發(fā)動(dòng)機(jī)排放控制技術(shù)與應(yīng)用分析論文(編輯修改稿)
2025-07-22 05:49 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 劑鈣生成的顆粒。 第4章 發(fā)動(dòng)機(jī)排放物生成的影響因素 點(diǎn)火提前角的影響點(diǎn)火提前角是指發(fā)動(dòng)機(jī)（汽油機(jī)）從點(diǎn)火時(shí)刻起到活塞到達(dá)壓縮上止點(diǎn)這段時(shí)間內(nèi)曲軸所轉(zhuǎn)過的角度。在一般情況下，點(diǎn)火提前角對(duì)的排放影響不大，但過分的推遲點(diǎn)火會(huì)使氧化不完全，從而增加了排放中的，但適度推遲點(diǎn)火可減小排放。實(shí)際上當(dāng)點(diǎn)火時(shí)間推遲時(shí)，為了保證輸出功率需要開大節(jié)氣門，這時(shí)排放明顯增加，但的含量會(huì)降低，主要是因?yàn)榕艢鉁囟鹊纳?，促進(jìn)了和的氧化。 發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度的影響 發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度會(huì)影響到氮氧化物排放，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)內(nèi)的溫度偏高時(shí)，會(huì)引起排量增多。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在有效冷卻后，可以使的排量降低15%。 燃油品質(zhì)的影響燃油品質(zhì)也是影響尾氣排放量的重要原因，燃油中存在硫、苯、烯等元素。通過降低汽油中某些元素的含量，可以有效地減少尾氣排放量。汽油中硫的含量直接影響到顆粒物的排放量。 我國(guó)的“車油不同步”一直是影響汽車排放控制的重要因素。使用符合國(guó)家第五階段標(biāo)準(zhǔn)的汽油和柴油，可以有效地將排放量降低10%，顆粒物和氮氧化物也可明顯地減少。只有進(jìn)一步提高燃油品質(zhì)，才能有效地減少相關(guān)污染物的排放量。 空燃比的影響空燃比，是指混合氣中空氣與燃油之間的質(zhì)量比，是發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的一個(gè)重要參數(shù)。各種燃料的理論空燃比是不相同的：。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，所形成的空燃比對(duì)尾氣排放具有一定的影響。當(dāng)空燃比小于理論空燃比時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗量較高，燃料燃燒也不完全，生成的、也多；當(dāng)空燃比大于理論空燃比時(shí)，燃燒效率最高，燃油的消耗量較少，但生成的偏多。 第5章 發(fā)動(dòng)機(jī)排放控制技術(shù) 三元催化轉(zhuǎn)換裝置 三元催化轉(zhuǎn)換裝置，是安裝在排氣系統(tǒng)中的一個(gè)重要裝置，可同時(shí)將排氣中的，和三大有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害物，故稱三元。它以排氣中的和作為還原劑，在高溫的條件下，把還原為氮?dú)猓ǎ┖脱鯕猓ǎ驮谶€原反應(yīng)中被氧化為和。三元催化轉(zhuǎn)換裝置主要由催化劑、載體、墊層和殼體等組成，如圖1和圖2所示。其中，催化劑主要由活性成分和催化助劑組成。常用主催化劑有鉑（Pt）、鈀（Pd）、銠（Rh）等貴金屬，價(jià)格昂貴。由于Pd易受Pb(鉛)的侵蝕，而Pt易受熱劣化，所以實(shí)際應(yīng)用中以Pt/Pd組合形式使用。載體部分主要是一塊蜂窩狀的陶瓷材料，載體的表面上覆蓋了一層起催化作用貴重金屬。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，尾氣經(jīng)排氣管進(jìn)入催化器，其中的氮氧化物與尾氣中的一氧化碳、氫氣等還原劑在催化作用下分解成氮?dú)夂脱鯕?，而碳?xì)浠衔锖鸵谎趸挤謩e與廢氣中殘存的氧氣及前一反應(yīng)生成的氧氣在催化作用下充分氧化，生成二氧化碳和水蒸汽。由于三元催化器中的載體為蜂窩結(jié)構(gòu)，增大了與廢氣的接觸面積，提高了催化效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比（空氣和燃料的比例）接近理論值時(shí)，轉(zhuǎn)化器可將90％的碳?xì)浠衔锖鸵谎趸技?0％的氮氧化物同時(shí)凈化掉，所以說，三元催化器是減少這些排放物的有效的方法。三元催化裝換裝置的可靠性很好，壽命長(zhǎng)，被廣泛應(yīng)用于本田、別克、現(xiàn)代等車型上。圖1 三元催化轉(zhuǎn)換裝置外觀圖圖2 三元催化裝換裝置結(jié)構(gòu)當(dāng)然，三元催化轉(zhuǎn)換器還可以和氧化轉(zhuǎn)換器相結(jié)合，達(dá)到二次凈化，使得效果更加明顯。 缸內(nèi)直噴技術(shù)缸內(nèi)直噴技術(shù)是近年來推廣的發(fā)動(dòng)機(jī)的新技術(shù)。傳統(tǒng)的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)是通過電腦采集凸輪位置以及發(fā)動(dòng)機(jī)各相關(guān)工況，從而控制噴油器將汽油噴入進(jìn)氣歧管。直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)采用類似于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的供油技術(shù)，通過一個(gè)活塞泵提供所需的100bar（1bar=105Pa）以上的壓力，將汽油提供給位于汽缸內(nèi)的電磁噴射器。之后通過電腦控制噴射器，將燃料在最恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間直接注入燃燒室，通過對(duì)燃燒室內(nèi)部形狀的設(shè)計(jì)，讓混合氣能產(chǎn)生較強(qiáng)的渦流，使空氣和汽油充分混合。然后使火花塞周圍區(qū)域能有較濃的混合氣，其他周邊區(qū)域有較稀的混合氣，保證在順利點(diǎn)火的情況下盡可能的實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒，這就是發(fā)動(dòng)機(jī)分層燃燒、缸內(nèi)直噴技術(shù)的精髓所在。發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)直噴技術(shù)最大地優(yōu)化了進(jìn)氣混合效率，使高效節(jié)油和大功率輸出不再矛盾。奧迪FSI（分層燃燒和缸內(nèi)直噴技術(shù)）增大了火花塞點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和輸出，同時(shí)增加了15%的經(jīng)濟(jì)性，為降低排放奠定了基礎(chǔ)。與常規(guī)的點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)相比，F(xiàn)SI可將燃油直接噴入燃燒室，不再需要節(jié)氣門，降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的熱損失，從而增大了輸出功率并降低了燃油消耗。具體地說，就是燃料分層噴射技術(shù)，它代表著今后發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展方向。 雙渦輪增壓技術(shù)雙渦輪增壓技術(shù)，就是采用2個(gè)相互獨(dú)立的渦輪增壓器的增壓系統(tǒng)。傳統(tǒng)的單渦輪增壓器在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速時(shí)有增壓滯后和動(dòng)力空擋的缺點(diǎn)，而區(qū)別于常見的單渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，雙渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)在2個(gè)渦輪增壓器的共同作用下，進(jìn)氣效率大幅提升，增壓效果更加顯著。由于使用了2個(gè)渦輪增壓器，雙渦輪增壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜，因此多用于直列6缸和V型發(fā)動(dòng)機(jī)上，而單渦輪增壓系統(tǒng)則多用于直列4缸發(fā)動(dòng)機(jī)上。2014年， TDIbiturbo雙渦輪增壓直噴發(fā)動(dòng)機(jī)。雙渦輪增壓器由一個(gè)大渦輪和一個(gè)小渦輪組成，低速時(shí)小渦輪運(yùn)轉(zhuǎn)，高速時(shí)大渦輪運(yùn)轉(zhuǎn)，從而獲得更多的進(jìn)氣量，他們是串聯(lián)或者并聯(lián)的。 TDI biturbo最大功率為180kW，峰值轉(zhuǎn)矩500Nm，與之搭配的是7速DSG變速器。搭載這款發(fā)動(dòng)機(jī)的全新車型0?100km/。大眾雙渦輪增壓器，在任何轉(zhuǎn)速下均可產(chǎn)生所需要的充氣壓力，性能比傳統(tǒng)的單渦輪增壓器大大提高，改善了發(fā)動(dòng)機(jī)的適應(yīng)性，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)也可以保證大功率的輸出。由于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣壓力始終處于最佳狀態(tài)，從而在整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)提高了燃燒效率，節(jié)約了燃油并改善了排放。由于雙渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)在車輛動(dòng)力性能提升和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度方面所表現(xiàn)出來的突出優(yōu)勢(shì)，目前，包括寶馬在內(nèi)的多家汽車廠商也都已經(jīng)在各自旗下的車型上采用了雙渦輪增壓的形式。但是，雙渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)并不能完全消除渦輪遲滯現(xiàn)象，畢竟，渦輪增壓器葉輪的慣性作用依然存在。只不過，我們僅是從雙渦輪增壓技術(shù)的角度出發(fā)來進(jìn)行分析，在實(shí)際使用中，雙渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)通常都裝備在
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