被燃烧掉，而不是排入大气当中，因而闭式曲轴箱通风几乎可以彻底地防止曲轴箱窜气带来的污染。内燃机构造与原理课程第十二章 内燃机污染与控制2闭式曲轴箱通风内燃机构造与原理课程第十二章 内燃机污染与控

16、制2闭式曲轴箱通风闭式曲轴箱通风系统有下列三个优点：（1）由于曲轴箱内的有害气体被排除，所以延长了发动机的寿命。（2）避免了曲轴箱气体污染大气。（3）由于所有漏到曲轴箱内的未燃烃回流到进气管被利用，所以提高了经济性。内燃机构造与原理课程第十二章 内燃机污染与控制2闭式曲轴箱通风闭式曲轴箱通风系统存在不足：由于PCV系统的空气和蒸汽流入进气系统，所以将影响发动机的混合气。当PCV系统出现任何故障时，将导致发动机出现操纵性的问题（如怠速不稳，加速不良等）。如果PCV系统不能正常地工作，将使机油稀释、变质，或在空气滤清器上沉积机油，造成发动机过早磨损，或使空气滤清器堵塞。内燃机构造与原理课程第十二章

17、 内燃机污染与控制第四节 汽油蒸发控制系统汽油蒸发也是一个主要的污染源，大约20%的HC排放是由汽油蒸发造成的。汽油蒸发的部位主要是油箱和化油器的浮子室。对于油箱内的汽油蒸汽，当蒸汽过多具有一定压力时，将通过油箱盖上的压力阀，泄入大气，而浮子室内的汽油蒸汽将通过浮子室压力平衡孔排入大气（外部平衡）或进入进气系统（内部平衡），部分地被空气滤清器吸附，这样就会造成大气污染。内燃机构造与原理课程第十二章 内燃机污染与控制当怠速或停机时，通道开通，使蒸汽贮存于碳罐中，当发动机正常行驶时，则通道关闭。发动机停车时，汽油蒸汽贮存到碳罐中，发动机工作时，在进气歧管真空作用下，供油系内的汽油蒸汽和吸附在碳罐内

18、的汽油蒸汽被吸入进气系统。第四节 汽油蒸发控制系统内燃机构造与原理课程第十二章 内燃机污染与控制碳罐内燃机构造与原理课程第十二章 内燃机污染与控制第四节 汽油蒸发控制系统流量的控制方法应满足下面要求；必须保证活性碳得到净化，恢复其活性。对空燃比和操纵性带来影响要小。常见的有下面两种方法：变流量净化方式。净化空气流量与发动机的进气量成比例。利用空气滤清器入口的气流速度或空气滤滤芯的压降来控制净化流量，发动机进气量越多则入口处的流速越高，真空度越大，吸入的净化空气越多。内燃机构造与原理课程第十二章 内燃机污染与控制第四节 汽油蒸发控制系统）两级式净化方式：当发动机在怠速和低速、小负荷下运转时，在弹簧力作用下净化阀关闭，当节气门开度增加时，真空将作用于净化阀膜片，使其开启，增加净化流量。在正常情况下，一般控制系统只在闭环操作时允许碳罐净化，因为反馈系统可以消除净化系统对空燃比的影响，而在开环控制模式，如冷机怠速、暖机、加减速、大负荷情况则一般不允许碳罐净化。内燃机构造与原理课程第十二章 内燃机污染与控制THE END&Thank YOU！