編輯推薦
《現代汽車排放控製技術》注重以學生為本:站在學生的角度、根據學生的知識麵和理解能力來編寫,考慮學生的學習認知過程,通過不同的工程案例或者示例深入淺齣進行講解,緊緊抓住學生專業學習的動力點,鍛煉和提高學生獲取知識的能力。
注重人文知識與科技知識的結閤:
以人文知識講解的手法來闡述科技知識.在講解知識點的同時.設置閱讀材料闆塊介紹相關的人文知識,增強教材的可讀性,同時提高學生的人文素質。
注重實踐教學和情景教學:
書中配備大量實景圖和實物圈,並輔以示意圖進行介紹,通過模型化的教學案例介紹具體工程實踐中的相關知識技能,強化實際操作訓練,加深對理論知識的理解;設計有豐富的題型,在鞏固知識技能的同時啓發創新思維。
注重知識技能的實用性和有效性:
以學生就業所需專業知識和操作技能為一眼點,緊跟最新的技術發展和技術應用,在理論知識夠用的有提下,著重講解應用型人纔培養所需的技能,突齣實用性和可操作性。
內容簡介
隨著汽車排放標準的日益嚴格,排放控製技術也不斷發展。《現代汽車排放控製技術》從汽車排放汙染物的生成機理講起,由淺入深、循序漸進地介紹排放控製技術手段的發展和演變。第1章至第3章主要介紹汽車排放汙染物生成機理和影響因素、汽車排放控製技術的發展和思路,第4章介紹低排放燃料及汽車新能源,第5章至第7章分彆介紹低汙染汽油車和柴油車的排放控製手段,第8章介紹在用車的排放控製方法,第9章分析排放測試的方法,附錄介紹國內外汽車排放標準的發展。
《現代汽車排放控製技術》可作為高等院校應用型本科學生的教材,也可作為工程技術人員和管理人員的自學讀本和培訓教材。
目錄
第1章 概述
1.1 環境保護與汽車
1.2 我國主要城市大氣汙染狀況
1.3 汽車排放汙染物及其危害
1.3.1 CO的危害
1.3.2 NO和HC的危害
1.3.3 光化學煙霧的危害
1.3.4 微粒的危害
1.3.5 非常規排放物的危害
1.3.6 C02排放
本章小結
習題
第2章 汽車排放汙染物的生成機理和影響因素
2.1 汽油車排放汙染物的形成機理及其影響因素
2.1.1 汽油機排放汙染物的形成機理
2.1.2 影響汽油機汙染物排放的因素
2.2 柴油車排放汙染物形成機理及其影響因素
2.2.1 柴油機排放汙染物的形成機理
2.2.2 影響柴油機汙染物排放的因素
本章小結
刊題
第3章 汽車發動機排放控製技術
3.1 汽車發動機的排放特性
3.1.1 汽油機的排放特性
3.1.2 柴油機的排放特性4l
3.1.3 影響發動機排放特性的因素
3.2 發動機各係統與排放汙染物的關係
3.2.1 發動機各係統對排放汙染物的影響
3.2.2 解決排放汙染物的方法
3.3 提高汽車排放特性的措施
3.3.1 提高汽車排放特性的思路
3.3.2 提高汽車排放特性的方法
3.3.3 我國正在進行的有關汽車排放控製的方法
3.4 汽車排放控製係統的演變過程5
本章小結
習題
第4章 低排放燃料及汽車新能源
4.1 車用燃料及其來源
4.2 傳統石油燃料的改善
4.2.1 改善石油燃料的重要性
4.2.2 汽油品質提高的方法
4.2.3 柴油品質提高的方法
4.3 含氧燃料對排放的影響
4.3.1 醇類燃料
4.3.2 生物柴油
4.3.3 二甲醚
4.4 氣體燃料(液化石油氣、壓縮天然氣、沼氣)
4.4.1 液化石油氣
4.4.2 壓縮天然氣
4.4.3 沼氣
4.5 氫燃料
4.6 混閤動力汽車
4.6.1 混閤動力技術發展現狀
4.6.2 混閤動力汽車的分類
4.6.3 混閤動力汽車麵臨三大挑戰
4.7 電動汽車
4.7.1 純電動汽車
4.7.2 燃料電池汽車
本章小結
習題
第5章 低汙染車用汽油機排放控製技術
5.1 概述
5.1.1 汽油機的燃燒過程
5.1.2 影響汽油機燃燒的因素
5.1.3 汽油機排放控製的主要技術措施
5.2 麯軸箱排放控製
5.3 燃油蒸發控製
5.4 電控燃油噴射係統
5.4.1 典型電控燃油噴射係統的結構和工作原理
5.4.2 噴油量的控製
5.5 點火控製
5.5.1 點火提前角的控製
5.5.2 加大點火能量
5.6 燃燒係統的優化設計
5.6.1 緊湊的燃燒室形狀
5.6.2 改善缸內氣流運動
5.6.3 優化壓縮比
5.6.4 減少不參與燃燒的縫隙容積
5.7 新型燃燒係統
5.7.1 稀薄燃燒
5.7.2 分層燃燒
5.7.3 均質充量壓縮燃燒
5.8 進氣係統的改進
5.8.1 多氣門技術
5.8.2 進氣增壓
5.8.3 可變進氣係統
5.9 廢氣再循環
5.9.1 廢氣再循環的效果
5.9.2 廢氣再循環的控製策略
5.9.3 內部廢氣再循環
本章小結
習題
第6章 車用柴油機排放控製技術
6.1 概述
6.1.1 柴油機與汽油機排放控製技術的異同
6.1.2 柴油機排氣汙染控製的主要途徑
6.1.3 柴油機排放控製的對策技術
6.2 柴油燃燒係統技術
6.2.1 燃燒室的改進
6.2.2 新型燃燒方式——均質充量壓縮燃燒
6.3 柴油噴射係統技術
6.3.1 高壓噴射
6.3.2 閤理的噴油規律
6.3.3 低排放的噴油器
6.3.4 噴油正時
6.4 柴油機進排氣係統技術
6.4.1 多氣門技術
6.4.2 增壓與可變截麵渦輪增壓
6.5 廢氣再循環
6.5.1 廢氣再循環對排放和發動機性能的影響
6.5.2 廢氣再循環率的控製
6.5.3 柴油機廢氣再循環的缺點
6.5.4 柴油機廢氣再循環與汽油機廢氣再循環的區彆
6.5.5 廢氣再循環的發展趨勢
6.6 柴油機電控管理技術
本章小結
習題
第7章 汽車排放後處理技術
7.1 概述
7.2 汽油車排氣後處理技術
7.2.1 三元催化轉化器
7.2.2 稀薄燃燒NO催化轉化器
7.2.3 新型後處理技術
7.3 柴油機排放後處理技術
7.3.1 氧化催化轉化器.
7.3.2 微粒捕集器及其再生技術
7.3.3 選擇催化還原法
7.3.4 選擇非催化還原法
7.3.5 直接催化分解
7.3.6 四元催化轉化器
7.3.7 等離子體在柴油機排放
控製上的應用
本章小結
習題
第8章 在用車的排放控製和診斷係統
8.1 在用車的排放控製對策
8.1.1 在用車的檢查維護製度
8.1.2 在用車的排放控製對策
8.2 隨車診斷係統
8.2.1 隨車診斷係統的概述
8.2.2 隨車診斷係統監測主要內容
8.2.3 隨車診斷係統在我國的應用
8.2.4 未來的隨車診斷係統技術
8.3 在用車的工況法檢測
8.3.1 美國汽車排放檢測的工況法
8.3.2 日本汽車排放檢測的工況法
8.3.3 歐盟汽車排放檢測的工況法
8.3.4 我國汽車排放檢測的簡易工況法
本章小結
習題
第9章 汽車排放測試
9.1 我國汽車排放測試方法
9.1.1 新車型式核準和一緻性檢測方法
9.1.2 在用車定期排放測試方法
9.1.3 在用車道路行駛排放檢測——遙感檢測法
9.2 汽車排放測試係統
9.2.1 汽車排放測試係統原理
9.2.2 取樣係統
9.3 汽車排放汙染物測試
9.3.1 汽車排放汙染物測試原理
9.3.2 汽車排放測試常用檢測儀器
9.4 新型汽車檢測設備
9.4..1 對檢測設備的要求
9.4.2 ASM檢測係統
9.4.3 汽車排放總質量分析係統
9.5 汽油車非排氣汙染物的測量與分析
9.5.1 麯軸箱排放物
9.5.2 蒸發排放物
本章小結
習題
附錄 國內外汽車排放標準的發展
參考文獻
精彩書摘
4)燃燒室中沉積物的影響
發動機運行一段時間後,會在燃燒室壁麵、活塞頂、進排氣門上形成沉積物,例如用含鉛或其他金屬添加劑的汽油時形成的金屬氧化物或用過濃混閤氣時形成的含碳沉積物。眾所周知,它們會增加未燃HC的排放量。清除沉積物,可立即使HC排放齣現短暫的下降。
沉積物的作用機理相當復雜。它們像潤滑油膜那樣對可燃混閤氣中的HC起吸附和解吸作用,但沉積物的多孔結構和固液多相性質可能使作用機理進一步復雜化。縫隙中如有沉積物應能減少可燃混閤氣的擠入量,從而降低HC排放;但它們同時減小縫隙的尺寸促進淬熄,從而又可能增加HC的排放量。研究錶明,因這種機理産生的占HC總排放量的10%左右。
5)體積淬熄
在發動機的某些運轉工況下,在火焰前鋒麵到達燃燒室壁麵前,燃燒室中的火焰就可能熄滅,這是産生未燃HC排放的一個來源。如果燃燒室中壓力和溫度下降太快,火焰就可能熄滅。在發動機冷起動和暖機工況下,因發動機溫度較低,燃油霧化較差,蒸發緩慢,油氣混閤變差,導緻燃燒變慢或不穩定,火焰易熄滅。發動機怠速或小負荷運轉時,轉速低,殘餘廢氣量大,或者排氣再循環率(EGR率)過大或混閤氣太稀,都會使滯燃期延長,燃燒品質劣化。即使在穩態工況下發動機調整正確,在加、減速等瞬態工況下也可能發生火焰的大體積淬熄。
發動機缺火錶現為因某些循環根本未點燃,而直接把進氣時吸入汽缸的可燃混閤氣原封不動地送到排氣管,造成未燃HC排放脈衝性急劇增加。所以點火係統的可靠性對減少HC排放是至關重要的。在燃燒室中安裝兩個火花塞,不僅可以加速燃燒過程,改善發動機動力性和經濟性,而且有可能在燃燒睏難(例如用大比例的EGR以降低NO;排放)的情況下避免不規則地齣現無燃燒的缺火循環。
6)HC的後期氧化
錯過發動機燃燒過程的HC,並不完全原封不動地排放到大氣中。當HC被“凍結”在淬熄層、縫隙區、潤滑油膜和沉積物中之後,會重新擴散到高溫的已燃氣主流中並很快被氧化,至少是部分氧化。如果有氧可用(例如在的稀混閤氣下運轉時),HC的氧化很容易進行。根據碳氫化閤物氣相氧化總量反應動力學,為瞭在氣相完成碳氫化閤物的氧化反應,需要在600~C(這是排氣門處常見的溫度)下至少停留50ms。所以,排放的HC是未燃的燃油及其部分氧化産物的混閤物,而前者大約要占總量的40%。碳氫化閤物也在排氣管路中被氧化,占離開汽缸HC的百分之幾到40%。發動機産生最高排氣溫度的混閤氣,高轉速、遲點火、大負荷等)和最長停留時間(低轉速)的運轉工況,此時HC排放降低得最多。推遲點火提高排氣時已燃氣的溫度,從而有利於HC的後期氧化。促進這種後期氧化的另一途徑是降低排氣係統的熱損失,如增大排氣管橫斷麵積,對壁麵進行絕熱處理(例如用陶瓷塗層)等。
……
前言/序言
隨著世界汽車保有量的增加,汽車排放汙染曰趨嚴重,掌握汽車排放控製技術無疑是治理排放汙染、改善大氣環境的前提條件。本書針對汽車排放汙染物的生成機理和影響因素、改善汽車排放特性的措施與技術、汽車排放汙染物檢測的方法和設備、在用車的排放控製、排放標準的發展等方麵做瞭詳細的介紹。通過學習,使學生能夠理解汽車排放汙染的來源和生成機理,掌握排放控製的技術方法,熟悉汽車排放檢測的原理和方法,瞭解汽車排放標準的發展方嚮。
本書主要內容包括:汽車排放汙染物的危害、汽車排放汙染物的生成機理和影響因素、汽車排放控製技術的策略和措施、低排放燃料和汽車新能源、低汙染汽車的機內淨化技術、汽車排放後處理技術、在用車的排放控製方法、汽車排放測試方法和國內外排放標準的發展狀況。
本書編寫的指導思想和追求的目標是:理論與實際相結閤,力求使內容具有新穎性、趣味性和實用性,使語言錶達通俗易懂,避免使用太多的專業詞匯。本書具有以下特點。
(1)注重體係,盡量全麵和客觀。對與汽車排放物相關的基本原理、檢測方法、排放標準、技術手段等方麵進行逐一描述,層層深入、邏輯性強。
(2)取材較新,努力反映當代最新汽車技術的研究成果,以適應排放控製技術的需要。
(3)內容精簡,突齣重點,通俗易懂,盡可能多地進行文字解釋、圖形說明和舉例分析,而不僅僅是原理分析。
(4)遵照認識規律,力求深入淺齣、層次分明。
本書由北京建築工程學院周慶輝擔任主編並統稿,哈爾濱理工大學王延福、河南農業大學李建偉擔任副主編。在編寫過程中,得到瞭中國農業大學紀威教授及北京建築工程學院王躍進教授、孫健民、劉永峰、田洪森和硃愛華等的幫助和指點,在此錶示感謝!
由於時間緊迫、內容繁多,加之篇幅受限,本書難免有疏漏和不足之處,懇請讀者批評指正,不勝感激。
現代汽車排放控製技術 (圖書內容簡介) 本書深入剖析瞭當代汽車尾氣排放控製領域的理論基礎、關鍵技術及其工程實踐。全書結構嚴謹,內容涵蓋瞭從排放源頭解析到末端淨化處理的完整技術鏈條,旨在為汽車工程、環境科學及相關領域的專業人士提供一份全麵、深入的參考資料。 第一部分:排放源頭與汙染物解析 本部分聚焦於現代內燃機工作過程中汙染物産生的機理與特性。 第一章:內燃機燃燒過程與汙染物生成 詳細闡述瞭汽油機和柴油機在不同工況下的燃燒特性,包括均質充量壓燃(HCCI)和分層燃燒等先進概念。重點解析瞭三種主要有害汙染物——氮氧化物(NOx)、未燃碳氫化閤物(UHC)和一氧化碳(CO)的生成化學動力學。闡述瞭燃燒溫度、空燃比(AFR)以及壓力對這些汙染物生成的影響。對於顆粒物(PM),特彆是柴油機中的煙度與粒徑分布,進行瞭細緻的化學和物理過程描述。 第二章:排放法規演進與全球標準 係統梳理瞭全球主要經濟體(如歐VI/VII、美國Tier 3/CARB、中國國六等)的排放法規演變曆程。分析瞭法規對不同汙染物限值的日趨嚴苛,以及對瞬態工況、冷啓動排放和耐久性要求的提升。討論瞭PEMS(便攜式排放測量係統)等實際道路排放測試方法對未來技術開發方嚮的導嚮作用。 第二部分:電控係統與燃燒優化 本部分側重於如何通過優化發動機的燃燒過程本身,從源頭上減少汙染物的産生。 第三章:先進的燃油噴射技術 全麵介紹瞭高壓共軌(Common Rail)、歧管噴射(PFI)以及缸內直噴(GDI)技術在汽油機和柴油機中的應用。重點探討瞭多段噴射策略(如預噴射、主噴射、後噴射)如何精確控製燃燒室內的溫度和壓力梯度,以在滿足動力性能的同時,有效抑製NOx和PM的生成。分析瞭噴油壓力、噴孔設計對霧化質量和混閤過程的影響。 第四章:空燃比的精確控製與稀薄燃燒 闡述瞭寬域氧傳感器(Wideband O2 Sensor)的工作原理及其在實現精確空燃比控製中的關鍵作用。詳細論述瞭如何利用先進的電控單元(ECU)算法,實現接近理論空燃比(λ=1)的精確控製,以最大化三元催化器的效率。同時,深入探討瞭稀薄燃燒技術(如分層稀薄燃燒)在降低CO和UHC方麵的潛力與挑戰,以及如何配閤選擇性催化還原(SCR)係統實現低油耗與低排放的平衡。 第五章:點火正時與內部再循環(EGR) 分析瞭點火正時(Timing Advance)對燃燒效率和汙染物排放的相互製約關係。詳細介紹瞭廢氣再循環(EGR)技術,包括低溫EGR(LT-EGR)和高壓/低壓EGR的係統布局。解釋瞭EGR如何通過降低局部燃燒溫度來有效抑製熱力學NOx的生成,以及在顆粒物控製方麵的協同作用。 第三部分:後處理係統核心技術 本部分是本書的核心,詳細介紹瞭將已生成汙染物轉化為無害物質的終端淨化技術。 第六章:三元催化轉化器(TWC)的原理與設計 深入剖析瞭三元催化劑的化學機理,包括氧化CO、UHC以及還原NOx的反應過程。詳述瞭催化劑的載體材料(如蜂窩陶瓷、金屬載體)、活性組分(Pt、Pd、Rh)的負載技術及優缺點。重點討論瞭催化劑“升溫”過程(Light-off Time)對冷啓動排放的重要性,以及如何通過二次空氣噴射和電加熱催化器等技術縮短升溫時間。 第七章:柴油機顆粒物控製技術(DPF與POC) 全麵介紹瞭柴油機顆粒捕集器(DPF)的結構、材料(如SiC、Cordierite)和工作原理。詳盡闡述瞭DPF的再生策略,包括被動再生、主動再生(如噴油策略調整、EGR中斷)和強製再生。同時,講解瞭氧化型催化轉化器(POC)在輔助DPF再生和氧化CO/UHC方麵的作用。 第八章:選擇性催化還原(SCR)係統 SCR技術是當前柴油機和高負荷汽油機控製NOx的主流技術。本章詳細介紹瞭SCR係統的組成:還原劑噴射係統(如尿素/柴油機尾氣處理液DEF)、反應器和SCR催化劑(如Cu-SSZ或Fe-ZSM-5分子篩催化劑)。分析瞭尿素溶液的熱解、氨氣生成過程,以及氨氣與NOx的還原反應動力學。探討瞭催化劑中毒、氨逃逸等實際運行中麵臨的挑戰及解決方案。 第九章:汽油機選擇性催化還原(GPF與NOx Trap) 針對汽油直噴發動機(GDI)帶來的顆粒物排放問題,詳細介紹瞭汽油機顆粒捕集器(GPF)的構造和再生方式,與DPF的異同點。對於早期的汽油機NOx控製,分析瞭泵吸式(Lean-NOx Trap, LNT)的工作循環:在富燃條件下儲存NOx,隨後通過短暫的富油衝刷進行還原。討論瞭LNT在催化劑壽命和性能穩定性方麵存在的局限性。 第四部分:係統集成與未來趨勢 本部分著眼於整車集成、診斷以及麵嚮未來的排放控製技術發展方嚮。 第十章:車載診斷係統(OBD)與排放監控 闡述瞭車載診斷係統(OBD-II/OBD-III)在實時監控排放控製係統健康狀態中的作用。介紹瞭關鍵的傳感器技術(如NOx傳感器、顆粒物質量傳感器PM/PN傳感器)和ECU的診斷算法。強調瞭如何通過OBD係統確保車輛在整個使用壽命內持續滿足排放標準。 第十一章:混閤動力與電動化對排放控製的影響 分析瞭串聯式、並聯式混閤動力係統的工作特性如何影響內燃機的工況點,以及這對後處理係統的熱管理提齣瞭何種新的要求。展望瞭燃料電池技術和純電動汽車(EV)在實現“零排放”目標中的關鍵地位,並探討瞭電池和電機技術對未來汽車能源結構轉型的驅動力。 第十二章:下一代排放控製技術展望 探討瞭未來可能突破的技術方嚮,包括非貴金屬催化劑的研發、更高效的低溫SCR催化劑、電催化技術在氣體淨化中的應用,以及智能傳感與主動控製在應對氣候變化和超低排放法規中的潛力。 本書旨在為讀者提供一個完整、係統、緊跟工程前沿的現代汽車排放控製技術知識框架。