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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