交通与环境
燃烧系统的设计
降低ε意味着加大了燃烧室容积，使S/V也下降，还使壁
面温度和排气温度有所提高，有利于HC排放量降低。
降低 ε ，使燃烧室容积Vc上升，残余废气增多，降低了
最高燃烧温度，从而NOx的排放也有所减少。
降低 ε 对排气净化有利，但与提高热效率存在矛盾。压
缩比越低，热效率越低，其燃料消耗就越高。
点火系统的改进
提高点火能量主要措施有：
1
2 3
增大极间电压，极间电压一般为10～ 20kV，目前最高的有35V； 增大火花赛间隙，如由0.8mm增大 至1.1mm； 延长放电时间等。
交通与环境
点火系统的改进
3
采用电子点火系统
电子控制点火系统可以通过计算机系统 对发动机的工况进行判断，调整点火时间和点 火能量，在保证发动机的动力性能的前提下， 降低油耗，减少排放。
3.改进点火系统
七项措施
5.采用电子控制 燃油喷射新技术 7.采用综合控制的 发动机管理系统
交通与环境
二．废气再循环
思考： NOx的生成条件？
温度：随着高温的形
成，NO平衡浓度也高， 生成速度也加快
NOx的 生成机理
氧的浓度：在氧
气不足的条件下， 即使温度高，NO的 生成也被抑制
滞留时间：因为NO的生成反应比燃
Burn）是指能燃用空燃
比为18∶1或更稀
（A/F≥18：1）的混合
气的汽油机。
汽油机排放与空燃比的关系
交通与环境
稀薄燃烧系统
缺陷： • 空燃比过大（A/F>18），HC会因混合气 过稀使燃烧不够完全而排放量大增； • 汽油机燃烧效率最高的经济空燃比为A/F＝ 16.6。大于此值，点火不顺，且HC增加。
交通与环境
燃烧系统的设计
3
燃烧室的激冷区－－减少其面积 激冷区是指燃烧室中有两个以上冷表面 所形成的狭窄空间（如挤气间隙区），它能 阻止火焰向内传播（淬冷）。 激冷区大小对HC和CO排放有直接影响， 减少其面积，可以使燃料燃烧更充分，从而 减少HC的排放。
交通与环境
燃烧系统的设计
4
缸内气流运动
燃烧室内气流也是影响发动机排放HC和NOx的
1
概念
所谓机内净化技术，是指从发动机有害
污染物的生成机理及影响因素出发，通过对 发动机进行调整或改进，达到控制燃烧，减 少和抑制污染物生成的各种技术。
交通与环境
机内净化技术简介
2
主要措施
1.采用废气再循环技术（EGR）
2.改进发动机的燃烧室结 构，优化燃烧系统设计 4.改进燃料供给系统，调 制混合气和控制空燃比 6.积极开发分层充气及均 质稀燃的新型燃烧系统
烧反应慢，需要长的气体停留时间
交通与环境
二．废气再循环
1
原理及系统基本构成 所谓废气再循环：就是将一部分发动机排
气引入汽缸内重新燃烧，利用发动机含氧量低
和热容量大的特点，降低汽缸内氧气含量和最
高燃烧温度，从而降低NOx生成量的方法，简称
EGR(Exhaust Gas Recirculation)。
能利用各种传感器检测发动机的 转速、冷却水温度、进气管真空度和 废气成分等参数的各种状态，经微机 的判断、计算，来改变喷油量和点火
提前角，使发动机在不同工况下均能
得到合适空燃比的混合气，实现最大 限度的节油和净化排气，并提高发动
机的动力性。
交通与环境
七．稀薄燃烧系统
1
稀薄燃烧系统 稀薄燃烧（Lean
点火系统的改进
改进途径主要有：
减小点
火提前角
途径
提高点 火能量 采用电子 点火系统
交通与环境
点火系统的改进
1
减小点火提前角 －即延迟点火时刻 点火的时刻是用点火提前角来表示的。
所谓点火提前角是指从火花塞电极间跳火开 始，到活塞运行至上止点时的这一段时间内曲 轴转过的角度。 点火提前角的大小直接影响到气缸内最高 燃烧压力到达的时刻。
交通与环境
点火系统的改进
2
提高点火能量 点火能量是指发动机火花塞电极之间高压 放电的能量，是系统次级高压放电时作用在 火花塞电极之间随时间的电压与电流的乘积 对时间的积分。 提高点火能量，可以提高混合气着火的可 靠性，扩大混合气的着火界限，是改善燃烧 过程、降低油耗和HC排放的一项重要措施。
交通与环境
2005年9月4日
2005年9月4日 北京交通大学交通运输学院
第十一讲 机动车机内机外净化技术
黄爱玲 北京交通大学交通运输学院
本讲学习要求
掌握交通环境治理技术保障体系的一个
方面：机动车机内机外净化技术。 重点掌握机动车机内机外净化技术的主 要内容和对排放污染改善的原理。
交通与环境
目 录
交通与环境
二次空气喷射
采用空气泵的空 气喷射系统
方 式
利用排气压力 将空气导入的脉 冲空气喷射系统
使用时必须根据发动机的工况进行控制。
交通与环境
二．热反应器
基于高排气温度、足够的氧气及增加排 气停留时间能促使HC和CO在排气系统中高度 氧化的原理设计。是一种降低HC、CO排放的 后处理装臵。 它由壳体、外筒和内筒三层壁构成。 安装在发动机排气道的出口处，一般与 二次空气喷射一起使用，净化效率达50％以 上。但对NOX无净化效果。
交通与环境
机动车机外净化技术分类
第一类：排气后处理净化技术 第二类：非排气污染物净化技术
交通与环境
第一类：排气后处理净化技术
所谓后处理净化，是对已经排出发动机 燃烧室而尚未排到大气中去的废气，在排 气系统中作进一步净化处理。
交通与环境
一．二次空气喷射
二次空气喷射就是指将新鲜的空气喷 射到排气门附近，使高温废气和空气混合， 使没有充分燃烧的HC、CO进一步燃烧，降低 污染排放的方法。 可以使排气污染下降到50％。 能降低HC、CO的排放，在混合气较浓时 效果尤其明显。
交通与环境
燃料供给系统的改进
2
调整和改进化油器
化油器是利用吸入空 气流的动能来实现汽油雾 化的装臵。 作用是在发动机任何 工况下，都能配臵不同浓 度和相应数量的混合气， 以保证发动机正常工作。
交通与环境
燃料供给系统的改进
主要措施：
1
化油器的调整
2
化油器产品质量的提高和改进 新式化油器的采用
3
交通与环境
③在暖机过程中，一般也不进行EGR。 ④在高负荷、高速或油门全开时，不进行EGR或减
少EGR率。
⑤随着负荷的增加，EGR率应增加到允许的限度。 ⑥EGR对NOx排放和油耗的影响还受到空燃比、点
火提前角等因素的影响。
交通与环境
三．燃烧系统的设计
1 燃烧室形状－－尽可能紧凑 要求：燃烧室面积和容积的比S/V要小，即 尽可能紧凑；火花塞尽可能布臵在燃烧室中 央，以缩短火焰传播距离。
交通与环境
废气再循环
2
EGR量对发动机性能的影响 废气混入的多少用EGR率表示： 废气还流量
EGR率 ＝
×100％
废气还流量 ＋ 进气量
交通与环境
废气再循环
（1）随着EGR率增加：
① NOx有较大幅度的下降。
②HC排放和油耗ge增加。 ③烟度增加。
不同EGR率对油耗ge和排放的影响
（2）EGR过小，NOx排放 达不到法规要求，易产 生爆燃和发动机过热等 现象。
交通与环境
三．后燃法
后燃法是指在排气管中安装点火装臵， 使排气中的HC和CO燃烧，从而达到净化尾气 的目的。
后燃法不仅结构复杂而且要增加燃料消
耗，浪费能源，因此很少采用。
交通与环境
四．催化净化装置
催化净化装臵是一种内部装有催化剂的 装臵，安装在发动机的排气管中，通过催化 剂的用，将HC、CO氧化成H2O、CO2，并将 NOx还原生成N2，以减少尾气排放的装臵。
交通与环境
废气再循环
由此可见，EGR是以降低发动机的工作效 率、动力性和燃油经济性为代价，来减少NOx 排放的。因此，EGR的量必须控制在一定范围
内。
交通与环境
废气再循环
3
EGR率控制要求
（1）对于汽油机而言：
当EGR率>10％而< 20%时， 燃油消耗量基本不增加； 当EGR率＝20%时，NOx浓度下降 60%～70%，油耗上升只有3%； 当EGR率>20％时，发动机燃烧不稳定，工作粗暴，HC将增加10％。
交通与环境
稀薄燃烧系统
2
分层进气――实现稀薄燃烧的关键技术 采用由浓至稀的分层进气燃烧方式。
通过缸内空气的运动，在火花塞周围形成
易于点火的浓混合气，混合比达12：1左右， 外层逐渐稀薄。这样，混合气空燃比最大值均 在18以上。
交通与环境
八．采用综合控制的发动机管理系统
在电控燃油喷射和电控点火 系统的基础上，发展了综合控制
重要因素。
提高缸内混合气的涡流和湍流程度，HC的排放就 得到减少。 在一定程度上抑制了NOx的生成。
交通与环境
四．点火系统的改进
点火系统是点燃式内燃 机的重要组成部分。
通过对点火时间、点火 能量的控制，可以控制燃料 燃烧的时间、温度以及燃料 燃烧的效率，从而对减少尾 气污染有很大作用。
交通与环境
交通与环境
点火系统的改进
延迟点火对燃烧过程的影响 Φ――曲轴转角；p――缸内压力
交通与环境
点火系统的改进
NOx：由于燃气的最高温度与压力大致成
正比下降，可使NOx生成量减少。

HC：由于HC反应的有效温度时间加长，使
HC排放量降低。

CO：在全负荷工况下，当λ>0.95时，点