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汽车排放及控制技术试题答案

一、填空题

1、汽车排放的污染物主要有_ 一氧化碳_、氮氧化合物_、_ 碳氢化合物__和__微粒____。

2、柴油机氮氧化物的生成主要受三个要素的影响,分别是_ 喷油定时_、放热规律___和负荷与转速的影响_。

3、三元催化转化器的起燃特性有两种评价方法,对于催化剂常用__ 起燃温度 __来评价,而对于整个催化转化系统则用__ 起燃时间_来评价。

4、微粒捕集器的过滤机理存在四种,即_ 扩散机理、拦截机理_、惯性碰撞机理_、重力沉积机理_。

5、电控柴油喷射系统已发展了三代，第一代是位置控制_ 系统，第二代是_ 时间控制__系统，第三代是电控高压共轨系统。

6、目前控制汽油机氮氧化物排放最主要的措施是_ 废气再循环技术_。

7、常用排放污染物取样系统有直接取样系统___、_稀释取样系统_和_定容取样系统_。

8、汽油发动机中未燃HC的生成主要来源于_ 燃烧室未燃燃料、窜入曲轴箱的未燃燃料和燃油系统蒸发的燃油蒸汽_ 三种途径。

9、缸内直接喷射汽油机与其它汽油机相比，最大区别是_ 汽油

喷射的位置_。

10、EGR 率是指 ×100%+返回废气量进气量返回废气量

11、为使三元催化转化器的净化效率达到80%以上，其过量空气

系数(Φa) “窗口”应达到的要求是“窗口”很窄，宽度只有_ ~。

12、生成氮氧化物的三个要素是_ 混合气浓度_、温度_和氧

浓度_。

13、目前微粒捕集器被动再生的方法主要有化学催化的方法_。

14、排气成分分析中，CO 和CO2用_ 不分光红外线气体分析仪_测量，NOX 用_ 化学发光分析仪_测量，HC 用 _ 氢火焰离子型分析

仪_测量，氧多用顺磁分析仪_测量。 15、烟度的测量方法主要有两类：滤纸法__和消光度法__。

16、目前,各国正纷纷开发各种代用燃料以解决未来石油能源枯竭的问题,其中最主要的代用燃料是天然气__、液化石油气_、醇类

燃料__和植物油__。

17.汽车排放污染主要来源于发动机排出的废气。 18.柴油机的主要排放污染物是微粒_ 、氮氧化物和碳氢

化合物 _。

19.发动机排出的NO X量主要与负荷、转速_有关。

20开环控制EGR系统主要由__EGR阀__和___EGR电磁阀__等组成。

21.在开环控制EGR系统中，发动机工作时，ECU给EGR电磁阀通电停止废气再循环的工况有：高速大负荷_、高速小负荷 _、部分负荷__。

22.随发动机转速和负荷减小，EGR阀开度将_增大__。

23.三元催化转换器的功能是_ 将发动机排出的废气中的有害气体转变为无害气体，有效地降低废气中的一氧化碳、碳氢化合物及氮氧化物的含量___。

24.给发动机控制模块反馈信号的传感器主要有_ 进气压力传感器__ 、转速传感器___。

27.废气再循环的主要目的是_ 控制氮氧化合物的排放__。

28.减少氮氧化合物的最好方法就是_ 降低进气温度_。

29.废气在循环会使混合气的着火性能和发动机输出功率 _降低_。

30.目前所用的二次空气供给方法有__空气泵系统__ 、__脉冲空气系统__两种。

31.汽油机的主要排放污染物是 CO 、NO X、HC 。

系统主要有机械式 EGR系统和电控式 EGR系统。

33.二次空气供给系统在一定情况下，将额外的空气送入排气管，以降低CO和HC的排放量。

34.装有氧传感器和三元催化转换装置的汽车，禁止使用含铅

汽油。

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。

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 、NO X__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NO X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NO X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。（ X ）

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。（ X ）

9.发动机温度过高不会损坏三元催化转换器。（ X ）

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。（ X ）

12、炭烟排放是汽油机的主要问题。（ X ）

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。（ X ）

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。（ X ）

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。（ X ）

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。（X ）

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。（X ）

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。（√）

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。（√）

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。（ X ）

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：×100%+返回废气量进气量返回废气量

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：()

()()()100%i i i i o i i c c

c η-=?

—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

()i ηi i ()

i i c i ()i o c

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NO X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

答：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

答：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

答：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NO X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

答：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

答：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

答：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

答：组成：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

答：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

答：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、NO X、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

一名词解释和填空题

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；

柴油缸内燃烧产生除狭隙效应生成机理同增大喷油提前角，提高冷

却液温度，提高进气密度，

机上，HC排放少减小喷孔面积，HC排放降

低

论述NO X的生成机理和影响因素

生成途径生成机理影响因素

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