汽车发动机原理9章1(王建昕).ppt

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1、1876年世界上第一台内燃机诞生，至今已130余年；1943年：美国洛杉矶市出现光化学烟雾（photo-chemicalsmog）1952年：加州工大A.H.Smit博士提出Smog生成机理：HC＋NO2→→O3＋PAN（过氧酰基硝酸盐）1966年：加州实施世界上第一个“汽车排放法规”（7工况）1968年：日本实施“大气污染防止法”（怠速检测CO）1970年：欧洲开始实施排放法规（怠速检测CO、HC）1984年：中国实施排放法规（汽油车怠速CO、HC、柴油车自由加速烟度）1999年：北京实施国Ⅰ法规2000年：全国实

2、施欧Ⅰ法规（与欧洲相差8年）2008年：北京实施国Ⅳ法规，实现了国际接轨2010年:全国实施国Ⅳ法规（汽油车）序言—排气污染及其防治的历程第9章有害排放物的生成与控制第9章有害排放物的生成与控制9.1有害排放物的生成机理与影响因素9.2排放法规及测试方法9.3汽油机的机内净化技术9.4柴油机的机内净化技术9.5汽油机排气后处理技术9.6柴油机排气后处理技术第9章有害排放物的生成与控制9.1.1有害排放物的种类与危害法规限制成份：CO、HC、NOx、颗粒物（针对汽油车和柴油车）其他有害成份：硫化物SOx、铅化合物、醛类

3、、苯类、丁二烯、柴油机排气臭味·····等，也称为非常规排放物。9.1有害排放物的生成机理与影响因素9.1.2评定指标和单位分类定义单位备注浓度排放量体积分数质量浓度10－6、10－9％、mg/m3仪表给值环境监测质量排放量单位时间质量排放量单位测试循环质量排放量g/hg/测试循环循环工况测试比排放量单位功率单位时间排放量单位运转里程质量排放量g/(kW.h)g/km发动机测试整车工况测试ppm9.1.3有害排放物的生成机理1）ThermalNO2）PromptNO3）FuelNONO生成途径1、NOx=NO+NO2

4、+N2O燃烧中主要生成NO，少量NO21）ThermalNOExtendedZeldovichReaction(1946~1973)(O22O)O＋N2NO+N△H＝75Kcal·mol－1(1)N＋O2NO+O△H＝－31.4Kcal·mol－1(2)N＋OHNO+H△H＝40.8Kcal·mol－1(3)生成条件：T>1800K（1、3式均为强烈的吸热反应）Φa＞1.0，氧化氛围已燃气体区域（火焰前锋面后）控制反应2）PromptNOFenimore.CP，1971年（CnH2nCH、CH2）CH＋N2

5、HCN+N△H＝3.3Kcal·mol－1(4)CH2＋N2HCN+NH由HCNCNNO由N经式（2）、（3）NO由NHNNO生成条件：相对低温φa<1.0，0.6～0.7时出现最大值，还原气氛燃烧中的气体（火焰前锋面上）3）FuelNO燃料中的氮化合物HCN、CN、NH2、NHNO生成条件：低温，小于1800K，700～900K时有很高生成速率；φa影响不明显，φa≥1.0时，NO生成速率几乎不变；随燃料含氮量的增加，NO几乎直线上升。影响NOx生成的三要素温度——T↑，则NO平衡浓度↑，NO生成速率

6、↑，则NO↑（其中，生成速率影响最大）氧浓度——温度一定时，氧浓度↑，则NO↑反应时间——如图所示（甲烷CH4火焰），相对CO、H2O等，NO反应较慢，因此在实际发动机燃烧结束时尚达不到平衡浓度反应时间（S）热NO是内燃机燃烧中的NOx主要来源汽油机中NO生成过程例：A点：较早燃烧达高温（图b，Xb=0）；受绝热压缩，温度进一步提高；高温及长时间NO↑。B点：相反（图b，Xb=1）冻结：导致在化学平衡浓度和实际浓度之间出现差别（图c），保持较高浓度排出。AB火花塞曲柄转角（CA）平衡浓度实际浓度2、CO不完全燃烧产

7、物，主要受混合气浓度影响不完全燃烧——φa<1时：例如：起动、怠速、加速、功率混合气φa>1时：局部缺氧热离解——CO2CO排气中生成——HC在排气中进一步氧化时生成CO3、未燃HC（THC）（1）HC在汽油机中的生成机理不完全燃烧——φa<1，例如：怠速、高负荷、加速φa>1，混合不均、减速、失火、循环波动壁面淬熄效应——低温、弱流动和弱湍流导致淬熄层（Quenchinglayer）窄缝处面容比大，火焰无法传入，也称缝隙效应油膜和积碳吸附——混合气形成过程中，吸附HC;燃烧过程中，“躲过”火焰;排气过程中，脱附释

8、放，形成排放GapsDepositsOilfilmQuenchingatWall汽油机排气过程中HC排放变化第一HC峰值：来源于排气门周围淬熄层第二HC峰值：来源于壁面及环岸部淬熄层混合不均匀过浓或过稀（2）HC在柴油机中的生成机理油束核心区着火区混合过稀区稀限浓限HC在柴油机中的生成机理喷油器压力室容积燃油滞留于压力室受热膨胀或汽化后低速