排气污染与控制汽车发动机原理

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1、汽车发动机原理同学们好汽车发动机原理第八章排气污染与控制第八章排气污染与控制——概述8.1概述1．汽车发动机的排气污染汽车发动机的排气是城市大气污染的主要原因，因此，控制发动机排放污染物是当前的主要研究发展方向之一。汽车发动机排放的有害物质种类主要是CO、HC、NOX和微粒(PM)，绝大多数污染物出现在废气中，少量HC来自于曲轴箱和燃料系统泄露的燃料及润滑油蒸发物，包括气缸窜入曲轴箱的燃气。发动机排放污染物的危害有二个方面：（1）危及人体健康；（2）破坏环境。除了发动机排放污染物质造成对大气的直接污染，汽车有害排放物还可能通过与环境物质或有害物质之间的

2、化学反应，形成二次污染。第八章排气污染与控制8.1概述2、汽车排放污染的危害已经确定的典型的环境效应是：（1）酸雨，汽车排放污染物中酸性物质溶解于水后形成；（2）光化学烟雾，汽车有害排放物中HC与NOX在强阳光作用下，相互反应生成的有毒烟雾，主要成分是臭氧和PAN（过氧酰基硝酸盐）；（3）臭氧层空洞，卤族元素在强阳光照射时，消耗臭氧，导致臭氧层破坏；（4）温室效应，汽车排放使大气中CO2浓度增加，气温上升。汽车有害排放物对人体和生物的危害有：CO：血液输氧能力降低、神经中枢受损，严重时危及生命。HC：刺激鼻、眼和呼吸道粘膜，引发呼吸道疾病。NOX：刺激

3、人眼粘膜，对神经中枢有抑制作用，使呼吸系统失调，引发疾病。微粒：微粒是气固态的物质颗粒，因表面吸附多种有毒、致病、致癌或致命物质而具有危害。光化学烟雾：对人体呼吸系统以及粘膜有强烈刺激，引发肺水肿疾病。此外，对植物生长有抑制作用。第八章排气污染与控制8.1概述3、汽车排放控制技术标准经过几十年的努力，汽车发动机排放的污染物质数量已经大大减少。除CO2以外，现在100辆汽车排放的污染物数量才相当于1950年一辆汽车的排放量。控制汽车排放的努力，集中体现在由各国政府制定并强制实施的汽车排放控制技术标准。这是因为环境污染影响到整个地球和人类社会，并涉及各方面

4、的经济利益。为突出汽车排放控制技术标准的强制性，它们也被称为排放法规。汽车排放法规的主要内容是：（1）限值：有害排放物的限制数量或浓度；（2）试验规范：检测汽车或发动机有害排放物时的试验条件、要求和程序（流程）；（3）采样方法：检测试验时，采集样品的原理、方法和要求；（4）检测仪器：统一规定测试仪器的工作原理。但是，由于汽车保有量的持续增加，汽车排放污染物的总量仍不断上升，环境保护的形势非常严峻，特别是CO2的排放。第八章排气污染与控制8.1概述4、发动机排放污染物的计量单位和指标汽车发动机的有害排放物实际是微量的。由于有害排放物既有气态的，也有液、固

5、态的，因此，有害排放物的计量单位为：（1）微量浓度单位C（V/V或M/V）：%，10-6（百万分之几），g/m3，mg/m3等，适合于气态有害物。（2）微量质量单位G（M/T等）：g/h，g/次，g/km，mg/h，mg/次，mg/km等，适合于液、固态有害物，有时也用于气态有害物。发动机排放指标有：（1）排放浓度，表示某种有害排放物在废气中所占容积或质量的比例。（2）排放质量，表示汽车或发动机在单位时间、单次试验或单位里程里排放的某种有害排放物质量。（3）比排放量，表示发动机单位功率小时的某种有害排放物的质量，用于不同发动机之间的比较。第八章排气污染

6、与控制——有害排放物生成机理8.2有害排放物生成机理1．NOX生成机理NOX排放的生成机理目前尚无统一认识，比较认可的是用捷尔杜维奇链反应解释NO生成，并用其代表NOX的生成机理。这个反应机理表示NOX生成反应是不分支的链反应，而且是吸热反应。第八章排气污染与控制8.2有害排放物生成机理生成要素根据化学反应平衡原理、NOX的生成机理、平衡浓度的模拟计算和发动机台架试验的结果，提示NOX生成的主要要素是：（1）反应温度（2）氧气浓度（3）反应时间汽油机燃烧温度比柴油机高，因此，反应温度是影响汽油机NOX排放的主要因素；氧气浓度通过空燃比对汽油机NOX排放

7、产生影响，在一定的空燃比范围中，汽油机有较高的NOX排放；汽油机的转速较高，反应时间对汽油机的NOX排放影响较小。柴油机燃烧的特点时空气充足，燃烧温度比较低，因此，氧气浓度是影响柴油机NOX排放的主要因素；氧气浓度通过空燃比对柴油机NOX排放发生影响，在一定的空燃比范围中，柴油机有较高的NOX排放；柴油机的转速虽然比汽油机低，但燃烧时间仍然较短，故反应时间对柴油机的NOX排放影响较小。第八章排气污染与控制8.2有害排放物生成机理2、CO生成机理（1）缺氧与局部缺氧燃烧根据化学计量学原理，当空气过量，氧气充足，稀混合气燃烧时，燃料应该能完全燃烧，不会产生

8、CO；空气不足，缺氧或局部缺氧，即浓混合气燃烧时，会产生较多的CO。即空气充足空气不足第八章排