汽油車(chē)近零排放技術(shù)

前言

近年來(lái)，汽車(chē)工業(yè)界做出了很大努力開(kāi)發(fā)近零排放汽油車(chē)，以適應(yīng)日益嚴(yán)格的排放法規(guī)。一些汽車(chē)制造商已經(jīng)成功地開(kāi)發(fā)出近零排放汽油車(chē)投放市場(chǎng)，并通過(guò)了世界上最嚴(yán)格的排放法規(guī)，即美國(guó)加州部分零排放汽車(chē)（PZEV）法規(guī)的認(rèn)證。伴隨著這些開(kāi)發(fā)的過(guò)程，是不斷涌現(xiàn)的大量技術(shù)信息，以及人們不斷增長(zhǎng)的對(duì)這些基本過(guò)程的系統(tǒng)梳理和描述，對(duì)技術(shù)問(wèn)題的真知灼見(jiàn)，以及對(duì)關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和未來(lái)研發(fā)方向的識(shí)別。這些正是本書(shū)計(jì)劃實(shí)現(xiàn)的主要目標(biāo)。本書(shū)涵蓋了與近零排放汽油車(chē)開(kāi)發(fā)和認(rèn)證有關(guān)的主題，相關(guān)領(lǐng)域的專(zhuān)家應(yīng)邀對(duì)快速發(fā)展的近零排放汽油車(chē)廣泛的核心研發(fā)問(wèn)題進(jìn)行了論述。本書(shū)給出了這一領(lǐng)域讀者希望了解的幾乎所有主題，并對(duì)未來(lái)技術(shù)發(fā)展方向和研發(fā)需求進(jìn)行了闡述。書(shū)中材料反映了全球汽車(chē)公司和研究機(jī)構(gòu)合作研究的最新成果。這一領(lǐng)域的工程師和研發(fā)人員會(huì)發(fā)現(xiàn)，本書(shū)在優(yōu)化近零排放汽油車(chē)系統(tǒng)、理解和分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)等方面非常有參考價(jià)值。相關(guān)公司負(fù)責(zé)這一領(lǐng)域產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的管理人員，也會(huì)從各種子系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和不足的清晰描述中，以及從目前近零排放技術(shù)全球最佳實(shí)踐應(yīng)用的討論中受益匪淺。本書(shū)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(dòng)機(jī)起動(dòng)和停機(jī)相關(guān)的復(fù)雜過(guò)程、混合氣形成、未燃碳?xì)洌║HC）形成，以及發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)特性。第5章到第7章詳細(xì)描述了改善催化劑冷起動(dòng)起燃特性的關(guān)鍵技術(shù)，如推遲點(diǎn)火、噴射二次空氣、燃油品質(zhì)和重整等。第8章對(duì)滿足最嚴(yán)格排放法規(guī)，如PZEV法規(guī)的最新催化劑技術(shù)的開(kāi)發(fā)進(jìn)行了描述。第9章重點(diǎn)放在控制冷起動(dòng)HC排放的HC捕集器開(kāi)發(fā)上。第10章介紹了系統(tǒng)地模擬三效催化轉(zhuǎn)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(kāi)發(fā)低排放在線故障診斷（OBD）相關(guān)的問(wèn)題。

內(nèi)容概要

　　《汽油車(chē)近零排放技術(shù)》作者Fuquan（Frank）Zhao和相關(guān)領(lǐng)域的專(zhuān)家對(duì)快速發(fā)展的近零排放汽油車(chē)的核心研發(fā)技術(shù)進(jìn)行了廣泛的探討。《汽油車(chē)近零排放技術(shù)》針對(duì)日趨嚴(yán)格的排放法規(guī)，為讀者提供了近零排放汽油車(chē)現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展概況。書(shū)中材料反映了全球汽車(chē)公司和研究機(jī)構(gòu)合作研究的最新成果?！镀蛙?chē)近零排放技術(shù)》是市場(chǎng)上第一本既涵蓋基礎(chǔ)理論，又包括實(shí)際應(yīng)用的汽油車(chē)近零排放控制技術(shù)方面的參考書(shū)。　　《汽油車(chē)近零排放技術(shù)》共14章，近200幅插圖或照片，是世界各國(guó)從事汽油車(chē)研發(fā)工程師和管理人員必讀的參考書(shū)，也可作為對(duì)先進(jìn)汽油車(chē)排放技術(shù)感興趣的技術(shù)人員的參考資料，并為他們提供相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)。

作者簡(jiǎn)介

趙福全，1963年出生，1985年吉林工業(yè)大學(xué)(現(xiàn)吉林大學(xué))汽車(chē)系內(nèi)燃機(jī)專(zhuān)業(yè)本科畢業(yè)，1989年及1992年在日本廣島大學(xué)機(jī)械工程系獲碩士及博士學(xué)位。 此后，先后在英國(guó)倫敦大學(xué)帝國(guó)理工學(xué)院、美國(guó)Wayne州立大學(xué)和美國(guó)克萊斯勒汽車(chē)公司工作多年。2003年出任戴姆勒一克萊斯勒公司技術(shù)中心研究總監(jiān)(Researctl Executive)。2004年回國(guó)后擔(dān)任沈陽(yáng)華晨金杯汽車(chē)有限公司副總裁兼研發(fā)中心總經(jīng)理。2006年11月加盟吉利集團(tuán)，擔(dān)任集團(tuán)董事、副總裁，兼任吉利汽車(chē)研究院院長(zhǎng)。 曾擔(dān)任國(guó)際汽車(chē)工程師學(xué)會(huì)(SAE)燃料潤(rùn)滑油分會(huì)副主席。燃燒分會(huì)主席。 現(xiàn)任吉林大學(xué)及同濟(jì)大學(xué)兼職教授、博士生導(dǎo)師，天津大學(xué)、華中科技大學(xué)、大連理工大學(xué)、湖南大學(xué)、東北大學(xué)等多所大學(xué)的兼職教授；清華大學(xué)汽車(chē)安全與節(jié)能?chē)?guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員會(huì)委員，吉林大學(xué)汽車(chē)動(dòng)態(tài)模擬國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員會(huì)委員，天津大學(xué)內(nèi)燃機(jī)燃燒學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員會(huì)委員。 己在國(guó)際刊物和國(guó)際重要學(xué)術(shù)會(huì)議上發(fā)表英文、日文論文100多篇，出版英文專(zhuān)著五部。譯者簡(jiǎn)介：帥石金，1965年出生，1998年華中理工大學(xué)（現(xiàn)華中科技大學(xué)）內(nèi)燃機(jī)專(zhuān)業(yè)博士畢業(yè)。2000年清華大學(xué)汽車(chē)工程系博士后出站留校至今?，F(xiàn)任清華大學(xué)汽車(chē)安全與節(jié)能?chē)?guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授、博士生導(dǎo)師：中國(guó)汽車(chē)工程師學(xué)會(huì)代用燃料汽車(chē)分會(huì)副主任委員；中國(guó)內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì)油品與清潔燃料分會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)。主要研究方向：發(fā)動(dòng)機(jī)流動(dòng)、噴霧和燃燒數(shù)值模擬；發(fā)動(dòng)機(jī)替代燃料；發(fā)動(dòng)機(jī)排放后處理。獲省部級(jí)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)3項(xiàng)，發(fā)明專(zhuān)利5項(xiàng)。編著《汽車(chē)文化》、《汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理教程》等教材。在中外期刊累計(jì)發(fā)表論文100余篇。其中SCI檢索20余篇。EI檢索60余篇。

書(shū)籍目錄

序言原版序譯者的話第1章 汽油機(jī)起動(dòng)及停機(jī)瞬態(tài)過(guò)程1.1 引言1.2 進(jìn)氣道噴射汽油機(jī)的停機(jī)過(guò)程1.2.1 停機(jī)過(guò)程的一般特性1.2.2 停機(jī)過(guò)程對(duì)碳?xì)渑欧诺挠绊?.3 進(jìn)氣道噴射汽油機(jī)的起動(dòng)過(guò)程1.3.1 起動(dòng)初始條件1.3.2 起動(dòng)過(guò)程的一般特性1.3.3 起動(dòng)瞬態(tài)過(guò)程的混合氣制備1.3.4 起動(dòng)瞬態(tài)過(guò)程的燃燒1.3.5 起動(dòng)瞬態(tài)過(guò)程的碳?xì)渑欧?.4 缸內(nèi)直噴火花點(diǎn)火汽油機(jī)的起動(dòng)過(guò)程1.5 小結(jié)1.6 參考文獻(xiàn)第2章 混合氣形成過(guò)程2.1 引言2.2 液體燃油與碳?xì)渑欧?.3 燃油噴射硬件和控制2.3.1 噴油器種類(lèi)2.3.2 噴油時(shí)刻2.3.3 其他噴射參數(shù)2.4 流場(chǎng)的影響2.5 冷起動(dòng)和暖機(jī)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(jié)2.7 參考文獻(xiàn)第3章 冷起動(dòng)碳?xì)渑欧艡C(jī)理3.1 引言3.2 冷起動(dòng)整機(jī)性能3.2.1 所需燃油量3.2.2 燃油計(jì)量3.3 碳?xì)涑练e機(jī)理3.3.1 縫隙沉積3.3.2 機(jī)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(yùn)行3.4 碳?xì)鋫鬏敊C(jī)理3.4.1 熱機(jī)狀態(tài)下的傳輸機(jī)理3.4.2 冷機(jī)狀態(tài)下的傳輸機(jī)理3.5 碳?xì)溲趸?.5.1 碳?xì)溲趸瘷C(jī)理3.5.2 碳?xì)湎穆?.5.3 火焰后碳?xì)湎?.6 小結(jié)3.7 參考文獻(xiàn)第4章 發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)特性4.1 引言4.2 燃油噴射特性及燃油輸送到缸內(nèi)4.2.1 燃油噴霧4.2.2 濕壁4.2.3 燃油輸送到缸內(nèi)4.3 混合氣分布及其與流動(dòng)的相互作用4.4 燃燒過(guò)程和污染物生成4.5 小結(jié)4.6 參考文獻(xiàn)第5章 推遲點(diǎn)火改善催化劑起燃特性5.1 引言5.2 改善起燃特性的標(biāo)定措施5.3 發(fā)動(dòng)機(jī)推遲點(diǎn)火的工作狀態(tài)5.4 推遲點(diǎn)火更可靠運(yùn)行的途徑5.4.1 增強(qiáng)進(jìn)氣充量運(yùn)動(dòng)5.4.2 雙火花塞點(diǎn)火5.5 小結(jié)5.6 參考文獻(xiàn)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(duì)促進(jìn)熱氧化過(guò)程的作用6.5 發(fā)動(dòng)機(jī)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(kāi)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(yīng)用考慮6.7.1 二次空氣噴射在V形發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用¨6.7.2 二次空氣噴射在渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用6.7.3 其他應(yīng)用問(wèn)題6.8 小結(jié)6.9 參考文獻(xiàn)第7章 燃油品質(zhì)和燃油重整對(duì)冷起動(dòng)碳?xì)渑欧藕痛呋瘎┢鹑嫉挠绊?.1 引言7.2 汽油品質(zhì)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(duì)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(dòng)性能7.4.5 改善催化劑起燃特性7.4.6 醇類(lèi)車(chē)輛的冷起動(dòng)7.5 在線燃油蒸餾7.6 小結(jié)7.7 參考文獻(xiàn)第8章 先進(jìn)催化劑設(shè)計(jì)8.1 引言8.2 先進(jìn)三效催化劑概念和設(shè)計(jì)8.3 滿足PZEV排放標(biāo)準(zhǔn)的催化劑系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理8.4 小結(jié)8.5 參考文獻(xiàn)……第9章 HC捕集器第10章 三效催化轉(zhuǎn)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(cè)試第14章 近零排放汽油動(dòng)力車(chē)輛系統(tǒng)附錄 英文縮寫(xiě)詞

章節(jié)摘錄

插圖：3）點(diǎn)火首先出現(xiàn)在2缸d點(diǎn)處，接下來(lái)是1缸點(diǎn)火。著火后產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩使發(fā)動(dòng)機(jī)在e和f點(diǎn)加速。注意，在這段時(shí)間內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速非常低，甚至在一個(gè)循環(huán)內(nèi)轉(zhuǎn)速也有明顯的變化。因此，常規(guī)燃燒相位優(yōu)化的點(diǎn)火提前角不能應(yīng)用在這里，這點(diǎn)會(huì)在后面討論。4）接下來(lái)的著火使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在0.5s內(nèi)加速到2200r／min。同時(shí)，進(jìn)氣歧管壓力從大氣壓下降到0.3bar。然后發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降到800r／min（圖1-3中沒(méi)有顯示）。在起動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)速波動(dòng)有時(shí)稱(chēng)作轉(zhuǎn)速閃動(dòng)（flare）。5）在計(jì)時(shí)后1.1s，ECU開(kāi)始隨凸輪信號(hào)同步噴油，結(jié)果4缸在第1次點(diǎn)火前噴了2次油。注意，第1次噴油大約出現(xiàn)在4缸進(jìn)氣門(mén)開(kāi)啟（IVO）的中點(diǎn)時(shí)刻，因此部分進(jìn)入氣缸的燃油未經(jīng)點(diǎn)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(shí)經(jīng)常發(fā)生。6）由于催化劑還沒(méi)有達(dá)到起燃溫度，催化劑出口和入口的HC摩爾分?jǐn)?shù)是一樣的，不過(guò)存在一定的延遲和擴(kuò)散。7）流人催化劑的HC有兩個(gè)峰值。Klein和Cheng（2002）確認(rèn)第一個(gè)峰值是由于前一次發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)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(jìn)氣道和氣缸內(nèi)殘留的HC。第二個(gè)峰值則是由當(dāng)前起動(dòng)過(guò)程HC排放造成的。

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