第四章内燃机排放污染物.ppt

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1、第四章内燃机污染物排放机理汽油机排放污染物柴油机排放污染物1第一节汽油机排放污染物曲轴箱HC的20%排气管所有的CO、NOX、Pb和HC的60%油箱和化油器蒸发HC的15%2第一节汽油机排放污染物CarbonDioxide（CO2）WaterVapor（水蒸汽）CarbonMonoxide（CO）Hydrocarbons（HC）OxidesofNitrogen(NOX)Particulates（微粒）Lead（铅）Otherpollutants（其他）AmbientAirRealFuelEngine/EmissionTechno

2、logy一、汽油机排放物分类3第一节汽油机排放污染物二、CO的生成机理及影响因素1.CO生成机理详细过程尚未完全弄清，一般认为，生成步骤如下（R代表烃基）：RCO通过热分解生成CO或如下方式：4第一节汽油机排放污染物二、CO的生成机理及影响因素2.CO最终生成情况：CO继续氧化成CO2：5CO排出浓度主要受空燃比影响第一节汽油机排放污染物二、CO的生成机理及影响因素3.CO是不完全燃烧的产物之一。若能组织良好的燃烧过程，即具备充足的氧气、充分的混合，足够高的温度和较长的滞留时间，中间产物CO最终会燃烧完毕，生成CO2或H2O。因

3、此控制CO的排放不是企图抑制它的形成，而是努力使之完全燃烧。6第一节汽油机排放污染物二、CO的生成机理及影响因素4.当φa≥1时，CO生成的其它机理：2）发动机前后循环之间燃料分配不均匀；3）各缸之间燃料分配不均匀；4）稀混合气中存在局部过浓混合气。71）CO2、H2O的高温离解；三、HC的生成机理及影响因素（一）未燃HC的组成：未燃烃：各种没有燃烧和没有完全燃烧的碳氢化合物的总称，简作HC。第一节汽油机排放污染物8三、HC的生成机理及影响因素（二）未燃HC的生成机理第一节汽油机排放污染物1.不完全燃烧（氧化）9空燃比怠速高负荷

4、工况加速和减速三、HC的生成机理及影响因素激冷效应：发动机的低温燃烧室壁面对火焰的迅速冷却效应。淬熄层：激冷效应使火焰中产生的活性自由基复合，燃烧反应链中断，反应变缓或停止。火焰不能传播到燃烧室壁表面，在表面留下一薄层未燃烧或不完全燃烧的可燃混合气，称为淬熄层。第一节汽油机排放污染物10（二）未燃HC的生成机理2.壁面淬熄效应三、HC的生成机理及影响因素活塞顶岸部与气缸壁之间进排气门头部周围火花塞螺栓处气缸盖垫接合位置第一节汽油机排放污染物11（二）未燃HC的生成机理3.狭缝效应三、HC的生成机理及影响因素溶解吸收和解吸作用；冷

5、起动工况：润滑油温度降低使燃油在其中的溶解度上升，提高了润滑油在HC排放中的分担率；适当设计活塞环以降低润滑油消耗，有助于降低HC排放量。第一节汽油机排放污染物12（二）未燃HC的生成机理4.壁面油膜和积碳吸附三、HC的生成机理及影响因素（三）影响HC生成的因素——（1）空燃比HC排放浓度和数量有随混合气变稀而下降的趋势，A/F≈14.8当A/F＞17时，混合气过分稀薄，易发生火焰不完全传播以致断火，HC排放迅速增加。第一节汽油机排放污染物13（2）燃烧室面容比——面容大，单位容积的激冷面积也随之增大，未燃烃总量必然也增大。降低

6、燃烧室面容比是降低汽油机HC排放的一项重要措施。（3）壁面温度——壁面温度升高，HC排放浓度相应降低。提高冷却介质温度有利于减弱壁面激冷效应，降低HC排放。第一节汽油机排放污染物三、HC的生成机理及影响因素（三）影响HC生成的因素14四、NOx的生成机理及影响因素（一）NOx的性质来源NOx包括：NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5。大气中NOx主要以NO、NO2的形式存在。NOx的性质N2O：单个分子的温室效应为CO2的200倍，并参与臭氧层的破坏。NO：大气中NO2的前体物质，形成光化学烟雾的活跃组分。NO2:

7、强烈刺激性，来源于NO的氧化，酸沉降。第一节汽油机排放污染物15四、NOx的生成机理及影响因素（二）NOx的形成机理燃料型NO：燃料中的固定氮生成的NO激发型NO：低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的NO高温型NO：高温下N2与O2反应生成的NO第一节汽油机排放污染物16四、NOx的生成机理及影响因素1.燃料型NO燃料中氮的热分解温度低于燃烧温度，在600-800oC时就会生成燃料型；汽油基本不含氮，柴油和重油少量含氮。燃料型的形成由气相氮的氧化（挥发份）和焦炭中剩余氮的氧化（焦炭）两部分组成。第一节汽油机排放污染物17四、NO

8、x的生成机理及影响因素由于燃料挥发物中碳氢化合物高温分解生成的CH、C2、C自由基可以和空气中氮气反应生成HCN，再进一步与O、OH作用以极快的速度生成NO。第一节汽油机排放污染物18CH+N2=HCN+NC+N2=CN+NCH2+N2=HCN+NHC2+N2=