内燃机12_污染及控制

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1、第十二章内燃机的环境污染及其控制第一节内燃机的排放污染物及其危害一、内燃机的排放物无害排放物二氧化碳CO2，水蒸气H2O，过剩的氧O2，残存的氮N2等（完全燃烧）有害排放物不完全燃烧产物和燃烧反应的中间产物：一氧化碳CO，碳氢化合物HC，氮氧化合物NOx，二氧化硫SO2及微粒等；曲轴箱排放物：主要是HC，还有极少的CO和NOx燃油蒸发排放物：HC二、污染物的危害一氧化碳CO不完全燃烧产物，无色无味的有毒气体。与人体血液中的血红蛋白结合，阻碍血液向心、脑等器官输送氧气，使人头痛、恶心、呕吐、窒息等。碳氢化合物HC未然烧或不完全燃烧燃料发生分解、氧化的产物，即烃类物质，有时

2、简称未燃烃。其中有的能致癌，有的能刺激眼睛和呼吸器官，对农作物也有害。烃和NOx在强太阳光的紫外线作用下还会发生化学反应，生成以臭氧和醛类为主的过氧化产物，形成一种有毒的白色烟雾，及光化学烟雾。氮氧化合物NOx氮氧化物的总称，以NO为最多，NO2次之，及其它。NO是无色具有轻度刺激性的气体，高浓度时能造成人与动物中枢神经系统障碍NO2是赤褐色的带强刺激性臭味的气体，对人体肺和心肌有很强的毒害作用。NOx易扩散，易溶于水，在与CO、SO2共存的场合下，易形成酸雾，对大气造成严重污染。二氧化硫SO2燃料中硫的燃烧生成。无色有强烈气味的气体，对呼吸系统有刺激作用，导致支气管炎

3、、结膜炎、哮喘等病症。溶于水蒸气形成酸雨，影响农作物和生态平衡等SO2对内燃机废气净化使用的催化剂有破坏作用微粒含义：P290柴油机微粒的主要成分是碳及其吸附的有机物质，停滞于人体肺部、支气管；吸附物中具有不同程度的致癌作用含铅汽油的铅和汽油中硫形成的硫酸盐是排气微粒的主要成分。铅…，防碍红血球的生长和发育，…；铅化物还会使催化剂“中毒”，…可以认为，（无铅汽油）汽油机基本上不排放微粒。二氧化碳CO2无色无味无毒气体，但当大气中含量过高时，则会影响肺部吸氧呼碳，…“温室效应”，破坏生态平衡三、污染物的排放指标排放物体积分数和质量浓度单位排气体积中排放污染物的体积质量浓度

4、：mg/m3质量排放量g/h、g/测试或g/km比排放量g/(kW·h)第二节内燃机排放污染物的生成机理一、一氧化碳燃烧时供氧不足而形成，汽油机CO排放量要多二、未燃碳氢化合物（未燃烃）未燃烧和部分燃烧的碳氢化合物汽油机中，燃油系统的蒸发排放物及曲轴箱排放物都含有少量的未燃烃汽油机冷激效应：壁面的冷却，狭窄缝隙内的未燃混合气(缝隙效应)50%~70%吸附效应：1）气缸壁和活塞顶面上润滑油膜吸附未燃混合气的燃油蒸气25%~30%；2）燃烧室壁和气门上生成的多孔性含碳沉积物吸附燃油及其蒸气10%容积淬熄：因温度和压力下降造成可燃混合气大容积淬熄使HC增加(一些工况)碳氢化合

5、物的后期氧化：可以降低HC排放柴油机喷射，燃油停留时间短，…，HC排放比汽油机低得多混合气太浓或太稀，会造成未燃HC三、氮氧化物NO的生成空气中的氮在高温下氧化而成(扩充的捷尔杜维奇机理)氧气在高温分解成氧原子诱发NO生成的链锁反应；NO生成量还与反应时间有关NO2及N2O4的生成废气排出过程中，温度下降，NO缓慢氧化成NO2；温度更低时，NO2聚合成N2O4四、二氧化硫燃油中的硫份完全燃烧产物，生成量取决于燃油中的含硫量五、微粒含铅汽油：铅和汽油中硫形成硫酸盐是微粒的主要成分柴油机微粒排放比汽油机大几十倍：燃烧时生成的含碳粒子(碳烟)及其表面上吸附的多种有机物(SOF

6、)碳烟的生成条件：高温和缺氧(局部)第三节汽油机的排放控制概述内燃机的排放控制（废气净化）：减少内燃机排放废气中所含的有害成分前处理机外净化燃料或空气在进入气缸前进行预先处理改进内燃机工作过程机内净化改进内燃机的工作过程（特别是燃烧过程）和燃油系统、点火系统、进排气系统等后处理机外净化对内燃机排出的废气在进入大气前进行处理，如在排气系统中安装催化、水洗、微粒过滤器等装置一、机内净化测试怠速排放的控制化油器的改进和调整化油器的改进化油器的怠速调整点火系统的改进与调整进气系统的改进进气加热系统采用多气门可变配气定时采用稀薄分层燃烧技术采用电控燃油喷射系统改进燃烧系统采用先进

7、的发动机管理系统，车载诊断系统(OBD)二、机外净化措施前处理技术废气再循环(EGR)燃油掺水排气后处理技术氧化催化转化器三效催化转化器曲轴箱排放物控制装置燃油蒸发排放物控制装置前处理技术废气再循环(EGR)含义：…；作用：有效降低NOx的生成量原理：1)废气中大量的不活泼气体(N2、,CO2)稀释了可燃混合气，减慢了燃烧速度，降低了最高燃烧温度；2)高热容量气体(H2O蒸气、,CO2)温度上升需吸收较多的热量，更为有效地降低了气缸内的燃烧温度。→减少NOx生成量EGR在全负荷、中等负荷和小负荷都带来负面影响，关键是控制EGR率，使之在不