内燃机排放 PPT课件

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国际排放标准
如欧洲、美国和日本的排放标准 ，规定了内燃机废气和颗粒物的 排放限制。
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03
国内排放标准
法规监管
各国根据自身情况制定的内燃机 排放标准，如中国的国IV、国V 标准。
各国政府制定相关法规，对内燃 机的生产和销售进行监管，以确 保其符合排放标准。
03
内燃机排放控制技术
燃油喷射控制技术
内燃机是一种将燃料与空气混合并点 燃，利用产生的热能推动机械运转的 装置。其工作原理是通过燃烧产生的 高温高压气体推动活塞或转子等机构 运动，从而对外输出机械功。在长期 的发展过程中，内燃机的技术不断得 到改进和完善，但其排放问题一直备 受关注。
05
内燃机排放控制实践案 例
某品牌汽车内燃机排放控制实践
燃烧冲程
燃料与空气混合后 燃烧，产生高温高 压气体。
排气冲程
排除燃烧后的废气 ，为下一次循环做 准备。
内燃机种类与特点
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汽油机
使用汽油作为燃料，转速 高，适合于汽车、摩托车 等高速运转的场合。
柴油机
使用柴油作为燃料，压缩 比高，转速低，适合于重 型机械、船舶等低速运转 的场合。
燃气轮机
使用燃气作为动力，具有 较高的热效率和较轻的重 量，常用于飞机、船舶等 高速运转的场合。
04
未来内燃机排放控制技 术展望
未来内燃机排放控制技术展望
内燃机是一种将燃料燃烧产生的热# 内燃机原理、内燃机的排放与控制
内燃机是一种将将临近燃料词典的燃 烧产物作为工质，利用其产生的燃气 来推动活塞或转子等机构运转，对外 输出机械功的装置。内燃机按照工作 循环可分为四行程和二行程两种类型 ，其中四行程内燃机包括吸气、压缩 、做功和排气四个行程，而二行程内 燃# 内燃机原理与内燃机的排放与控 制

活塞离曲轴中心最小 距离的位置称为下止点。
注意：在上、下止点时， 活塞的运动方向改变， 同时它的速度等于零。
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3、行程s(stroke)：
上止点与下止点间的距离称为活塞 行程s。由图1—3可见，活塞行程s等于曲 柄半径r的两倍，即: S=2r
4、气缸工作容积V h ：在一个气缸中，活
塞从上止点到下止点所扫过的容积称为
发展迅速。
柴油机采用电子技术优化控制喷油规律及喷 油量，控制预混合燃烧和扩散燃烧部分的燃油量， 提高柴油机的功率。
废气再循环(EGR)是汽油机和柴油机降低NOx 排放的有效措施。电控EGR可保证在各种工况下实 现最佳的EGR率。
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2、采用增压技术
3、汽油机稀燃—速燃技术：
稀燃可提高汽油机经济性和降低排放， 提高压缩比。
精品课件
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二、内燃机的优缺点
（一）内燃机的优点：
1、热效率高；热效率高，即燃油消耗率低， 经济性好,尤其是柴油机，它是热效率最高 的热机，最高有效热效率巳达46％。
2、功率范围广；单机功率可从零点几千瓦 到上万千瓦，故适用范围大。
3、结构紧凑、质量轻、比质量较小、
便于移动。
4、起动迅速、操作简便，并能在起动后
的倍数，它对内燃机的性能有重要影响。
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二、总体构造
四冲程汽油机 :
主要由下列机构和系统组成：曲柄连 杆机构、配气机构、供给系、点火系、润 滑系、冷却系和起动装置。
1、曲柄连杆机构
曲柄连杆机构的主要机件是：气缸体、气 缸盖、活塞、连杆、带有飞轮的曲轴和曲轴箱。 曲柄连杆机构是内燃机的基本机构。在燃油燃 烧时，活塞承受气体膨胀的压力，并通过连杆 使曲轴旋转，将活塞的往复直线运动变为曲轴 的旋转运动而输出动力。

新课教学 二、汽油机
1.构造：重点是“火花塞” 2.工作过程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程 3. 1个工作循环包括 4个冲程，活塞往复运动2次，曲轴转 动2周，飞轮转动2周，对外做功1次。
新课教学
归纳小结
吸气
一 压缩 个 循 环 做功
排气
燃料燃烧1次 4个冲程 活塞往复2次 飞轮和曲轴转动2周 对外做功1次
讨论交流
中国古代的火箭
人类飞行史上的先驱者——万户
讨论交流
我国制造的“长征”系列运载火箭
课堂例题
例1．如图所示，给试管里的水加热，水沸腾后，水蒸气推动橡
皮塞冲出试管口，这个过程与选项四冲程汽油机工作示意
图中，哪一个冲程的能量转化过程是相同的（
）。
【答案】C
课堂例题
例2．如图是四冲程汽油机工作循环中的一个冲程，下列关于
新课教学
• 结构 • 吸气冲程 • 压缩冲程 • 做功冲程 • 排气冲程 • 连续工作
2、压缩冲程 进气门和排气门都关闭， 活塞向上运动，燃料混合 物被压缩，压强增大，温 度升高。
新课教学
• 结构 • 吸气冲程 • 压缩冲程 • 做功冲程 • 排气冲程 • 连续工作
3、做功冲程 在压缩冲程未尾，火花塞 产生电火花，使燃料猛烈 燃烧，产生高温高压的燃 气。高温高压燃气推动活 塞向下运动，并通过连杆 带动曲轴转动。
新课教学
• 结构 • 吸气冲程 • 压缩冲程 • 做功冲程 • 排气冲程 • 连续工作
4、排气冲程 进气门关闭，排气门 打开，活塞向上运动， 把废气排出气缸。
新课教学
• 结构 • 吸气冲程 • 压缩冲程 • 做功冲程 • 排气冲程 • 连续工作
汽油机比较轻巧，噪音 较低，常用在汽车、飞 机和小型农业机械（如 插秧机、机动喷雾器） 上面。

知识点 2 汽油机
内燃机的分类 分为汽油机和柴油机两大类
使用汽油作为燃料的 叫汽油机。
使用柴油作为燃料的 叫柴油机。
知2－导
感悟新知
1. 结构及各部件的作用
知2－讲
活学巧记 结合汽油机各部件在能量
转换过程中的作用，理解掌握 各部件。
感悟新知
部件 进气阀、进气道
火花塞 活塞 排气阀、排气道 连杆、飞轮、曲轴
8 【淮安淮安区期中】自然界水循环的过程中，需要放 出热量的是( C ) A．雨水汇入江河流向大海 B．积雪熔化成水汇入江河 C．云中小水滴变成小冰晶 D．海洋中水蒸发升上天空
夯实基础·逐点练
3 和平是每一个人的梦想．“铸剑为犁”的过程中，先 后发生的物态变化是___熔__化___和___凝__固___．
感悟新知
知2－讲
能量转 无能量转 机械能→ 内能→ 无能量转
化情况
化
内能 机械能
化Leabharlann 飞轮转 动情况转动半圈 转动半圈 转动半圈 转动半圈
感悟新知
知2－练
例2 汽车奔驰，列车飞驰，舰船劈波斩浪，飞机凌空穿云。人们日
行千里的愿望已成现实，这些都与热机密不可分。 （1）关于内燃机，下列说法中不正确的是（ C）
感悟新知
2. 工作过程
示意图
一个工作循环
知3－讲
感悟新知
知3－讲
气缸 内气
体情 况
吸_气气积_空_入缸体增_气_内体大_，空塞气升强内气压体高增能被缩温，大增活，度压，加
喷油嘴向气缸内
喷出雾状柴油， 进行__压__燃__式____ 点火，柴油爆发
性燃烧，高温高 压气体迅速膨胀, 带动曲轴转动，
由于惯性， 飞轮继续带 动活塞运动， 挤压气缸内 废气

污染物浓度 废气中各种污染物的含量，如CO、HC、NOx等， 通常以ppm或mg/m³为单位。
3
噪声水平
内燃机运转时产生的噪声强度，通常以分贝（dB） 为单位。
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优化设计策略
提高压缩比 通过提高发动机的压缩比，增加燃烧 室温度和压力，提高热效率。
优化燃烧室形状
改进燃烧室形状，使燃料与空气混合 更充分，提高燃烧效率。
降低排放和噪音
提高燃油利用率和动力性 能
喷油器设计和控制策略是 关键
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涡轮增压技术
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04
利用废气驱动涡机功率
改善燃油经济性和排放 性能
涡轮增压器与发动机的 匹配和优化是重点
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可变气门正时技术
根据发动机工况调整气门开闭时机 降低泵气损失，提高燃油经济性
分类
根据燃料种类和着火方式的不同， 内燃机可分为汽油机、柴油机和气 体燃料发动机等。
4
发展历程及现状
发展历程
内燃机的发展经历了外燃机向内燃机 的转变，以及多次技术革新和改进， 如燃油直喷技术、缸内直喷技术、涡 轮增压技术等。
现状
内燃机已成为现代交通运输、工业生产、 农业机械等领域的主要动力来源，同时 也在不断地进行技术升级和改进，以提 高效率、减少污染。
定期检查和更换火花塞和点火线圈，以确保 点火系统正常工作，提高燃烧效率。
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故障诊断与排除方法
发动机启动困难 检查点火系统、燃油系统和气缸压力，
找出启动困难的原因并进行修复。
发动机异响 检查气门间隙、曲轴轴承和连杆轴承 等部件，找出异响的原因并进行修复。
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利于减少有害排放物生成的预处理。
机后处理－对内燃机有害排放物在进入大气前所 作的处理，以进一步降低排气中有害成分的含量。
机内净化－从有害排放物的源头着手，采取降低 排气有害成分的有效措施。
二、机内净化的主要途径
内燃机自身性能的改善对排放的控制十分重要。 机内净化涉及内容较多，这里，只能介绍一些机 内净化的要点，更全面的内容可参阅有关文献和书籍。
2）还原催化反应器
利用排气中的CO、HC和H2等作为还原剂，使 NOx完全还原。
催化剂有：金属氧化物、贵金属。
3）三效催化反应器
目前，常采用双床催化反应器同时对HC、CO和 NOx三种有害排放物进行处理：
需要提高空燃比的控制精度，使其尽可能地维持 在理论空燃比为中心的非常狭窄的范围内。
为了获得三元催化转化器所要求的空燃比，必须 借助氧传感器送来的反馈信号，对空燃比进行反馈控 制。
在燃烧高温期，燃烧室空气中的氧和氮化合形成。
4、微粒
微粒是指空气中分散的液态或固态物质，其粒度在分子级， 包括气溶胶、烟、尘、雾和炭烟等。
气溶胶是悬浮于空气中的固态微粒，其直径一般小于1μm； 烟是指小于1 μm的固体微粒； 尘是指大于10 μm的固体微粒迅速沉降而形成； 雾是液体微粒，其直径可达100 μm； 炭烟是指极细的可集成一串的微粒，粒径0.1～10 μm（2.5） 。 一般肉眼可分辨的微粒直径在100μm以上。 炭烟是在高温和缺氧的条件下生成的。
大气环境质量 标准GB3095－96把大气环境质量 标准分为三级：
一级标准指为保护自然生态和人群健康，在长期 接触情况下，不发生任何危害及影响的空气质量要求；
二级标准指为保护人群健康和城市、乡村动植物 在长期和短期接触情况下，不发生伤害的空气质量要 求；

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增压技术在内燃机中应用
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增压方式
常见的增压方式有机械增 压、涡轮增压和复合增压 等。
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增压原理
通过提高进气压力，增加 发动机的进气量，从而提 高发动机的功率和扭矩。
增压效果
增压技术可以显著提高发 动机的功率密度和燃油经 济性，但也会增加发动机 的复杂性和成本。
空气供给系统
包括空气滤清器、进气管等， 负责为内燃机提供清洁的空气
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混合气形成装置
如化油器或电子控制喷油装置 ，用于将空气和燃油按一定比
例混合形成可燃混合气
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润滑与冷却系统
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润滑系统
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冷却系统
包括机油泵、机油滤清器、机油冷却器等，负责为内燃机各部件提供 润滑和冷却，减少磨损和摩擦热
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排放异常
燃油燃烧不充分、点火系统故 障、三元催化器失效等。
异响和振动
曲轴轴承磨损、气门间隙过大 、点火系统故障等。
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故障诊断方法和步骤
初步检查
观察故障现象，了解故 障发生时的环境和条件
。
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仪器检测
使用故障诊断仪等检测 设备，读取故障码和数
据流。
系统分析
部件检查
根据故障现象和检测结 果，分析可能的原因和
保证发动机内部清洁，延长发动机使用寿命 。
定期检查点火系统
保证点火系统正常工作，提高发动机燃烧效 率。
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定期检查空气滤清器
防止空气滤清器堵塞，保证发动机进气顺畅 。
定期检查排放系统
保证排放系统畅通，减少环境污染。

只需看打开了哪个气门。
◆识别做功冲程与压缩冲程，在确定两个气门都关闭的
前提下，只需看活塞的运动方向。活塞向上运动为压
缩冲程，活塞向下运动为做功冲程。
◆做功冲程的最明显标志是火花塞点火。
感悟新知
知2－练
例2 [中考·邵阳] 如图2 是四冲程汽油机其中一个冲程的 工作示意图，它表示的是( ) A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程 D. 排气冲程
2. 活塞式内燃机的工作原理 汽油、柴油等燃料与空气混合， 如果遇到火花或遇到高温达到着火点，就会发生燃烧。 在活塞式内燃机里，这样的燃烧是在汽缸内进行的。汽 缸内的每次燃烧，都会生成高温高压的燃气，推动活塞 做功，而活塞通过连杆、曲轴与飞轮相连，从而使活塞 的移动带动飞轮转动。
感悟新知
知1－讲
3. 活塞式内燃机的种类 常见的活塞式内燃机有汽油机和柴 油机两种，以汽油为燃料的是汽油机，以柴油为燃料的 是柴油机。
感悟新知
知3－练
解析：柴油机和汽油机都属于内燃机，工作过程中， 汽油机吸入的是空气和汽油的混合物，柴油机吸入的 是空气，故A 错误；
特别提醒 汽油机和柴油机都属于内燃机，但它们
的结构、吸气冲程时吸入的工作物质、压缩 冲程时的压缩程度及点火方式等都有所不同。
感悟新知
知3－练
汽油机是通过火花塞点火的，而柴油机是压燃式点火 的，故B 错误；燃料在汽缸内猛烈燃烧，燃料热值保 持不变，故C 错误；压缩冲程中，活塞压缩气体，对 气体做功，气体的内能变大，故D 正确。
感悟新知
总结归纳 火箭发动机也是热机的一种，其工作原理是：
知4－讲
课堂小结
常见的活塞 式内燃机
内燃机
柴油机 汽油机
结构 工作过程 相同点和不同点

SCR
Oxidation
Catalyst4N2
+ 2CO2 + 4DH2POF (Diesel Particulate Filter)
稀NO 催化还原器（LNC） FBC CSF CDPF X Off-Board/Replace Engine Management
FBC Type Concent.
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4HC + 3O2 2CO2 + 2H2O 2CO + O2 2CO2
Oxidation Catalyst (O) 4NH3 + 3O2 2N2 + 6H2O
Hydrolysis Catalyst (H) (NH2)2CO + H2O 2NH3 + CO2
第五节 排放法规
一、排放测试规范 二、取样系统 三、测量技术简介 四、排放限值
壁流陶瓷捕集器的进一步研究——增加捕集容量、延长再生周期
过流式微粒捕集原理__减小捕集量，延长使用时间
连续再生
Inlet
Sect发ion动机排气
Catalyst Section
Pt催化剂
Filter Section
DPF
Outlet Section
净化后排气
C+NO2→CO2+N2 NO+O2→NO2 C+O2→CO2
一、汽油机三效催化转化器
1、催化反应机理 2、催化转化器的结构 3、催化转化器的工作特性 4、车用三效催化剂的要求 5、汽油机排气后处理之未来
1、催化反应机理 H2O
HC CO2
CO N2
NOx
CO HC NOx TWYCO2 H2O N2

可靠性、耐久性及维修性
可靠性定义及评价指标
可靠性表示内燃机在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。常用的可靠性评价指 标有平均故障间隔时间(MTBF)、故障率等。
耐久性试验方法及影响因素
耐久性表示内燃机在长期使用过程中的抗磨损和抗疲劳能力。耐久性试验通常包括台架试 验和道路试验，影响因素包括设计、材料、工艺、使用条件等。
维修性设计原则及实施方法
维修性表示内燃机在发生故障后易于进行维修和保养的能力。维修性设计原则包括简化结 构、提高零部件通用性和互换性、采用快速维修技术等。实施方法包括模块化设计、易损 件快速更换等。
CHAPTER 03
汽油机技术特点与发展趋势
汽油机技术特点分析
高效能
轻便
汽油机具有较高的热效率和机械效率，使 得其整体效率较高。
润滑与冷却系统
机油泵
将机油从油底壳中抽出，供给到各润 滑部位。
机油滤清器
过滤机油中的杂质，保证机油清洁。
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散热器
通过冷却液循环将热量从内燃机中带 走，实现冷却效果。
节温器
控制冷却液循环路径，实现内燃机在 不同温度下的正常工作。
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水泵
驱动冷却液循环流动。
CHAPTER 02
内燃机性能参数及评价指标
高效燃烧技术
改进燃烧室设计、优化点火系统等手段提高燃烧 效率，减少污染物排放。
余热回收技术
利用内燃机余热进行发电或供暖，提高能源利用 效率。
企业如何应对环保法规挑战
加强技术研发
投入更多资源进行内燃机绿色制造技术的研 发和创新。
强化供应链管理
与供应商合作，确保零部件和材料符合环保 要求。

中国机动车排放法规的实施 – 全国范围
新认证车型
+ OBD (M1类汽油车） + OBD ( 其他轻型车)
国1
国2
国3
国4
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
国1
国2
国3
国4
在生产车型
+ OBD ( 其他轻型车) + OBD (M1类汽油车）
排放测量 ＨＣ用加热型氢火焰离子分析仪（ＨＦＩＤ）
灵敏度高，可测量到痕量级 工作原理
排放测量
微粒测量
微粒的定义：柴油机微粒是指从温度低于５２℃的稀释排 气中采集的沉积在聚四氟乙烯处理过的玻璃纤维滤纸上 的所有物质 微粒粒度分析 排气可见污染物测量（消光式烟度计） 稀释取样系统 （１）全流稀释取样系统 （２）分流稀释取样系统
欧洲机动车排放法规的发展
1970 70/220/EEC
1984 83/351/EEC
引入催化转换器 1992 欧1 91Байду номын сангаас441/EEC
1996 欧2 94/12/EC
2000 欧3 98/69/EC
2005 欧 4
98/69/E C
车载故障诊断系统 (OBD)
OBD系 统 的 作 用 是 用 来 检 验 与 排 放 相 关 的 动 力 总 成 系 统 的 故 障 : • 这些故障涵盖发动机、废气后处理系统和传动系统 • 对发动机的每一个起停工作过程进行监控
我国的排放法规 Ｅ ＴＣ排放测试循环
主要影响 PM/NOx排放 PM排放, 除NOx PM排放, NOx生
发动机工作性能