汽车排放及控制技术试题答案讲解Word文档格式.docx

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35.发动机工作进行废气再循环时，废气再循环量的多少可用EGR率来表示。

36.NOX是控制中的氧气与氮气在高温、富氧条件下形成的。

37．三元催化转换器正常起作用是以减少_HC、CO、NOX__的排放。

38.催化转换器是安装在排气支管___和__消声器___之间。

39.减少NOX最好的方法是_废气再循环技术__。

二、判断题

1.气缸内的温度越高，排出的NOX量越多。

（X）

2.催化转换器发生破裂、失效时也会造成发动机动力性下降。

（X）

3.燃烧的温度越低，氮氧化合物排出的就越多。

4.EGR系统会对发动机的性能造成一定的影响。

（√）

5.怠速时，CO的排放量最多，NOx最少。

（X）

6.加速时，HC排放量最少，NOx增加最显著（X）。

7.曲轴箱窜气的主要成份是HC和CO。

（√）

8.废气再循环的作用是减少HC、CO和NOx的排放量。

9.发动机温度过高不会损坏三元催化转换器。

10.空燃比反馈控制在各种电控发动机上都使用。

（√）

11、汽油机的稀燃技术虽能提高指示热效率但会引起氮氧化物排放的增加。

12、炭烟排放是汽油机的主要问题。

13、汽油机的怠速转速越低将导致CO和HC排放越高。

（√）

14、喷油提前角过大将导致柴油机工作粗暴,且氮氧化物增加。

15、适当减小点火提前角可降低汽油机氮氧化物的排放。

16、柴油机在采用增压技术时,当低增压时应采用定压增压系统，高增压时则宜采用脉冲涡轮增压系统。

17、催化剂化学中毒主要有铅中毒、硫中毒和磷中毒。

18、利用喷油规律,为提高柴油机的循环热效率,应增大其喷油持续角（X）

19、采用缸内直接喷射能降低氮氧化物的排放。

20、高速小负荷和低速大负荷时，柴油机单位油耗的微粒排放量均较大。

（X）

21、采用废气再循环能有效降低汽油发动机的NOx排放，因此EGR率越大越好。

22、提高怠速转速对于改善怠速排放是有利的。

23、对柴油机喷油规律进行改进主要目的是降低NOx的排放。

24、将喷油延迟，颗粒的排放量在各种工况下都会增加。

25、汽油机采用增压技术将受到压缩比的限制（√）

26、车用催化剂的催化反应属于多相催化过程。

27、点火延迟会使HC排放上升。

28、喷油定时的延迟是减少氮氧化物排放浓度的有效措施。

29、考虑到十六烷值对发动机燃烧的影响,当其值较高时可推迟喷油以降低氮氧化物的影响。

30.HC包括未燃烧和未完全燃烧的燃油、润滑油及其裂解产物和部分氧化雾。

31.NOX是燃烧过程中形成的多种氮氧化物，是由于混合气在高温、富氧下燃烧时产生的。

（√）

32.只有当混合气的空燃比保持稳定时，三元催化转换器的转换效率才能得到精确控制。

三、名词解释

1、EGR率：

废气混入的多少用EGR率表示，其定义为：

EGR率：

2、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。

3、废气涡轮增压：

利用汽油机排出的具有一定能量的废气进入涡轮并膨胀做功，废气涡轮的全部功率用于驱动与涡轮机同轴旋转的压气机，在压气机中将新鲜空气压缩后再送入气缸。

4、微粒捕集器再生：

除去微粒捕集器内沉积的微粒恢复微粒捕集器性能的过程。

5、缸内直喷：

将喷油器安装在燃烧室内，汽油直接喷入燃烧室，空气则通过进气门进入燃烧室与汽油混合成混合气被点燃做功。

6、分层燃烧：

要合理地组织气缸内的混合气分布，使在火花塞周围有较浓的混合气，而在燃烧室内的大部分区域具有很稀的混合气，这样可确保正常点火和燃烧，同时也扩展了稀燃失火极限，并可提高经济性，减少排放。

7、三元催化转化效率：

—排气污染物在催化器中的转化效率

—排气污染物在催化器进口处的浓度或体积分数

—排气污染物在催化器出口处的浓度或体积分数

9、机内净化：

从有害排放物的生成机理及影响因素出发，以改进汽油机燃烧过程为核心，达到减少和抑制污染物生成的各种技术。

10、二次空气法：

它通过向废气中吹进额外的空气，增加其氧气的含量。

这样可以使废气中未燃烧的有害物质CO和碳氢化合物在高温下再次燃烧。

11、被动再生系统：

利用柴油机排气自身的能量使微粒燃烧，达到再生捕集器的效果。

四、简答题（第5题12分，其余每题8分，共44分）

1、简述增压技术对柴油机排放的影响。

P87

答：

①、增压使CO排放进一步降低；

②、增压使HC的排放减小；

③、增压使NOX的排放增加；

④、增压使微粒的排放减少；

⑤、增压使CO2的排放减少。

2、试对柴油机EGR与汽油机EGR进行比较。

P85

①、各工况要求的最大EGR率不同；

②、EGR率不同；

③、柴油机进气管与排气管之间的压差较小，所以柴油机的废气再循环系统要比汽油及复杂。

3、汽油机在起动阶段出现较大的初始排放量的主要原因。

P31

在常温启动时汽油机的转速，进气系统和气缸温度较低，空气流动速度也低，汽油很难完全蒸发，较多的汽油沉积在进气系统和汽缸壁面上，形成油膜，导致汽油雾化差，混合气质量欠佳，燃油壁流现象严重，各缸混合气分配不均匀。

在低温下，汽油的饱和蒸气压力下降，难以形成在着火界限可燃的混合气，为了顺利启动，必须向汽油机提供很浓的混合气，浓混合气，低的压缩温度和壁面温度等，都使得燃烧不完全，CO和HC的排放浓度增加。

另一方面，启动时混合气的过浓及气体温度低，氧气缺乏使得NOx排放浓度低，但呈上升趋势，这可能是由于机体温度升高的造成的。

汽油机在热启动时由于其较常温启动时进气量少，混合气浓，CO排放的峰值高，HC排放低，同时热启动时发动机缸盖内混合气温度高于常温启动，NOx的排放在以后的时间都高于常温启动。

4、试述柴油机电控高压共轨系统的组成及其基本特点。

P81

组成：

主要由电控单元（ECU）、高压油泵、共轨管和高压油管、电控喷油器以及各种传感器和执行器等组成。

基本特点：

①共轨系统中的喷油压力柔性可调，对不同工况可确定所需的最佳喷射压力，从而优化柴油机综合性能。

②可独立地柔性控制喷油正时，配合高的喷射压力（120～200MPa），可将NOX和微粒排放同时控制在较小的数值范围内。

③柔性控制喷油速率，实现理想喷油规律，容易实现预喷射和多次喷射，既可降低柴油机NOX，又能保证优良的动力性和经济性。

④由电磁阀控制喷油，其控制精度较高，高压油路中不会出现气泡和残压为零的现象，因此在柴油机运转范围内，循环喷油量变动小，各缸供油不均匀性得到改善，从而减轻柴油机的粗暴并降低排放。

5、简述汽油机HC的生成机理。

P11

①、火焰在壁面淬冷；

②、润滑油膜对燃油蒸汽的吸附与解吸；

③、狭隙效应；

④、燃烧室内沉积物的影响；

⑤、体积淬熄；

⑥、碳氢化合物的后期氧化

6、汽油机机内净化的主要措施有哪些？

P34

①、大力推广汽油喷射电控系统；

②、改善点火系统；

③、积极开发分层充气及均质稀燃的新型燃烧系统；

④、选用结构紧凑和面容比较小的燃烧室；

⑤、采用废气再循环技术；

⑥、采用增压技术；

⑦、采用可变气门正时技术。

7、简述有利于柴油机排放的理想喷油规律。

P77

①、滞燃期内的初期喷油量控制了初期放热率，从而影响最高燃烧压力和最大压力升高率；

②、为了提高循环热效率，应尽量减小喷油持续角，并使放热中心接近上止点；

③、再喷油后期，喷油率应快速下降以避免燃烧拖延，造成烟度及耗油量的加大。

8、三效催化转化器的组成和催化反应机理是什么？

P92

它由壳体、垫层和催化剂组成。

其中，催化剂包括载体、涂层和活性组分

反应机理：

催化作用的核心是催化剂。

催化剂是一种能够改变化学反应达到平衡的速率而本身的质量和组成在化学反应前后保持不变的物质。

有催化剂参与的化学反应就称为催化反应。

化学动力学过程三个步骤的机理如下：

①吸附过程；

②表面反应过程；

③脱附过程

9、汽油机实现稀燃的具体技术措施有哪些?

P105

①运用可变涡轮控制系统，在部分负荷工况下，产生较强的涡流，得到高的输出转矩，在全负荷时，为了得到高的充气效率，保证高功率输出，要减小涡流强度甚至不用涡流

②采用结构紧凑的燃烧室，提高燃烧速率，减小热损失，并采用尽可能高的压缩比

③采用电控顺序喷射系统，扩展稀燃失火极限

④采用高精度空燃比控制系统，把NOx排放降到足够低的水平

⑤运用分层燃烧技术，在火花塞周围形成较浓混合气，使着火稳定

⑥采用废气再循环，使排气中的NOx进一步降低

10、试述催化剂的劣化机理。

P96

三效催化剂的劣化机理是一个非常复杂的物理、化学变化过程，除了与催化转化器的设计、制造、安装位置有关外，还与发动机燃烧状况、汽油和润滑油的品质及汽车运行工况等使用过程有着非常密切的关系。

影响催化剂寿命的因素主要有四类，即热失活、化学中毒、机械损伤以及催化剂结焦。

在催化剂的正常使用条件下，催化剂的劣化主要是由热失活和化学中毒造成的。

（1）热失活：

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面积急剧减小，催化剂活性降低的现象。

（2）化学中毒：

指一些毒性化学物质吸附在催化剂表面的活性中心不易脱附，导致尾气中的有害气体不能接近催化剂进行反应，是催化转化器对有害排放物的转化效率降低的现象

（3）机械损伤：

指催化剂及其载体在受到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）催化剂结焦：

发动机的不正常燃烧产生的炭烟沉积在催化剂上，导致催化剂被沉积物覆盖和堵塞，不能发挥其应有作用的现象

11三效催化器的匹配

（1）三效催化器与电控燃油喷射系统的匹配

（2）三效催化器与排气系统的匹配

（3）催化器与燃料及润滑油的匹配

第一章绪论

一名词解释和填空题

1）大气污染：

随着人类社会发展，人类活动或自然过程使得某些物质进入大气，当他们呈现足够的浓度，达到足够的时间，就可能危害到人体的舒适和健康，危害到生态环境的平衡

2）大气污染的一般分类：

局部污染、区域性污染、全球污染

3）大气污染源分为天然污染源和人为污染源。

4）汽车排放的主要污染物有CO、NOX、HC、光化学烟雾、微粒

二、论述汽车排放污染物的种类、特点和危害

1）一氧化碳：

无色无臭，有毒气体；

使血液输氧能力降低

2）碳氢化合物：

包括未燃和未完全燃烧的燃油、润滑油及其裂解产物和部分氧化物；

饱和烃危害不大，不饱和烃危害很大

3）氮氧化物：

是NO和NO2的总称，百分之九十五为NO；

NO无色无味，毒性不大，NO2是红棕色气体，对呼吸道强烈刺激，产生酸雨、烟雾。

4）光化学烟雾：

是排入大气氮氧化物和碳氢化合物受太阳紫外线作用产生的一种具有刺激性的浅蓝的烟雾，包含：

臭氧、醛类、硝酸酯类；

刺激眼睛和上呼吸到粘膜

5）微粒：

微粒越小，越不容易沉积，越容易深入肺部；

其次物化活性越高，加剧了生理效应的发生和发展。

第二章汽车排放污染物的生成机理和影响因素

1）可燃混合气均匀，CO排量几乎取决于可燃混合气的空燃比或过量空气系数

2）柴油机φa大，CO排放比汽油机低，由于柴油与空气混合不均匀，燃烧空间总存在局部缺氧和低温的地方，低负荷尽管φa很大，CO排放量反而上升。

3）影响CO生成的因素中：

进气温度、进气管真空度升高，CO排放量升高；

大气压力、怠速转速升高，CO排放量降低。

4）淬熄层：

火焰接近气缸壁，缸壁附近混合气温度低，使气缸壁薄薄的边界层内的温度降低到混合气自燃温度以下，导致火焰熄灭，边界层的混合气未燃烧或未完全燃烧直接进入排气形成未燃HC，此边界层成为淬熄层

5）体积淬熄：

发动机在在某些工况下，火焰前峰面到达燃烧室壁面之前，由于燃烧室压力和温度下降太快，可能使火焰熄灭

6）排气管HC氧化的条件：

管内有足够的氧气、排气温度高于600度、停留时间大于50ms

7）汽油机HC生成区主要在缸壁四周，排放峰值主要是排气门刚打开和排气过程结束

8）绝热温度：

混合气燃烧释放的全部热量减去因自身加热和组成变化所消耗的热量而达到的最高燃烧温度

9）柴油机微粒包括白烟、蓝烟、黑烟。

白烟和蓝烟为未燃的燃料颗粒，黑烟为C粒子。

二简答题

●论述车用汽油机和车用柴油机未燃HC的生成机理和影响因素

生成途径

生成机理

影响因素

汽油机

A.气缸内未燃或者未然充分的碳氢燃料；

B.漏入曲轴箱的大量未燃燃料；

C.蒸发燃油蒸汽。

主要由壁面淬冷、狭隙效应（汽油机独有，占50%-70%）、润滑油的吸附和解析、燃烧室内沉积物的影响、体积淬熄及碳氢化合物的后期氧化（包括气缸内和排气管中）所致。

混合气越均匀，越接近理论空燃比，HC排放越低，适当减小点火提前角，减小燃烧室面容比，升高壁温，升高转速，HC排放量降低，此外空燃比转速不变，负荷变化对HC排放浓度几乎无影响；

柴油机

缸内燃烧产生

除狭隙效应生成机理同上，HC排放少

增大喷油提前角，提高冷却液温度，提高进气密度，减小喷孔面积，HC排放降低

●论述NOX的生成机理和影响因素

NO

大部分在已燃气体

稀混合气与温度呈正相关，浓混合气与O2呈正相关，总之温度升高，氧浓度越高，反应时间增加，NO排放增加

对于汽油机：

混合气越浓，温度越低，残余废气系数越高，减小点火提前角，排气降低

对于柴油机：

1）喷油提前角减小，燃烧推迟，温度降低，排放降低；

2）负荷增大，混合气平均空燃比减小，最高温度和压力升高，排放升高，当负荷太高是反而下降，因为缺氧；

3）燃烧规律：

推迟燃烧始点，降低初始燃烧温度

NO2

低温，抑制NO2向NO转化，NO2含量升高；

小负荷和长期怠速NO2浓度升高

●论述微粒的生成机理和影响因素

组份和机理

含铅汽油中的铅、有机微粒、硫酸盐

A.负荷与转速：

高速小负荷，温度与空燃比降低，微粒排放量升高；

低速大负荷，微粒排放升高；

B.燃料影响：

芳香烃、十六烷值的增加，微粒排放增加；

C.喷油参数的影响；

加大喷油提前角，提高喷油压力，减少烟粒生成。

D.空气涡流质量的提高，炭烟减少。

T<

500，主要是炭烟；

T>

500，主要是有机可溶成分。

燃料在高温缺氧条件下经过裂解脱氢以后的产物

第三章汽车排放特性

一填空名词解释题

1）瞬态工况：

发动机的转矩和角速度随时间迅速变化的工况。

2）发动机的排放特性：

各种排气污染物的排放量随发动机运转工况如转速、平均有效压力的变化规律

3）常温启动：

浓混合气、温度低都使燃烧不完全，使CO、HC排放增加；

混合气过浓温度低，氧气缺乏，使NOX排放减少，但随温度升高呈上升趋势。

热启动时较常温下混合气浓，CO量升高，HC的量减少，热启动缸内混合器温度高于常温启动，氮氧化物排放高于常温启动。

4）加速时，混合气过稀，HC排放增加，混合气过浓导致CO、HC排量增加，温度升高，氮氧化物升高；

减速时，对于化油器式汽油机，形成浓的混合气，CO、HC排量增加；

汽油喷射发动机，不在供油，CO、HC排放减少。

5）怠速工况：

转速低，混合气浓度较高，残余废气量增加，燃烧不完全使CO、HC量增加，氮氧化物减少；

当怠速转速增大时，CO、HC的量减少。

6）柴油机启动工况：

压缩温度低，燃油雾化气化很差，必须供给较多的油，因此CO、HC及微粒的排放量比稳态高。

7）转速踌躇阶段：

柴油机启动，第一次加速的初期，每缸每循环燃烧压力增加，转矩和转速增加，然而起步温度低，雾化质量差，这种转速的增加，使以曲轴转角表示的滞燃期相对更长，在压缩上止点之后更大的曲轴转角位置才着火，导致柴油机转速不会增加或稍有降低。

8）柴油机减速时排放问题不大；

加速时，排放烟度明显增加。

第四章汽油机机内净化

一、填空名词解释题

1）机内净化：

从有害排放物的生成机理及影响因素出发，以改进发动机燃烧过程为核心，达到减少和抑制污染物生成的各种技术。

2）汽油机的燃烧过程分为：

着火延迟期、明显燃烧期、补燃期

3）汽油机的主要排放污染物：

HC、CO、NOX、SO2、铅化物

4）汽油喷射电控系统：

通过传感器检测发动机状态，经微机判断、计算，使发动机在不同的工况下，均能获得合适空燃比的混合气。

5）电控汽油喷射系统按喷油器数目分单点喷射和多点喷射、按喷射区域分为进气道喷射和缸内喷射、按喷射方式分为连续喷射和间歇喷射、按进气量检测方法来分空气流量型和进气压力型。

6）喷油时刻控制方式有三种同时喷射、分组喷射和顺序喷射。

包括喷油时刻控制和喷油量控制。

7）点火系统通过火花品质和点火正时对排放产生影响。

8）减小点火提前角（推迟点火）一方面降低了燃烧气体的最高燃烧温度和缸内最高燃烧压力，另一方面缩短了着火燃烧产物的反应时间，NOX、HC排量降低，加速催化剂起燃，动力性和经济性降低。

9）汽油机怠速：

增大气门间隙，减小气门重叠角，降低HC、CO排放浓度。

10）稀薄燃烧：

使过量空气系数从1提高到远超过1.1的水平，因为混合气越稀，热效率越高。

使CO、HC、NOX排量得到有效控制。

11）分层燃烧:

合理的组织气缸内的混合气分布，使在火花塞周围有较浓的混合气，燃烧室大部分区域具有很稀的混合气，这样可确保正常点火燃烧，提高经济性，减少排放。

12）高压缩比使HC、NOX、CO排放增加，但可以获得较好的油耗和功率指标。

13）EGR率：

=返回废气量/返回其体量+进气量

14）内部EGR：

通过不充分排气以增大滞留在气缸内的废气量来实现EGR的效果的方式，废气量决定于配气相位重叠角，角度增大，残余废气的量也增加。

15）多气门技术：

增大换气面积，增大充量系数，保证较高的质量燃烧率。

16）EGR率对汽油机净化与性能的影响EGR率越大，对降低NOX有利，但燃油消耗率也将增加；

EGR率通常控制在10%--20%，过高使HC排放增加

二、简答题

●汽油机机内净化的主要措施：

1）大力推广汽油喷射电控系统

2）改善点火系统

3）积极开发分层充气及均质稀燃的新型燃烧系统

4）选用结构紧凑和面容比较小的燃烧室，缩短燃烧室狭缝长度，提高壁温

5）采用废气再循环控制

●简述废气再循环系统的组成、控制策略和原理

原理：

废气再循环技术是控制氮氧化物排放的主要措施，它将汽车发动机排出的一部分废气重新引入发动机进气系统，与混合器一起进入气缸燃烧。

废气对新鲜空气的稀释作用意味着降低了氧浓度；

另一方面废气混入后提高了混合气的比热容，从而加热这种废气稀释后的混合气所需的热量随之增大，在燃料燃烧放出的热量不变的情况下，最高温度可以降低，从而使氮氧化物在燃烧过程中的生成受到抑制，明显降低其排放。

废气再循环的控制策略：

怠速、小负荷、大负荷、高速、启动暖机等瞬态工况不进行EGR，EGR量应随负荷增加而增加，并保证各缸EGR率一致。

EGR系统（其中的EGR阀是最关键的部件）：

真空控制EGR系统、电控真空驱动EGR系统、闭环电控EGR系统。

●电控汽油喷射系统的特点

1）用微机控制每循环的喷油量和喷油时刻，可按工况对喷油量进行校正

2）每缸单独喷油器供油，提高各缸空燃比的均匀性和喷油量的精确性

3）燃油雾化特性由喷油器决定，启动时具有良好的喷油性能，启动性能良好，HC排放少。

4）进气系统没有节流作用，减少阻力损失，充气效率高

第五章柴油机机内净化

1）柴油机靠调节循环喷油量来调节负荷，而循环进气量保持不变，混合气浓度随负荷变化为质调节

2）柴油机的燃烧过程：

滞燃期、速燃期、缓燃期、后燃期

3）柴油机主要排放污染物是氮氧化物和微