汽车排放污染物的形成及生成机理

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1、第2章汽车排放污染物的生成机理和影响因素2.1一氧化碳2.2碳氢化合物2.3氮氧化物2.4微粒主要内容介绍了汽车尾气中的主要污染物CO、HC、NOX和微粒的生成机理及其影响因素。一氧化碳的生成机理汽车尾气中CO的产生是燃烧不充分所致，是氧气不足而生成的中间产物。燃气中的氧气量充足时，理论上燃料燃烧后不会存在CO。但当氧气量不足时，就会有部分燃料不能完全燃烧，而生成CO。汽油机一氧化碳的生成机理汽油机CO排放量xCO与及过量空气系数Φa的关系汽油机一氧化碳的生成机理Φa<1时，因缺氧引起不完全燃烧，CO的

2、排放量随Φa的减小而增加。Φa>1时，CO的排放量都很小。Φa=1.0～1.1时，CO的排放量变化较复杂。由上图可以看出柴油机一氧化碳的生成机理Φa=1.5～3，CO排放量要比汽油机低得多。Φa=1.2～1.3（大负荷），CO的排放量才大量增加。柴油机一氧化碳的生成机理燃料与空气混合不均匀，总有局部缺氧和低温的地方，反应物在燃烧区停留时间较短，小负荷时尽管Φa很大，CO排放量反而上升。影响一氧化碳生成的因素碳氢化合物的生成机理漏入曲轴箱的窜气中含有大量未燃燃料燃烧过程中未燃烧或燃烧不完全的碳氢燃料燃油蒸

3、汽汽油机未燃HC的生成机理火焰在壁面淬冷冷起动、暖机和怠速等工况下，壁面温度较低，淬熄层较厚，壁面火焰淬熄是此类工况下未燃HC的重要来源。狭隙效应火焰不能进入各种狭窄的间隙，便会产生未燃HC。润滑油膜对燃油蒸汽的吸附与解吸进气过程中，润滑油膜溶解和吸收了进入气缸的碳氢化合物。燃烧过程中，HC向已燃气解吸。燃烧室内沉积物的影响沉积物使HC排放增加。体积淬熄燃烧室中压力和温度下降太快，可能使火焰熄灭。碳氢化合物的后期氧化未燃烧的碳氢化合物释放出来，重新被全部或部分氧化。柴油机未燃HC的生成机理燃料在气缸内停

4、留的时间较短，生成HC的相对时间也短，故其HC排放量比汽油机少。2.2.2影响碳氢化合物生成的因素混合气质量的影响混合气的均匀性越差则HC排放越多。运行条件的影响汽油机运行条件的影响影响碳氢化合物生成的因素运行条件的影响汽油机运行条件的影响负荷增加时，HC排放量绝对值将随废气流量变大而几乎呈线性增加。负荷的影响转速较高时，气缸内混合气的扰流混合、涡流扩散及排气扰流、混合程度的增大改善了气缸内的燃烧过程，HC排放浓度明显下降。转速的影响点火提前角减小可使HC排放下降。点火时刻的影响壁面温度升高，HC排放浓

5、度相应降低。提高冷却介质温度有利于减弱壁面激冷效应，降低HC排放。壁温的影响燃烧室面容比大，单位容积的激冷面积也随之增大，未燃烃总量必然也增大。降低燃烧室面容比是降低汽油机HC排放的一项重要措施。燃烧室面容比的影响负荷的影响转速的影响点火时刻的影响壁温的影响燃烧室面容比的影响影响碳氢化合物生成的因素混合气质量的影响汽油机运行条件的影响柴油机运行条件的影响运行条件的影响影响碳氢化合物生成的因素运行条件的影响柴油机运行条件的影响喷油时刻的影响喷油嘴喷孔面积的影响冷却水进水温度的影响进气密度的影响NOX的生成

6、机理O2→2OO＋N2→NO＋ON＋O2→NO＋ON＋OH→NO＋HNO的平衡摩尔分数xNOe与过量空气系数Φa的关系Φa>1的稀混合气区，xNOe随温度的升高而迅速增大。Φa<1，xNOe随Φa的减小而急剧下降。NO的生成机理结论：在稀混合气区NO的生成主要是温度起作用；在浓混合气区主要是氧浓度起作用。NO2的生成机理汽油机排气中的NO2浓度与NO的浓度相比可忽略不计，但在柴油机中NO2可占到排气中总NOX的10%～30%。NO＋HO2→NO2＋OHNO2＋O→NO＋O2影响NOX生成的因素影响汽油机

7、NOX生成的因素过量空气系数和燃烧室温度的影响Φa<1时，由于缺氧即使燃烧室内温度很高NOX的生成量仍会随着的降低而降低，此时氧浓度起着决定性作用。Φa>1时，温度起着决定性作用，NOX生成量随温度升高而迅速增大。最高温度通常出现在Φa≈1.1，且有适量的氧浓度，故NOX排放浓度出现峰值。Φa进一步增大，温度下降的作用占优势，NO生成量减少。残余废气分数的影响废气分数增大，减小了可燃气的发热量，增大了混合气的比热容，使最高燃烧温度下降，NO排放降低。点火时刻的影响点火提前角的减小，NO排放量不断下降。喷

8、油提前角减小，燃烧推迟，燃烧温度较低，生成的NOX较少。影响NOX生成的因素影响柴油机NOX生成的因素喷油定时的影响放热规律的影响负荷与转速的影响传统模式低排放放热模式NOX排放随负荷增大而显著增加。转速对NOX排放的影响比负荷的影响小。微粒的生成机理柴油机微粒的组成与特征柴油机排气微粒由很多原生微球的聚集体而成，总体结构为团絮状或链状。当排气温度超过500℃时，碳质微球的聚集体，称为碳烟，也称为烟粒；排气温度低于500℃时，烟粒会吸附和凝