第1章 概述 1
1.1 大气污染 1
1.1.1 大气成分 1
1.1.2 大气污染来源及危害 2
1.1.3 温室效应 3
1.1.4 光化学反应和光化学烟雾 6
1.2 内燃机排放的污染物及其危害性 7
1.2.1 氮氧化物 7
1.2.2 一氧化碳 8
1.2.3 碳氢化合物 8
1.2.4 颗粒 9
1.2.5 臭氧 9
1.2.6 二氧化硫 9
1.2.7 二氧化碳 10
1.3 内燃机排放的评价指标 10
1.3.1 排放物浓度 10
1.3.2 质量排放量 11
1.3.3 比排放量 11
1.3.4 排放指数 11
1.4 内燃机污染物的排放水平 12
1.5 内燃机燃料 12
1.5.1 内燃机燃料的分类 13
1.5.2 内燃机常用燃料的性质 13
第2章 污染物生成机理及影响因素 16
2.1 氮氧化物 16
2.1.1 氮氧化物生成机理 16
2.1.2 影响氮氧化物排放的因素 21
2.2 一氧化碳 30
2.2.1 一氧化碳生成机理 30
2.2.2 影响一氧化碳排放的因素 32
2.3 未燃碳氢 36
2.3.1 未燃碳氢生成机理 36
2.3.2 影响未燃碳氢排放的因素 43
2.4 颗粒 50
2.4.1 颗粒生成机理 51
2.4.2 影响颗粒排放的因素 58
2.5 硫氧化物 65
第3章 汽油机的排放特性及低排放设计 67
3.1 汽油机的排放特性 67
3.1.1 稳态排放特性 67
3.1.2 瞬态排放特性 68
3.2 燃烧系统优化设计 70
3.2.1 燃烧室形状 70
3.2.2 压缩比 70
3.2.3 改善缸内气流运动 71
3.2.4 气门布置和火花塞位置 71
3.2.5 减小不参与燃烧的缝隙容积 72
3.2.6 活塞组设计 72
3.3 低排放供给系统 72
3.3.1 进气道汽油喷射系统 73
3.3.2 缸内直接喷射系统 73
3.3.3 二冲程发动机的缸内汽油直喷系统 74
3.3.4 电子控制燃油喷射系统 74
3.4 推迟点火提前角 75
3.5 点火系统和点火能量 76
3.6 排气再循环 78
3.7 可变进排气系统 79
3.8 汽油机冷启动、暖机和怠速排放控制 81
3.8.1 冷启动排放控制 81
3.8.2 暖机排放控制 82
3.8.3 怠速排放控制 82
3.9 曲轴箱排放控制 83
3.10 蒸发排放控制 84
3.10.1 燃油蒸发损失 84
3.10.2 蒸发排放控制系统 84
第4章 柴油机的排放特性及低排放设计 86
4.1 柴油机的排放特性 86
4.1.1 稳态排放特性 86
4.1.2 瞬态排放特性 87
4.2 低排放柴油机设计概述 88
4.3 低排放燃油喷射系统 90
4.3.1 推迟喷油提前角 90
4.3.2 提高喷油压力 91
4.3.3 优化喷油规律 92
4.3.4 低排放喷油器 94
4.3.5 电子控制喷油系统 95
4.4 低排放燃烧室设计 96
4.4.1 燃烧方式 96
4.4.2 非直喷式柴油机燃烧室设计 97
4.4.3 直喷式柴油机燃烧室设计 97
4.5 低排放进排气系统设计 99
4.5.1 气流组织和多气阀技术 99
4.5.2 增压与增压中冷 99
4.5.3 排气再循环 100
第5章 排气后处理 103
5.1 催化技术的基本原理和概念 103
5.1.1 催化反应的过程及扩散的影响因素 103
5.1.2 吸附过程及相关概念 105
5.1.3 催化作用的本质 105
5.1.4 催化剂的性能要求 107
5.1.5 催化剂的失活 108
5.2 催化转化器 111
5.2.1 催化转化器的结构 111
5.2.2 催化转化器的性能指标 115
5.3 常用气相污染物催化净化方法 115
5.3.1 氧化催化净化法 116
5.3.2 还原氧化催化净化法 116
5.3.3 三效催化净化法 117
5.4 颗粒捕集器 119
5.4.1 颗粒捕集器的过滤材料 119
5.4.2 颗粒捕集器的再生 122
5.4.3 颗粒捕集器的失活 124
5.5 柴油机NOx还原催化转化器 124
5.6 其他排气后处理技术 125
5.6.1 四效催化转化器 125
5.6.2 NOx吸收器 126
5.6.3 低温等离子辅助催化系统 127
第6章 内燃机替代燃料和新能源 129
6.1 有机替代燃料 129
6.1.1 天然气 129
6.1.2 液化石油气 133
6.1.3 醇燃料 134
6.1.4 二甲醚 138
6.1.5 生物燃料 142
6.2 氢燃料 143
6.3 太阳能 146
第7章 车用内燃机的排放标准和排放测量 148
7.1 国外发动机排放标准和控制历程 148
7.1.1 机动车排放法规的演变 148
7.1.2 国外汽车排放法规 149
7.1.3 国外汽车排放测试规程 156
7.2 我国控制汽车排放的标准和技术政策 160
7.3 排气污染物的检测 162
7.3.1 排气污染物的检测方法 162
7.3.2 排气污染物的取样系统 163
7.4 排气污染物的试验设备 165
7.4.1 气体成分的测量 165
7.4.2 颗粒及烟度测量 170
7.4.3 燃油蒸发污染物的测量方法 176
第8章 船舶发动机排放及其法规 179
8.1 船舶发动机排放 179
8.1.1 二氧化碳 179
8.1.2 二氧化硫 180
8.2 船舶柴油机主要排放物 180
8.2.1 碳氢化合物 180
8.2.2 一氧化碳 181
8.2.3 氮氧化物 182
8.2.4 颗粒 185
8.3 国际海协船舶发动机排放法规（MARPOL公约附则Ⅵ） 187
8.4 船舶柴油机氮氧化物排放限制 189
8.5 船舶柴油机硫氧化物排放限制 191
8.6 国际海协其他气体污染物排放限制 192
8.7 IMO NOx技术规范 194
8.7.1 柴油机族、柴油机组以及母型机 194
8.7.2 柴油机NOx排放的测试与计算 196
8.8 国际海协有关CO2排放的限定 201
8.8.1 新船能效设计指数 202
8.8.2 能效运行指标 207
第9章 降低船舶柴油机氮氧化物和硫氧化物的措施 208
9.1 降低船舶柴油机氮氧化物和硫氧化物的机内措施 208
9.1.1 氮氧化物 208
9.1.2 硫氧化物 219
9.2 降低船舶柴油机氮氧化物和硫氧化物的机外措施 220
9.2.1 选择性催化还原技术 221
9.2.2 船舶海水脱硫技术 236
附录 课程中用到的主要缩略语一览 242
参考文献 245