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时间:2019-09-22
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1、大气组成:自然状态下的大气是由清洁干空气、水汽和悬浮微粒组成的混合物。其组成包括恒定的、可变的和不定的组分。大气污染(ISO定义):指由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气中,呈现出足够的浓度,达到足够的时间,并因此而危害了人体健康、舒适感或环境的现象。大气污染的种类:1.按存在的状态可分为:气溶胶状态污染和气体状态污染;2.按生成方式分:一次污染和二次污染;3.按大气污染的范围来分,大至可以分为四类:局部地区大气污染;区域性大气污染;广域性大气污染;全球性大气污染。4.按使用燃料分:煤烟型(主要是烟尘和SO2);石油型(石化
2、企业排放物);排气型(汽车排放)。汽油机:CO、HC和NOX;柴油机:NOX和碳烟微粒一氧化碳:在发动机中,CO是空气不足或其他原因造成不完全燃烧时,产生的一种无色、无味的气体。碳氢化合物:HC是指发动机废气中的未燃部分,还包括供油系中燃料的蒸发和滴漏。氮氧化合物:NOX是发动机大负荷工作时大量产生的一种褐色的有臭味的废气。光化学烟雾的定义:大气中的HC和NOX等一次污染物,在太阳光紫外线照射下能发生化学反应,衍生多种二次污染物。由一次污染物和二次污染物的混合物(气体和颗粒物)所形成的烟雾污染现象,称为光化学烟雾。光化学烟雾形成的
3、必要条件是:HC和NO及太阳光。CO的生成:烃燃料燃烧的中间产物,是在局部缺氧或低温下由烃的不完全燃烧造成的。CO的排放浓度一般决定于空燃比。HC的来源有:(1)不完全燃烧(氧化)发动机运转时,若混合气过浓或过稀,或被废气严重稀释,或点火系统发生故障,火花塞不跳火,或跳火后不能使混合气着火,或着火后在传播过程中熄灭,致使混合气中部分燃料、甚至全部燃料以未燃HC形式排出,使HC排放明显升高。(2)壁面淬熄效应:壁面淬熄效应是指温度较低的燃烧室壁面对火焰的迅速冷却(也称激冷),使活化分子的能量被吸收,链式反应中断,在壁面形成0.1~0
4、.2mm的不燃烧或不完全燃烧的火焰淬熄层,产生大量未燃HC。火焰淬熄理论:设混合气热量生成率Qg,热量损失率Qc,当Qg>Qc时,温度上升,反应正向进行;当Qg5、速度,可以减少HC排放量。2)可以根据燃烧室激冷层容积来估计HC排放量。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。(3)狭缝效应:狭缝主要指活塞头部及活塞环和气缸壁之间的狭小缝隙、火花塞中心电极的空隙、火花塞的螺纹、喷油器周围的间隙等处。汽油机工作时总有一些液态油滴或燃油蒸汽进入这些缝隙中,因火焰无法传入其中而不能燃烧,成为未燃HC的一个来源。推论1)压缩冲程和燃烧期时,压力变化率为正,因此,狭缝区的质量变化率也为正,表明主区有部分燃料进入狭缝区。2)膨胀过程中,由于压力变化6、率为负,狭缝区的质量变化率也为负,说明狭缝区有工质逸出。早逸出的未燃气体因缸内气体温度较高能被氧化,但晚逸出的气体,特别是在排气门开启后逸出的未燃气体会无法氧化,构成排气中未燃HC的一部分。(4)壁面油膜和积炭吸附在进气和压缩过程中,气缸壁面上的润滑油膜以及沉积在活塞顶部、燃烧室壁面和进气门、排气门上的多孔性积炭会吸附未燃混合气和燃料蒸汽,并在膨胀和排气过程中这些吸附的燃料蒸汽析出,进入气态燃烧产物中。这部分HC中少量被氧化,大部分被排出气缸。NO生成机理可以分为:热力型NO(ThermalNO):高温下空气中氮被氧化而成,温度下7、降,高温的NO生成反应停止,即NO“冻结”。燃料型NO(FuelNO):含氮燃料在较低温度下释放出来的氮所生成。瞬发型NO(PromptNO):上述机理以外,燃料产生的原子团与氮气发生反应所产生。热力型NO生成机理:主要反应:热力NO的化学机理是扩展的泽尔多维奇(Zeldovitch)机理。在非常浓的混合气中还有反应NO生成反应速度比燃料燃烧反应慢,因此只有很少的NO产生于火焰反应带中,大部分NO是在火焰离开后的已燃气体中生成。NO的冻结现象:(1)燃烧期NO主要形成在焰后区,但生成时间很短,因此NO很难达到相应温度下的(NO)e8、。(2)膨胀期缸内气体温度下降,对应温度下(NO)e迅速下降,但NO的逆向反应速率太低,缸内(NO)几乎不下降,使得NO排放浓度远大于排气温度对应的(NO)e,这一现象称为NO冻结现象。微粒:在取样状态下,排气中除水分以外所有分散(固、液态)物质的
5、速度,可以减少HC排放量。2)可以根据燃烧室激冷层容积来估计HC排放量。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。(3)狭缝效应:狭缝主要指活塞头部及活塞环和气缸壁之间的狭小缝隙、火花塞中心电极的空隙、火花塞的螺纹、喷油器周围的间隙等处。汽油机工作时总有一些液态油滴或燃油蒸汽进入这些缝隙中,因火焰无法传入其中而不能燃烧,成为未燃HC的一个来源。推论1)压缩冲程和燃烧期时,压力变化率为正,因此,狭缝区的质量变化率也为正,表明主区有部分燃料进入狭缝区。2)膨胀过程中,由于压力变化
6、率为负,狭缝区的质量变化率也为负,说明狭缝区有工质逸出。早逸出的未燃气体因缸内气体温度较高能被氧化,但晚逸出的气体,特别是在排气门开启后逸出的未燃气体会无法氧化,构成排气中未燃HC的一部分。(4)壁面油膜和积炭吸附在进气和压缩过程中,气缸壁面上的润滑油膜以及沉积在活塞顶部、燃烧室壁面和进气门、排气门上的多孔性积炭会吸附未燃混合气和燃料蒸汽,并在膨胀和排气过程中这些吸附的燃料蒸汽析出,进入气态燃烧产物中。这部分HC中少量被氧化,大部分被排出气缸。NO生成机理可以分为:热力型NO(ThermalNO):高温下空气中氮被氧化而成,温度下
7、降,高温的NO生成反应停止,即NO“冻结”。燃料型NO(FuelNO):含氮燃料在较低温度下释放出来的氮所生成。瞬发型NO(PromptNO):上述机理以外,燃料产生的原子团与氮气发生反应所产生。热力型NO生成机理:主要反应:热力NO的化学机理是扩展的泽尔多维奇(Zeldovitch)机理。在非常浓的混合气中还有反应NO生成反应速度比燃料燃烧反应慢,因此只有很少的NO产生于火焰反应带中,大部分NO是在火焰离开后的已燃气体中生成。NO的冻结现象:(1)燃烧期NO主要形成在焰后区,但生成时间很短,因此NO很难达到相应温度下的(NO)e
8、。(2)膨胀期缸内气体温度下降,对应温度下(NO)e迅速下降,但NO的逆向反应速率太低,缸内(NO)几乎不下降,使得NO排放浓度远大于排气温度对应的(NO)e,这一现象称为NO冻结现象。微粒:在取样状态下,排气中除水分以外所有分散(固、液态)物质的
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