汽油車近零排放技術

前言

近年來，汽車工業(yè)界做出了很大努力開發(fā)近零排放汽油車，以適應日益嚴格的排放法規(guī)。一些汽車制造商已經成功地開發(fā)出近零排放汽油車投放市場，并通過了世界上最嚴格的排放法規(guī)，即美國加州部分零排放汽車（PZEV）法規(guī)的認證。伴隨著這些開發(fā)的過程，是不斷涌現(xiàn)的大量技術信息，以及人們不斷增長的對這些基本過程的系統(tǒng)梳理和描述，對技術問題的真知灼見，以及對關鍵技術發(fā)展趨勢和未來研發(fā)方向的識別。這些正是本書計劃實現(xiàn)的主要目標。本書涵蓋了與近零排放汽油車開發(fā)和認證有關的主題，相關領域的專家應邀對快速發(fā)展的近零排放汽油車廣泛的核心研發(fā)問題進行了論述。本書給出了這一領域讀者希望了解的幾乎所有主題，并對未來技術發(fā)展方向和研發(fā)需求進行了闡述。書中材料反映了全球汽車公司和研究機構合作研究的最新成果。這一領域的工程師和研發(fā)人員會發(fā)現(xiàn)，本書在優(yōu)化近零排放汽油車系統(tǒng)、理解和分析試驗數(shù)據(jù)等方面非常有參考價值。相關公司負責這一領域產品開發(fā)的管理人員，也會從各種子系統(tǒng)的優(yōu)點和不足的清晰描述中，以及從目前近零排放技術全球最佳實踐應用的討論中受益匪淺。本書分為14章，第1章到第4章層次清晰地給出了與汽油發(fā)動機起動和停機相關的復雜過程、混合氣形成、未燃碳氫（UHC）形成，以及發(fā)動機冷起動特性。第5章到第7章詳細描述了改善催化劑冷起動起燃特性的關鍵技術，如推遲點火、噴射二次空氣、燃油品質和重整等。第8章對滿足最嚴格排放法規(guī)，如PZEV法規(guī)的最新催化劑技術的開發(fā)進行了描述。第9章重點放在控制冷起動HC排放的HC捕集器開發(fā)上。第10章介紹了系統(tǒng)地模擬三效催化轉化器的方法。第11章概述了最新用于控制蒸發(fā)排放的措施。第12章闡述了與開發(fā)低排放在線故障診斷（OBD）相關的問題。

內容概要

　　《汽油車近零排放技術》作者Fuquan（Frank）Zhao和相關領域的專家對快速發(fā)展的近零排放汽油車的核心研發(fā)技術進行了廣泛的探討。《汽油車近零排放技術》針對日趨嚴格的排放法規(guī)，為讀者提供了近零排放汽油車現(xiàn)代技術的發(fā)展概況。書中材料反映了全球汽車公司和研究機構合作研究的最新成果?！镀蛙嚱闩欧偶夹g》是市場上第一本既涵蓋基礎理論，又包括實際應用的汽油車近零排放控制技術方面的參考書?！　　镀蛙嚱闩欧偶夹g》共14章，近200幅插圖或照片，是世界各國從事汽油車研發(fā)工程師和管理人員必讀的參考書，也可作為對先進汽油車排放技術感興趣的技術人員的參考資料，并為他們提供相關的基礎知識。

作者簡介

趙福全，1963年出生，1985年吉林工業(yè)大學(現(xiàn)吉林大學)汽車系內燃機專業(yè)本科畢業(yè)，1989年及1992年在日本廣島大學機械工程系獲碩士及博士學位。 此后，先后在英國倫敦大學帝國理工學院、美國Wayne州立大學和美國克萊斯勒汽車公司工作多年。2003年出任戴姆勒一克萊斯勒公司技術中心研究總監(jiān)(Researctl Executive)。2004年回國后擔任沈陽華晨金杯汽車有限公司副總裁兼研發(fā)中心總經理。2006年11月加盟吉利集團，擔任集團董事、副總裁，兼任吉利汽車研究院院長。 曾擔任國際汽車工程師學會(SAE)燃料潤滑油分會副主席。燃燒分會主席。 現(xiàn)任吉林大學及同濟大學兼職教授、博士生導師，天津大學、華中科技大學、大連理工大學、湖南大學、東北大學等多所大學的兼職教授；清華大學汽車安全與節(jié)能國家重點實驗室學術委員會委員，吉林大學汽車動態(tài)模擬國家重點實驗室學術委員會委員，天津大學內燃機燃燒學國家重點實驗室學術委員會委員。 己在國際刊物和國際重要學術會議上發(fā)表英文、日文論文100多篇，出版英文專著五部。譯者簡介：帥石金，1965年出生，1998年華中理工大學（現(xiàn)華中科技大學）內燃機專業(yè)博士畢業(yè)。2000年清華大學汽車工程系博士后出站留校至今?，F(xiàn)任清華大學汽車安全與節(jié)能國家重點實驗室教授、博士生導師：中國汽車工程師學會代用燃料汽車分會副主任委員；中國內燃機學會油品與清潔燃料分會秘書長。主要研究方向：發(fā)動機流動、噴霧和燃燒數(shù)值模擬；發(fā)動機替代燃料；發(fā)動機排放后處理。獲省部級科技進步二等獎3項，發(fā)明專利5項。編著《汽車文化》、《汽車發(fā)動機原理教程》等教材。在中外期刊累計發(fā)表論文100余篇。其中SCI檢索20余篇。EI檢索60余篇。

書籍目錄

序言原版序譯者的話第1章 汽油機起動及停機瞬態(tài)過程1.1 引言1.2 進氣道噴射汽油機的停機過程1.2.1 停機過程的一般特性1.2.2 停機過程對碳氫排放的影響1.3 進氣道噴射汽油機的起動過程1.3.1 起動初始條件1.3.2 起動過程的一般特性1.3.3 起動瞬態(tài)過程的混合氣制備1.3.4 起動瞬態(tài)過程的燃燒1.3.5 起動瞬態(tài)過程的碳氫排放1.4 缸內直噴火花點火汽油機的起動過程1.5 小結1.6 參考文獻第2章 混合氣形成過程2.1 引言2.2 液體燃油與碳氫排放2.3 燃油噴射硬件和控制2.3.1 噴油器種類2.3.2 噴油時刻2.3.3 其他噴射參數(shù)2.4 流場的影響2.5 冷起動和暖機階段改善混合氣制備并減少液體燃油影響的策略2.6 小結2.7 參考文獻第3章 冷起動碳氫排放機理3.1 引言3.2 冷起動整機性能3.2.1 所需燃油量3.2.2 燃油計量3.3 碳氫沉積機理3.3.1 縫隙沉積3.3.2 機油層和沉積物的吸附3.3.3 液體燃油3.3.4 淬熄層3.3.5 部分燃燒3.3.6 加濃空燃比運行3.4 碳氫傳輸機理3.4.1 熱機狀態(tài)下的傳輸機理3.4.2 冷機狀態(tài)下的傳輸機理3.5 碳氫氧化3.5.1 碳氫氧化機理3.5.2 碳氫消耗率3.5.3 火焰后碳氫消耗3.6 小結3.7 參考文獻第4章 發(fā)動機冷起動特性4.1 引言4.2 燃油噴射特性及燃油輸送到缸內4.2.1 燃油噴霧4.2.2 濕壁4.2.3 燃油輸送到缸內4.3 混合氣分布及其與流動的相互作用4.4 燃燒過程和污染物生成4.5 小結4.6 參考文獻第5章 推遲點火改善催化劑起燃特性5.1 引言5.2 改善起燃特性的標定措施5.3 發(fā)動機推遲點火的工作狀態(tài)5.4 推遲點火更可靠運行的途徑5.4.1 增強進氣充量運動5.4.2 雙火花塞點火5.5 小結5.6 參考文獻第6章 二次空氣噴射改善催化劑起燃特性6.1 引言6.2 二次空氣噴射的原理和系統(tǒng)布置6.3 熱氧化與催化氧化6.4 溫度和混合對促進熱氧化過程的作用6.5 發(fā)動機加濃和二次空氣噴射量的要求6.6 二次空氣噴射控制和在線診斷6.6.1 開環(huán)控制6.6.2 閉環(huán)控制6.6.3 用于反饋控制的傳感器6.7 二次空氣噴射的其他應用考慮6.7.1 二次空氣噴射在V形發(fā)動機上的應用¨6.7.2 二次空氣噴射在渦輪增壓發(fā)動機上的應用6.7.3 其他應用問題6.8 小結6.9 參考文獻第7章 燃油品質和燃油重整對冷起動碳氫排放和催化劑起燃的影響7.1 引言7.2 汽油品質7.2.1 組分7.2.2 揮發(fā)性7.2.3 駕駛性7.2.4 重整汽油7.3 燃油對HC排放的影響7.4 在線燃油重整7.4.1 水蒸氣重整7.4.2 部分氧化重整7.4.3 自熱重整7.4.4 改善冷起動性能7.4.5 改善催化劑起燃特性7.4.6 醇類車輛的冷起動7.5 在線燃油蒸餾7.6 小結7.7 參考文獻第8章 先進催化劑設計8.1 引言8.2 先進三效催化劑概念和設計8.3 滿足PZEV排放標準的催化劑系統(tǒng)設計原理8.4 小結8.5 參考文獻……第9章 HC捕集器第10章 三效催化轉化器系統(tǒng)模擬第11章 降低蒸發(fā)排放第12章 在線故障診斷第13章 排放測試第14章 近零排放汽油動力車輛系統(tǒng)附錄 英文縮寫詞

章節(jié)摘錄

插圖：3）點火首先出現(xiàn)在2缸d點處，接下來是1缸點火。著火后產生的轉矩使發(fā)動機在e和f點加速。注意，在這段時間內發(fā)動機轉速非常低，甚至在一個循環(huán)內轉速也有明顯的變化。因此，常規(guī)燃燒相位優(yōu)化的點火提前角不能應用在這里，這點會在后面討論。4）接下來的著火使發(fā)動機轉速在0.5s內加速到2200r／min。同時，進氣歧管壓力從大氣壓下降到0.3bar。然后發(fā)動機轉速下降到800r／min（圖1-3中沒有顯示）。在起動過程中轉速波動有時稱作轉速閃動（flare）。5）在計時后1.1s，ECU開始隨凸輪信號同步噴油，結果4缸在第1次點火前噴了2次油。注意，第1次噴油大約出現(xiàn)在4缸進氣門開啟（IVO）的中點時刻，因此部分進入氣缸的燃油未經點火就以HC的形態(tài)排了出去。這種情況在第1次噴油脈沖不同步時經常發(fā)生。6）由于催化劑還沒有達到起燃溫度，催化劑出口和入口的HC摩爾分數(shù)是一樣的，不過存在一定的延遲和擴散。7）流人催化劑的HC有兩個峰值。Klein和Cheng（2002）確認第一個峰值是由于前一次發(fā)動機停機時殘留HC造成的。這些HC既包括排氣系統(tǒng)截留的HC，也包括進氣道和氣缸內殘留的HC。第二個峰值則是由當前起動過程HC排放造成的。

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