汽车内燃机与排放的复习重点

第一章：1.API,AQI的概念；（理解）①API是空气污染指数，根据国家空气质量标准制定，用来表示空气污染状况。②空气质量指数(AQI)是定量描述空气质量状况的无量纲指数。利用空气质量指数可以直观地评价大气环境质量状况并指导空气污染的控制和管理。2.光化学烟雾的形成机理；（理解）光化学烟雾的形成：根据氮氧化物和碳氢化合物的转化过程，只要大气中存在三个条件：强烈的太阳光+碳氢化合物+氮氧化合物时，就会由光化学反应引发一系列的化学过程，产生一些氧化性很强的物质，如臭氧O3、过氧酰基硝酸盐PAN，硝酸HNO3，过氧化氢H2O2等二次污染物，该过程实际就是光化学烟雾的形成过程。第二章：3.车用汽油机未燃HC生成机理；（掌握）1、多种原因造成的不完全燃烧（氧化）；2、燃烧室壁面的淬熄效应；3、燃烧过程中的狭隙效应；（燃烧室中存在的狭窄缝隙）4、燃烧室壁面润滑油膜和多孔性积碳的吸附和解吸作用。5、HC的后期氧化4.NOX生成的三个因素；（掌握）（1）温度高温时，NO的平衡浓度高，生成速率也大。在氧充足时，温度是影响NO生成的重要因素。（高温）。（2）氧的浓度。在高温条件下，氧的浓度是影响NO生成的重要因素。在氧浓度低时，即使温度高，NO的生成也收到抑制。（富氧）。（3）反应滞留时间。由于NO的生成反应比燃烧反应慢得多，所以即使在高温下，如果反应停留时间短，NO的生成量也会受到限制。(缸内滞留时间)5.影响排放污染物生成的因素（理解）汽油机：1.混合气含量和质量。2.点火提前角。3.运转参数（1）汽油机转速（2）汽油机负荷（3）汽油机冷却水及燃烧时壁面温度（4）排气背压（5）积炭。4.燃烧室面容比：降低燃烧室面容比，可降低HC排放量5.环境：进气温度、大气压力、大气湿度的影响（1）进气温度（2）大气压力（3）大气湿度柴油机：1.过量空气系数。2.进气涡流。3.增压3.转速和负荷。4.喷油参数（1）喷油提前角（2）喷油压力（3）喷油规律。第三章：6.影响汽油机燃烧的因素（理解）1.影响滞燃期的长短的因素（1）点火时刻气缸内气体的压力和温度（2）残余废气量（3）气缸内混合气运动状态（4）火花能量（5）过量空气系数2.影响主燃期的因素（1）火焰传播速度（2）火花塞位置（一般布置在燃烧室中央。还可以布置双火花塞。为避免爆震，可在温度较高的排气门附近布置火花塞，避免火焰未到达前燃烧）（3）燃烧室型式（配合火花塞位置，保证放热速率先缓后急）（4）点火提前角（点火提前角增加时，Pmax增加。最好在不同工况和使用条件下实时调整）3.影响后燃期的因素（1）火焰前锋过后未燃燃料（放出的热量不能有效利用，排温升高，甚至烧坏催化剂）（2）附着在气缸壁上未燃混合气层燃料（是汽油机HC的主要排放来源）（3）燃烧产物高温热解的复合反应放热（燃烧产物热裂解为H2，O2及CO等在温度下降后重新燃烧）7.机内净化与机外净化的概念（理解）机内净化技术：是指在保证发动机工作性能的前提下，从有害排放区的生成机理及影响因素出发，以改进发动机的燃烧过程为核心，来达到减少和一直污染物生成的各种技术。机外净化（后处理净化）：将净化装置串接在发动机的排气系统中，在废气排入大气前，利用净化装置在排气系统中对其进行处理，以减少排入大气的有害成分。8.汽油机机内净化的主要措施（理解）（1）汽油喷射电控系统（传感器检测，微机计算与控制）（2）低排放燃烧技术（稀薄燃烧，分层燃烧和直喷）（3）废气再循环技术（降低氧的浓度，减少NOX的生成）（4）涡轮增压中冷技术（提高动力性和高原适应性，减少CO、HC和NOX的排放）（5）多气门技术（增加换气流通面积，降低CO和HC的排放）（6）可变进气系统（可变进气歧管长度和截面积，可变气升程和正时，解决发动机不同转速和负荷的性能要求，降低CO和HC的排放）9.点火系统的控制（理解）P42在点火系统中，ECU不仅可以产生一个点或信号，而且可以对点或信号的位置（决定点火时刻）和通电时间（决定初级回路闭合角的大小）进行控制。1.点火正时的控制：（1）起动时的点火正时的控制（2）正常运行时的点火正时控制2.通电时间的控制3.爆燃的控制ppt：（1）火花越弱，出现失火的机会就越多，而失火将会生成大量的未燃HC。（2）点火提前角对燃油消耗率和有害排放物的影响。10.怠速排放控制（理解）P46（1）提高怠速转速（可使混合气形成和燃烧均获得改善，这是由于可燃混合气在进气管中的运动速度增加和提高充气效率和减少残余废气的稀释度的结果。）（2）高能点火对HC排放的作用（①增大了初始火核半径，有助于提高燃烧速率和减小循环变动；②降低了混合气较稀时的失火概率，使发动机可燃用稍稀的混合气，从而减小了HC的排放。）（3）气门重叠角对排放量的影响（在发动机怠速状态的进气行程开始时，进排气门同时开启，进气管和气缸内存在较大的真空度，进气管内的一部分废气便被吸乳器刚与新鲜空气混合）11.汽油机直喷技术的优点（掌握）及缺点（理解）优点：（1）可以实现分层稀燃技术，低负荷的空燃比可以提高到40以上，其经济性能具有明显的改善；（2）由于喷入缸内的油滴主要从缸内的空气吸热而非壁面吸热，降低了缸内温度，增加了整机的抗爆性，可采用较高的压缩比（ε=12~14），从而有助于提高循环的理论效率，使缸内直喷汽油机在保持动力性指标时具有很好的燃油经济性。（3）因进气充量温度较低，所以具有较高的充气效率；（4）在低负荷时无需关闭节气门来限制进气量，可以采用像柴油机一样的质调节方式，避免了换气过程中的泵气损失。（5）因汽油直接喷入气缸内，提高了瞬态响应能力，即具有良好的加速性能；（6）冷起动性能好。这是因为直喷时油气混合主要依靠喷雾和缸内空气运动，与冷起动时低温的关系不大，勿需过量供油；（7）冷起动时未燃碳氢（UBHC）排放少，这主要是由于GDI不会在进气道表面形成油膜。缺点：a.中小负荷下未燃HC排放较多。b.NOx的排放。c.GDI汽油机的微粒排放在低负荷、过渡工况和冷起动的情况下要高于传统的进气道喷射汽油机，但仍比柴油机要低一个到几个数量级。12.废气再循环（掌握）废气再循环（EGR）,是针对有害气体(NO等)设置的排气净化装置.它的主要作用是：使排出的一部分废气再循环回到进气歧管，与混合气一起进入燃烧室以增加混合气的热容量,降低燃烧时的最高温度,从而减少NOx的生成量，最终减少对大气的污染。（废气混入的多少）13.分层燃烧和HCCI燃烧的概念（掌握）分层燃烧：将燃烧室设计成特殊的形状，使进入燃烧室的燃气混合气形成涡流，并且使火花塞周围的混合气浓一些，是离火花塞较远的混合气稀一些，这样有利于火花塞周围混合气的迅速燃烧，并可带动较远处较稀混合气的燃烧。HCCI燃烧：均质压燃式燃烧方式，是均匀的可燃混合气在气缸内被压缩直至自行点火燃烧的方式。14.增压对排放的影响（掌握）1.对一氧化碳的影响。采用增压后，可供燃烧的空气增多，并且增压发动机大多数工况负荷较大，发动机的缸内温度能保证燃料更充分燃烧，CO排放可进一步降低。2.对碳氢化合物的影响。增压时，由于进气密度增加，可以改善油束的形成、提高燃油雾化质量，减少沉积于燃烧室壁面上的燃油，HC减少；增压还使发动机燃烧整个循环的平均介质温度升高，氧化反应速率大，未燃HC排放降低。3.对氮氧化物的影响。氮氧化物的主要成分NO的生成取决于氧的浓度、温度及反应时间等。降低NO的措施是以降低火焰温度、氧浓度及高温下停留时间为目标。如果只简单采用增压措施，会因为过量空气系数增大和燃烧温度的升高而导致NOx排放增加。第四章15.三效催化转化器的概念（掌握）三元催化转化器是目前应用最多的废气后处理技术。当发动机工作时，废气经排气管进入三效催化转化器，将废气中对环境有害的气体转变成对环境无害的二氧化碳和水。16.催化剂的种类（理解）1.铑（Rh）：铑是三效催化剂中控制氮氧化物的主要成分，这种高活性与其能有效地分解NO分子有关。在催化转化器中，铑的典型用量是0.18~0.3g。2.铂（Pt）：铂在三效催化剂中的主要作用是转化一氧化碳和碳氢化合物。铂在三效催化剂中的典型用量为1.5~2.5g。3.钯（Pd）：同铂一样，主要起催化一氧化碳和碳氢化合物的氧化反应的作用。4.助催化剂（稀土元素）：助催化剂是指加到催化剂中另一些物质，本身不具有活性或活性很小的物质，但能改变催化剂的部分性质，从而使催化剂的活性、选择性、抗毒性或稳定性得以改善。常见的稀土元素包括铈、镧、钡等，它们具有稳定的氧化态%100EGR返回废气量进气量返回废气量率17.三元催化转化效率（理解）汽车发动机排出的废气在三效催化器中进行催化反应后，其有害污染物浓度得到不同程度的降低。η(i)—排气污染物i在催化器中的转化效率；cii—排气污染物i在催化器进口处的浓度或体积分数；coi—排污染物i在催化器出口处的浓度或体积分数18.空燃比对三效催化转化剂转化效率的影响（理解）转化效率随α或Фa的变化称为催化器的空燃比特性。三元催化器在不同空燃比时的转换效率如图所示，只有在理论空燃比附近的被叫做“窗口”的狭窄空燃比范围，才能使三种成分同时获得较高的净化效率。19.三效催化剂的劣化机理（掌握）1.热失活是指催化剂由于长时间工作在850℃以上的高温环境中，涂层组织发生相变、载体烧熔塌陷、贵金属间发生反应、贵金属氧化及其氧化物与载体发生反应而导致催化剂中氧化铝载体的比表面积急剧减小、催化剂活性降低的现象。2.化学中毒是指一些毒性化学物吸附在催化剂表面上并不易脱附，导致废气中的有害气体不能接近催化剂进行化学反应，使催化转化器对有害排放物的转换效率降低的现象。1)铅中毒2)硫中毒3)磷中毒3.机械老化（损伤）是指催化剂及其载体在外界激励负荷的冲击、振动乃至共振的作用下产生磨损甚至破碎的现象.4.结焦与堵塞是指含碳物沉积而堵塞细孔并破坏表面结构。第五章20.影响柴油机燃烧过程的因素（理解）1.运转因素对燃烧过程的影响（1）喷油提前角(↑，喷油时的压力温度都不高，滞燃期延长，速燃期的压力升高率增大，工作粗暴↑；喷油过迟，后燃严重)（2）转速(↑，油气混合改善)（3）负荷(↑，缸内温度上升，缩短了滞燃期，燃烧柔和，但会导致喷油持续时间延长，后燃会增加。而且会增加不完全燃烧，引起排放增加。如冷启动或怠速的工况，噪声大)（4）冷却强度的影响（冷却水或空气的温度增加，滞燃期缩短，工作柔和。但不宜过高）2.结构因素对燃烧过程的影响（1）压缩比（↑，压缩终点的压力温度较高，滞燃期缩短，燃烧柔和）（2）喷油压力（↑，雾化改善，缩短滞燃期，燃烧柔和，降低PM排放）（3）喷油规律（通过燃油分量影响燃烧过程）（4）燃烧室形式（影响混合气形成，空气涡流与壁面传热）（5）空气涡流（↑，促进空气对燃油的传热，加速挥发和混合，碳烟生成减少，缩短滞燃期，所需空气量减少，发动机紧凑。但过高，壁面散热和流动损失增加）21.柴油机机内净化的主要技术措施（理解）技术对策实施方法主要控制对象燃烧室设计设计参数优化、新型燃烧方式NOX、微粒喷油规律改进预喷射、多段喷射NOX进排气系统可变进气涡流、多气门微粒增压技术增压、增压中冷、可变几何参数增压微粒废气再循环EGR、中冷EGRNOX%100)()()()(iiioiiiccc高压喷射电控高压油泵、共轨系统、泵喷嘴微粒22.喷油规律的优化（理解）“初期缓慢，中期急速，后期快断”(可降低柴油机的排放)1.初期喷油速率不能太高，是为了减少在滞燃期内形成的可燃混合气量，降低初期燃烧速率，以降低最高燃烧温度和压力升高率，从而抑制NOx生成及降低燃烧噪声。2.喷油中期采用高喷油压力和高喷油速率以加速扩散燃烧速度，防止生成大量微粒和降低热效率。3.喷油后期要迅速结束喷射，以避免在低的喷油压力和喷油速率下使燃油雾化变差，导致燃烧不完全而使HC和微粒排放增加。4.预喷射也是一种实现柴油机初期缓慢燃烧的喷油方法。使得在着火延迟期内只能形成有限的可燃混合气量，只产生较弱的初期燃烧放热，并使随后的主喷射燃油的着火延迟期缩短，避免了一般直喷式柴