排气污染与控制1

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1、第八章排气污染与控制第一节概述环保与节能环境保护与节能是当今车用动力技术发展的两个主要着眼点。以发动机为动力的汽车是城市大气污染的主要来源。据世界一些主要大城市的统计表明，在未治理前，汽车排放中的主要有害成分占城市大气该污染物总量中的比例是很高的。此外，还有微粒、硫化物、铅、磷及醛等污染，这些污染物对人体的危害很大。2021/7/233发动机原理CO排放CO主要是在缺氧环境下的不完全燃烧产物，是一种无色无臭无味的气体，它和血液中输送氧的载体血红蛋白的亲和力是氧的240倍，人体吸入微量，将破坏造血功能，呈中毒症状；吸入含体积浓度0.3％的CO气体，则可

2、在30min内使人致命。2021/7/234发动机原理HC排放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。HC中的大部分对人体健康不产生直接影响，但其中的某些醛类和多环芳香烃对人体有严重危害。HC可在阳光作用下与NOX进行光化学反应，形成一种毒性较大的光化学烟雾。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。2021/7/235发动机原理NOX排放NOX主要是指NO和NO2，一般用NOX表示。发生在与燃料燃烧反应相伴的高温与富氧的环境中。NO的毒性比NO2小，但

3、NO在大气中缓慢氧化形成NO2。NO2是褐色有刺激性的气体，对肺和心肌有很强的毒害作用。NOX是在地面附近形成光化烟雾的主要因素之一。2021/7/236发动机原理微粒（PM）排放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的物质，如柴油机的碳烟粒子，汽油机的铅及硫酸盐等。2021/7/237发动机原理排放指标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。体积分数通常以％和10-6（百万分比）表示，质量浓度常用mg/m3计量。2．排放物的质量排放

4、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）]。2021/7/238发动机原理第二节汽油机有害排放物的生成机理和影响因素一、CO的生成机理一氧化碳（CO）是碳氢燃料在燃烧过程中生成的重要的中间产物。CO生成的机理比较复杂，但一般认为，燃料分子（RH）经高温氧化生成CO要经历如下步骤：RH→R→RO2→RCHO→RCO→CO这里R代表碳氢根。CO在火焰中及火焰后，以缓慢的速率氧化成CO2。2021/7/2310发动机原理二、H

5、C的生成机理未燃碳氢化合物（HC）的生成与排出有三个渠道：排气：占6O％以上曲轴箱窜气：占25％蒸发：占15％～20％左右2021/7/2311发动机原理燃烧过程中HC生成的主要途径1）缝隙效应2）壁面激冷与淬熄3）润滑油膜吸附4）减速及怠速工况2021/7/2312发动机原理三、NOX的生成机理发动机排出的氮氧化物（NOX）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的环境中，其主导反应过程是：O＋N2NO＋NN＋O2NO＋O2021/7/2313发动机原理促使NOX生成的因素（1）高温（2）富氧（3）充

6、足的反应时间2021/7/2314发动机原理汽油机是一种预混燃烧，它靠电火花进行外源点火，火核形成以后，以火焰传播为特征，其可燃混合气浓度范围比较窄，混合气成分是影响排放的最主要的因素。四、影响因素--混合气成分2021/7/2315发动机原理影响因素--点火正时2021/7/2316发动机原理2021/7/2317发动机原理EGR可以抑制燃烧的最高温度，有利于抑制NO的生成。但燃烧的有效性降低，动力性变差。影响因素--吸入废气量(EGR)2021/7/2318发动机原理影响因素--工况从汽油机排放特性图看出，对于不同的运行工况，各种有害排放物的差异

7、很大。怠速与减速工况，是HC生成的主要工况。在怠速工况下，燃烧环境温度比较低，缸内残余废气量比较大，混合气比较浓，致使燃烧恶化，HC排放浓度增加；在减速工况下，很高的进气管真空度使进气管内沉积的燃料油膜大量蒸发，这是HC增加的重要原因。2021/7/2319发动机原理2021/7/2320发动机原理第三节汽油机有害排放物控制技术控制措施分类1）以降低排放为目标，通过改进发动机燃烧过程为主的机内处理方法。2）对燃烧排出的有害物，在排气系统等处进行后处理。3）对曲轴箱窜气或油蒸气部分进行处理。2）、3）又称为机外处理方法。2021/7/2322发动机原

8、理2021/7/2323发动机原理从空气滤清器引出一股新鲜空气进入曲轴箱，再经流量调节阀（PCV阀）把窜入曲