西华大学 吉林大学 汽车专业 发动机原理 之 第七章 排放控制

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1、第七章排气污染与控制第一节概述环保与节能环境问题能源危机汽车排放占大气污染物比例1、CO：无色无臭无味的气体，破坏造血功能，呈中毒症状。2、NOx：指NO和NO2，NO2是褐色有刺激性的气体。3、HC：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产物。某些醛类和多环芳香烃对人体有严重危害。光化学烟雾：其中最主要的生成物是臭氧O3，它具有很强的氧化力和特殊的臭味，使橡胶裂开，植物受损，可见度降低，并刺激眼睛及咽喉。汽车的主要排放污染物排气中的微粒是指经空气稀释后的排气，它是在低于52℃温度下，在涂有聚四氟乙烯的玻璃纤维滤纸上沉积的除水以外

2、的物质，如柴油机的碳烟粒子，汽油机的铅及硫酸盐等。微粒排放1．排放物的浓度C在一定排气容积中，有害排放物所占的容积（或质量）比例，称为排放物的浓度。ppm、％、或mg／m3，浓度较大时用％，而浓度较小时用ppm（1ppm=0.0001％）。2．排放物的质量排放量G用单位时间内（或一次试验）有害排放物的质量排放量G来衡量，单位是g／h（或g／试验）。3．排放物的比排放量g每单位功率小时排出污染物的质量称为比排放量[g／（kW·h）]。排放指标第二节有害排放物的生成主要是NO，NO2排出量较少。NO的产生：可以认为，氮的氧化反应发生在燃料燃烧反应所形成

3、的环境中，其主导反应过程是O＋N2＝＝NO＋NN＋O2＝＝NO＋O一、氮氧化物（1）高温（2）富氧（3）充足的反应时间促使NO生成的因素燃烧过程中生成的重要的中间产物。生成的机理比较复杂，一般经历如下步骤：RH→R→RO2→RCHO→RCO→COCO在火焰中及火焰后，以缓慢的速率氧化成CO2。主要影响因素：混合气浓度。二、一氧化碳CO生成与排出有三个渠道：废气（尾气）：占6O％以上曲轴箱窜气由排出：占25％燃油蒸气漏泄：占15％～20％左右三、未燃碳氢化合物（HC）1）缝隙效应2）壁面激冷与淬熄3）油膜及沉积物吸附4）减速、加速及怠速等瞬态工况燃烧

4、过程中HC生成的主要途径柴油机微粒的主要成分：碳烟粒子。它是燃料在燃烧过程中经历了一系列物理化学变化后形成的。四、微粒第三节影响汽油机有害排放物生成的主要因素汽油机：预混燃烧，其可燃混合气浓度范围比较窄，在一些工况下（如怠速、满负荷等）经常处于浓混合气工作，因而混合气成分是影响排放的最主要的因素。一、混合气成分CO：空燃比A／F增加，CO浓度逐渐下降；NOx：浓度两头低，中间高，NO生成必须兼具高温、富氧两个条件。HC：两头高，中间低，与燃油消耗率的变化趋势基本一致。减少点火提前角：降低NO及HC均有利，但以牺牲动力性为代价。二、点火正时废气再循环

5、：NO浓度逐渐下降，但燃烧的有效性降低，动力性变差。三、吸入废气量的影响对于不同的运行工况，各种有害排放物的差异很大。怠速与减速工况，是HC生成的主要工况。四、工况第四节影响柴油机有害排放物生成的主要因素柴油机燃烧：一种多相非均匀混合物的不稳定的燃烧过程。喷雾过程、油束形成、混合气的浓度与分布以及燃烧室形式等，对排放物生成均有复杂的影响。一、柴油机燃烧及排放物生成的特点由于油雾及油蒸气在空间浓度分布不同，可大致分为稀燃火焰熄灭区、稀燃火焰区、油束心部，油束尾部和后喷部以及壁面油膜，从油束边缘到油束核心部分，局部空燃比可从无穷大变到零。根据负荷不同，

6、各区排放物生成的性质也不一样。未燃HC：在低负荷时，主要产生在稀燃火焰熄灭区；在高负荷时，主要产生在油束心部、油束尾部和后喷部及壁面油膜处。CO：低负荷时，主要在稀燃火焰熄灭区及稀燃火焰区的交界面上生成CO；高负荷时，在油束心部、油束尾部及后喷部，因局部缺氧而产生CO。NOx：在燃烧完全、供氧充分及温度较高的稀燃火焰区及油束心部产生较多。碳烟：高负荷时，在油束心部、油束尾部和后喷部的氧浓度低，气体温度高，燃油分子容易发生高温裂解而形成碳烟。醛类：主要在稀燃火焰熄灭区，由于低温氧化而产生醛类中间产物。CO：柴油机过量空气系数>1，加上柴油蒸发性比汽油

7、小，因此柴油机的HC及CO排放浓度一般比汽油机低得多，但在接近满负荷时（A／F减小），CO浓度骤增。NO：生成率最高处仍出现在油量较大的高负荷工况。与汽油机不同的是，柴油机NO2的生成浓度较高。NO2浓度随A／F增加而减少。碳烟：混合气变浓，排烟浓度增多。二、混合气成分延迟喷油是降低NOx的主要措施之一。为了在延迟喷油以后燃烧不致恶化，加强缸内气流运动、促进混合气形成、提高喷油速率以及改善喷雾质量是很有必要的。延迟喷油的同时提高喷油速率，要比单纯延迟喷油定时的效果好。三、喷油时刻四、燃烧室类型分隔式燃烧室生成的NOx、CO、HC和碳烟的排放浓度均低

8、于直喷式的，特别是NOx排放浓度一般比直喷式燃烧室的低50％左右。原因：这种燃烧室的燃烧及排放物的生成分两个阶段进行。习题