当前课程知识点：大气污染控制工程 > 第十一章 机动车污染控制 > 11-3 机动车排放控制技术 > 11-3-1
同学们好
在理解了内燃机的工作原理和污染物的生成机制后
我们将开始深入学习第三部分：机动车的排放控制技术
包括两小节的内容
降低污染物排放的发动机机内控制技术和尾气后处理净化技术
不断提高发动机的燃烧效率，减少污染物的排放
是发动机技术30多年来持续进步的主要推动力
这些技术包括：改进点火系统
采用闭环电子控制燃油喷射技术、废气再循环
增压和中冷技术、高压共轨电喷技术，等等
应用这些技术使得现代的发动机的污染物排放
比传统发动机减少了60-70%以上
一般发动机在压缩冲程结束前点火
可以得到最大的压缩比，最高的温度和压力
这儿给同学们介绍一个新的概念，点火提前角
从点火时刻起到活塞到达压缩上止点
这段时间内曲轴转过的角度称为点火提前角
这幅图展示了点火提前角对汽油机HC
NOX以及燃油消耗的影响
在α=1时，随着延迟点火，即点火提前角变小时
NOX和HC同时降低，但燃油消耗增加了
这时随着延迟点火，后燃加重，使得热效率变差
但延迟点火也导致排气温度上升
使得在排气行程及排气管中HC氧化反应加速
使最终排出的HC减少
NOX排放降低主要是由于
由于延迟点火导致上止点后燃烧的燃料增多
燃烧最高温度下降造成的
采用高能电子点火系统
加强了火花强度并延长了火花持续时间
从而加强了发动机的燃烧过程，可以有效的降低HC的排放
采用无触点式晶体管点火系统使用信号发生装置
代替传统的白金触电，克服了触电装置的缺点
同时还便于采用电子方式实现点火提前角的调整
最新的直接点火系统DIS取消了分电器
这一技术在上世纪80年代开始在轿车上推广应用
汽油喷射是将汽油直接喷入进气管或喷入气缸的供油方式
缸外汽油喷射分为单点喷射和多点喷射两种形式
单点喷射系统是将燃油喷入进气总管的节气门前
而多点喷射则是将燃油喷入每个气缸进气门前的进气道或进气岐管内
单点喷射系统成本低，但存在各缸燃油分配不均
冷机运转时燃油在进气管壁沉积而导致启动性欠佳等问题
多点喷射则不存在上诉的这种弊端，因而加速性能良好
动态反应灵敏，但成本相对较高，控制难度更大
由于上世纪80年代以来三效催化转化器的广泛使用
需要对汽油发动机的空燃比进行精确控制
闭环电子控制的汽油喷射系统正好适应了这一需求
通过安装在排气管上的氧传感器反馈的氧浓度信号
闭环控制系统可以将发动机的空燃比
控制在理论空燃比±1%的范围
由于汽油喷射发动机在所有工况下的动力性
经济性和排气净化性能均可进行优化控制
各项性能指标都已经大大超过传统的化油器汽车
客观的说，电控燃油喷射+三效催化转化器
是过去几十年来针对汽油车的最重要的排放控制技术
对污染物减排贡献非常大
下面我们学习一种新的技术，废气再循环EGR
这项技术在汽油车和柴油车上均有应用
主要用于控制NOX的排放
顾名思义
该技术将部分燃烧产物返流至进气管再吸入气缸参加燃烧
由于废气返流，减少了排气总量，稀释了进气
增加燃烧室内气体的热容量
降低了燃烧的最高温度和氧气的相对浓度
从而有效降低了NOX的生成量
必须指出的是，废气再循环会导致燃油经济性的下降
因此废气再循环的比例需要严格控制
这幅图给大家展示了废气再循环率对NOX排放量和燃油经济性的影响
对汽油机而言，废气再循环量一般在15-20%以内
超过这一范围，动力性和经济性将显著恶化
同时由于混合气过度稀释容易产生失火，使HC排放增加
对柴油机而言，其排气中氧含量相对汽油机要高得多
因而可以使得采用更大的废气再循环率，可以达25%-40%
但是，这虽然可以明显降低NOx
但由于进气加热作用和过量空气系数下降
在影响燃油经济性的同时，也容易造成碳烟排放的增加
因此，一项新技术的应用，我们不仅需要关注它的优点
对其可能产生的负面作用也需要高度的重视
要努力将其负面影响降至最低
增压和中冷技术是提高柴油机功率
燃油经济性以及降低污染物排放量的有效措施之一
增压技术最常见的是废气涡轮增压
即利用发动机排出的高温废气带动涡轮高速旋转
并驱动压气机使气缸进气充量提高
由于进气密度的大幅提高，柴油机功率可提高30-100%
燃油经济性也明显改善
CO、HC和碳烟的排放都有明显降低，如图所示
但是，柴油机采用进气涡轮增压后
由于进气温度较高，同时提高了最高燃烧温度
导致NOX排放增加
为解决这一问题，增压中冷技术应运而生
涡轮增压器将新鲜空气压缩至中段冷却器进行冷却
然后经进气歧管、进气门进入汽缸燃烧室
这可以有效降低进气温度，防止NOX排放性能的恶化
高压共轨电喷技术是一项新的发动机控制技术
在欧三及之后的柴油车上开始广泛应用
该技术是指在高压油泵、压力传感器
和电子控制单元组成的闭环系统中
将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式
它是由高压油泵将高压燃油输送到公共供油管
通过公共供油管内的油压实现精确控制
使高压油管压力大小与发动机的转速无关
从而可大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速变化的程度
高压共轨系统主要由高压油泵共轨腔及高压油管
喷油器、电控单元、各类传感器和执行器等五个部分组成
通过高压油泵上的压力调节电磁阀
可以根据发动机负荷状况
以及经济性和排放性的要求对共轨腔内的油压进行灵活调节
这尤其优化了发动机的低速性能
可显著降低颗粒物和HC等污染物的排放
以上几种典型的发动机机内控制技术就介绍到这儿
同学们，再见
-1-1 大气污染的定义和分类
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-第一章 绪论--1-1 大气污染的定义和分类
-1-2 大气污染物和排放源
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-第一章 绪论--1-2 大气污染物和排放源
-1-3 大气污染的影响
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-第一章 绪论--1-3 大气污染的影响
-1-4 大气污染防治法规及标准体系
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-第一章 绪论--1-4 大气污染防治法规及标准体系
-第一章 绪论--第一章 作业习题
-2-1 燃料的性质与分类
-第二章 燃烧与大气污染--2-1 燃料的性质与分类
-2-2 燃烧过程和计算
--燃烧过程和计算
-第二章 燃烧与大气污染--2-2 燃烧过程和计算
-2-3 硫氧化物的生成
--硫氧化物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--2-3 硫氧化物的生成
-2-4 氮氧化物的生成
--氮氧化物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--2-4 氮氧化物的生成
-2-5 颗粒物的生成
-2-5 颗粒物的生成--作业
-2-6 其他污染物的生成
--其他污染物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--2-6 其他污染物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--第二章 作业习题
-3-1 概述
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-第三章 大气污染气象学--3-1 概述
-3-2 大气的垂直结构
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-第三章 大气污染气象学--3-2 大气的垂直结构
-3-3 大气的热力过程
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-第三章 大气污染气象学--3-3 大气的热力过程
-3-4 大气稳定度与逆温
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-3-4 大气稳定度与逆温--作业
-3-5 大气的运动和风
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-第三章 大气污染气象学--3-5 大气的运动和风
-第三章 大气污染气象学--第三章 作业习题
-4-1 概述
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-第四章 大气污染浓度估算模式--4-1 概述
-4-2 点源扩散的高斯模式
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-第四章 大气污染浓度估算模式--4-2 点源扩散的高斯模式
-4-3 特殊气象和地形条件下的高斯扩散模式（选修）
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-第四章--4-3 特殊气象和地形条件下的高斯扩散模式（选修）
-4-4 点源扩散浓度的估算
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-第四章 大气污染浓度估算模式--4-4 点源扩散浓度的估算
-4-5 线源和面源扩散模式（选修）
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-第四章--4-5 线源和面源扩散模式（选修）
-4-6 空气质量模型的研究进展
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-4-7 区域空气质量模型的应用案例（选修）
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-第四章--4-7 区域空气质量模型的应用案例（选修）
-第四章 大气污染浓度估算模式--第四章 作业习题
-5-1 粒径与粒径分布
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-1 粒径与粒径分布
-5-2 颗粒物的形貌特征
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-2 颗粒物的形貌特征
-5-3 化学组成和光学性质
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-5-3 化学组成和光学性质--作业
-5-4 粉尘的物理性质
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-4 粉尘的物理性质
-5-5 净化装置的性能
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-5 净化装置的性能
-5-6 流体阻力和颗粒的沉降
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-第五章--5-6 流体阻力和颗粒的沉降
-5-7 惯性碰撞、机械拦截和扩散（选修）
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-5-7 惯性碰撞、机械拦截和扩散（选修）--作业
-第五章 颗粒污染物控制技术基础--第5章 作业习题
-6-1 重力沉降室
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-第六章 除尘装置--6-1 重力沉降室
-6-2 旋风除尘器
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-6-2 旋风除尘器--作业
-6-3 电晕放电和粒子荷电（选修）
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-6-3 电晕放电和粒子荷电（选修）--作业
-6-4 荷电颗粒的运动和捕集
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-第六章 除尘装置--6-4 荷电颗粒的运动和捕集
-6-5 电除尘器的结构和设计
--Video
-第六章 除尘装置--6-5 电除尘器的结构和设计
-6-6 袋式除尘器的工作原理
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-6-6 袋式除尘器的工作原理--作业
-6-7 袋式除尘器的压力损失和清灰（选修）
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-第六章--6-7 袋式除尘器的压力损失和清灰（选修）
-6-8 袋式除尘器的设计和应用
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-6-8 袋式除尘器的设计和应用--作业
-6-9 湿式除尘器的工作原理
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-第六章 除尘装置--6-9 湿式除尘器的工作原理
-6-10 文丘里洗涤器（选修）
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-第六章 除尘装置--6-10 文丘里洗涤器（选修）
-6-11 除尘器的选择与发展
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-6-11 除尘器的选择与发展--作业
-第六章 除尘装置--第六章 作业习题
-期中测试--期中测试
-7-1 物理吸收传质计算
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-第七章 --7-1 物理吸收传质计算
-7-2 化学吸收传质计算
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-7-2 化学吸收传质计算--作业
-7-3 吸收设备和工艺
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-7-3 吸收设备和工艺--作业
-7-4 气体吸附原理与速率
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-7-4 气体吸附原理与速率--作业
-7-5 吸附设备与工艺
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-7-5 吸附设备与工艺--作业
-7-6 吸附器的设计计算
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-第七章 --7-6 吸附器的设计计算
-7-7 催化原理
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-7-7 催化原理--作业
-7-8 气固催化反应动力学
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-7-8 气固催化反应动力学--作业
-7-9 气固相催化反应器的设计
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-7-9 气固相催化反应器的设计--作业
-第七章 气态污染物控制技术基础（选修）--第七章 作业习题
-8-1 概述
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-8-1 概述--作业
-8-2 燃烧前燃料脱硫
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-第八章 硫氧化物控制技术--8-2 燃烧前燃料脱硫
-8-3 流化床燃烧脱硫
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-8-3 流化床燃烧脱硫--作业
-8-4 高浓度二氧化硫回收
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-8-4 高浓度二氧化硫回收--作业
-8-5 石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术
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-第八章 --8-5 石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术
-8-6 氧化镁湿法烟气脱硫技术（选修）
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-8-6 氧化镁湿法烟气脱硫技术（选修）--作业
-8-7 海水烟气脱硫技术（选修）
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-8-7 海水烟气脱硫技术（选修）--作业
-8-8 湿式氨法烟气脱硫技术（选修）
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-8-8 湿式氨法烟气脱硫技术（选修）--作业
-8-9 喷雾干燥法烟气脱硫技术（选修）
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-8-9 喷雾干燥法烟气脱硫技术（选修）--作业
-8-10 循环流化床干法烟气脱硫
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-8-10 循环流化床干法烟气脱硫--作业
-8-11 烟气脱硫技术的综合比较
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-8-11 烟气脱硫技术的综合比较--作业
-8-12 二氧化硫控制策略（访谈）（选修）
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--参考链接
-第八章 硫氧化物控制技术--第八章 作业习题
-9-1 概述
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-9-1 概述--作业
-9-2 低氮氧化物燃烧技术
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-第九章 固定源氮氧化物控制技术--9-2 低氮氧化物燃烧技术
-9-3 选择性催化还原技术
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-第九章 固定源氮氧化物控制技术--9-3 选择性催化还原技术
-9-4 选择性非催化还原技术
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-第九章--9-4 选择性非催化还原技术
-9-5 SNCR-SCR联合烟气脱硝技术（选修）
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-9-5 SNCR-SCR联合烟气脱硝技术（选修）--作业
-9-6 烟气同时脱硫脱硝技术（选修）
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-9-6 烟气同时脱硫脱硝技术（选修）--作业
-9-7 固定源氮氧化物控制技术评价
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-9-7 固定源氮氧化物控制技术评价--作业
-9-8 超低排放技术访谈
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-第九章 固定源氮氧化物控制技术--第九章作业习题
-10-1 概述
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-10-1 概述--作业
-10-2 蒸气压及蒸发
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-第十章 挥发性有机物控制技术--10-2 蒸气压及蒸发
-10-3 VOCs污染预防
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-第十章 挥发性有机物控制技术--10-3 VOCs污染预防
-10-4 冷凝法控制VOCs污染
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-10-4 冷凝法控制VOCs污染--作业
-10-5 燃烧法控制VOCs污染
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-第十章--10-5 燃烧法控制VOCs污染
-10-6 生物法控制VOCs污染（选修）
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-10-6 生物法控制VOCs污染（选修）--作业
-第十章 挥发性有机物控制技术--第十章作业习题
-11-1 机动车污染概述
--11-1-1
--11-1-2
--11-1-3
-11-1 机动车污染概述--作业
-11-2 内燃机工作原理和污染物生成机制
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--11-2-2
-第十一章--11-2 内燃机工作原理和污染物生成机制
-11-3 机动车排放控制技术
--11-3-1
--11-3-2
-第十一章 机动车污染控制--11-3 机动车排放控制技术
-11-4 先进车辆技术和清洁替代燃料技术
--11-4-1
--11-4-2
-第十一章--11-4 先进车辆技术和清洁替代燃料技术
-11-5 交通规划与交通管理（选修）
--11-5
-11-5 交通规划与交通管理（选修）--作业
-第十一章 机动车污染控制--第十一章作业习题
-12-1 全球气候变化与温室效应
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-12-1 全球气候变化与温室效应--作业
-12-2 气候变化的应对措施
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-12-2 气候变化的应对措施--作业
-12-3 臭氧层破坏问题
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-12-4 臭氧层破坏的应对措施
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-第十二章 全球性大气环境问题--第十二章作业习题
-Lecture 01
--Video
-Lecture 02
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-Conversation
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-附加：--Exercise
