浅析汽油机及柴油机有害排放物生成机理及影响因素

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1、浅析汽油机及柴油机有害排放物生成机理及影响因素载运工具运用工程李涛2011122080摘要：随看社会经济和汽车工业的飞速发展，汽车使用造成的污染日趋加剧。汽车在给人类带来便捷与文明的同时也成为破坏生态环境的元凶和能源的最大消耗者。本文对于汽油发动机汽车及柴油发动机汽车排放的污染物的生成机理及影响因素进行了讨论和分析后，指出了汽车工业未來的发展趋势，即生产新型节能环保汽车。关键词：汽油机；柴油机；有害排放物1前言近年来，我国机动车行业发展迅速，2003年，我国成为世界上汽车第四大生产国和第三大消费国，汽车产量445万辆，保有量2421万辆；摩托车产量1450万辆，居世界第一，保有量5929万辆

2、；农用车年产量290万辆，保有量2400万辆。专家预计机动车和摩托车将在未来的10年内保有量持续高速增长。到2020年，机动车保有量增至9000万辆，而摩托车保有量高达1.92亿辆。机动车保有量的高速增长是导致城市机动车污染加重的直接原因。随着机动车保有量的持续增长，全国机动车污染物排放总量持续攀升。2003年全国机动车碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）和氮氧化物（N0x）的排放量已分别达到836.1、3639.8和549.2万吨，比1995年增加了2.51、2.05和3.01倍。2003年，城市环境空气质量监测结果显示,北京、上海、广州等大城市大气污染物中机动车排放的一氧化碳（CO）、碳

3、氢化合物（HC）、氮氧化物（N0x）和细颗粒物（PM）所占平均比例为80%、75%、68%和50%,已成为这些城市空气污染的第一大污染源。机动车排放引起大气中的污染物升高，尤其是碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOx）、一氧化碳（CO）和细颗粒物（PM）浓度上升。据研究，高浓度CO和NOx主要出现在城市交通干道两侧和交通密集区域，与路人的距离近，同样的排放量，行人对机动车排放污染的摄入量是电厂排放污染的30倍。我国城市道路两侧空气质量超标严重，司机、交通警察长期处于污染严重空气环境，乘车者、骑车者和行人也深受道路空气污染的危害。据测算，全国有2亿人每天至少有1小时暴露于质量超标空气屮。有报告显

4、示，我国机动车污染的上升，城市烟雾导致医疗成本日益庞大，我国肺病发病率在过去的30年翻了一番。另一项研究表明，我国交通警察的平均寿命49.8岁，比全国的平均寿命少22.3岁，道路交通污染是主要原因。因此，对于汽油发动机、柴油发动机有害排放物，尤其是碳盘化合物(HC)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)和细颗粒物(PM)的生成机理及其影响因素进行研究分析是十分有必要的。2汽油机有害物排放机理及影响因素分析2.1汽油发动机中有害排放物生成的机理2.1.1C0的生成机理co是炷燃料燃烧的中间产物，排气中co主要是在局部缺氧或低温下由于绘的不完全燃烧产生的。理论上讲，当空燃比A/FT4.7时，燃料

5、完全燃烧生成C02和出0,而当空气不足(A/F<14.7)时，则有部分燃料不能完全燃烧而生成CO。然而在实际的汽油机中，不仅空气不足时燃烧会生成co,就是在空气充足时，燃烧产物中也会含有co和出，其原因是由于混合气的形成与分配不均造成的。所以在发动机排气中总会有co,而且排气中co的浓度，基本上取决于空燃比。2.1.2HC的生成机理作为发动机排气中的主要污染物之一，碳氢化合物的成分极其复杂，有未参加燃烧的燃油碳氢化合物分子，有燃烧过程屮高温分解和合成的屮I'可产物和部分氧化物，如醛、烯及芳香桂等，其种类达200余种。HC产生的主要原因有：(1)不完全燃烧导致发动机不完全燃烧而产生HC的主要原

6、因有：怠速及高负荷工况时，混合气浓度处于入vl的过浓状态，燃烧速率下降，造成局部不完全燃烧，产生大量的HC；在汽车加速或减速吋，会造成瞬吋的混合气过浓或过稀现象，从而使HC排放增加。(2)燃烧室内的缝隙效应缝隙效应是产生未燃HC的重要原因在发动机的燃烧室里，存在着很多缝隙，当膨胀、排气过程中缸内压力降低时，未燃HC从缝隙中返回气缸并随废气排出，增加了HC的排放。(3)燃烧室缸壁的淬熄效应所谓壁而淬熄效应是指温度较低的燃烧室壁而对燃气火焰的迅速冷却，使活化分子的能量被吸收，链式反应中断，在壁面形成约0.11〜0.12mm厚的火焰淬熄层，从而产生大量未燃HC。（4）壁血油膜和积碳的吸附在气缸的迸

7、气和压缩过程中，气缸壁面上的润滑油膜，以及沉积在各处的多孔性积碳,会吸附未燃混合气，而在膨胀和排气过程屮，这些被吸附的未燃混合气则会逐步脱附释放出来，大部分随废气排出气缸。2.1.3NOx的生成机理NOx是空气在燃烧室的高温条件下，市氮和氧的反应所形成的，它和其他废气成分不同,不是來自燃料。发动机所排出的NOx，虽含有少量的NO2,但大部分是NO,排气中NO在大气中氧化成NO?,通常把NO和NO?统称为NOx